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1、III 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）单机架可逆式冷轧机PLC控制策略研究摘要 厚度精度与张力控制是板带产品的两大技术指标。目前随着轧制理论、控制理论和人工智能理论的发展，以及它们在轧制工程中的应用，使得板带产品的厚度精度与张力控制有了很大程度的提高。然而，对单机架可逆式冷带轧机采用专门的控制技术，用以实现对板带材的高精度控制，仍是板厚控制领域研究的热点问题之一。本文在剖析恒昌AGC650程序单机架可逆式冷轧机的基础上，探讨了厚度控制系统的理论与实现，对厚度控制系统及相关理论进行了全面系统的研究，为今后研究更高精度的轧机控制系统提供理论依据。研究了液压压下控制系统的工作方式以及伺服阀线性控
2、制的实现方法，建立了板带轧机液压AGC系统的动态模型。所建立动态模型简单且便于分析轧制过程中各种因素对最后轧制精度的影响。通过对单机架可逆式冷轧机PLC的研究，来进一步实现对板钢AGC的控制。 最后，本文深入研究了轧辊偏心对板带材厚度的影响，论述了轧辊偏心的两种基本类型，阐明了轧辊偏心的特点、产生原因、偏心测量，指出了轧辊偏心对板厚的影响。深入研究了一种新的轧辊偏心补偿方案，由于通过数字程序直接实现，避免了传统的偏心补偿方案的缺陷。关键词：可逆冷轧机；板厚控制；液压AGC；PLC研究；轧辊偏心 Single stand reversing cold mill PLC control strat
3、egy researchAbstract Thickness accuracy and tension control is a plate with two major technical indicators of the product. Now as the rolling theory, control theory and the development of the theory of artificial intelligence, as well as their application in the engineering of rolling, the thickness
4、 accuracy of strip products and the tension control has improved greatly. , however, the single stand reversible cold strip rolling using special control technology, to realize the high accuracy control of plate strip, is still the thickness control field research one of the hot issues. Based on the
5、 analysis of HengChang AGC650 program, on the basis of single stand reversible cold rolling mill, discusses the theory and realization of the thickness control system, thickness control system and the related theory for the comprehensive system of research, for the future study provide theoretical b
6、asis for higher accuracy of rolling mill control system. The workings of a hydraulic pressure control system is studied and the realization method of linear servo valve control board is established with dynamic model of rolling mill hydraulic AGC system. The established dynamic model is simple and c
7、onvenient to analysis in the process of rolling the influence of various factors on the final rolling precision. PLC based on single stand reversing cold rolling mill of the research, to further realize the AGC control plate steel. Finally, this paper deeply studied the roll eccentricity on thicknes
8、s of plate strip and roll eccentricity is discussed, and the two basic types, causes, illustrates the characteristics of roll eccentricity, eccentricity surveying, points out the influence of roll eccentricity on thickness. Study a new kind of roll eccentricity compensation scheme, due to the direct
9、 implementation by digital programs, to avoid the defects of the traditional eccentric compensation scheme.Key words: reversible cold rolling mill; Thickness control; Hydraulic AGC; The PLC research; Roll eccentricity目录摘要IAbstractII1 绪论11.1选题的背景和意义11.1.1 选题的背景11.1.2 选题的意义11.2板带轧机厚度控制发展概况11.3 PLC软件简介
10、31.3.1 PLC的产生31.3.2 PLC定义与分类31.3.3 PLC特点41.4本章小结 42冷轧机厚度控制原理及模型分析52.1冷轧机厚度控制系统概述52.2冷轧机厚度控制的工艺基础52.2.1影响轧件厚度的因素52.2.2 弹跳方程62.2.3 轧机等效纵向刚度72.3本章小结83恒昌AGC650程序实例研究93.1西门子S7一400PLC介绍93.2 AGC系统的硬件组成103.3 AGC系统的软件组成113.3.1 系统的功能块划分与数据流信息113.4 恒昌650程序介绍123.4.1 SIMATIC 400 OB1153.4.2 SIMATIC 300中OB1993.5本章
11、小结151结语152专题辊偏心补偿研究153参考文献161致 谢162第 163 页 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）1 绪论1.1选题的背景和意义1.1.1 选题的背景 对单机架特种轧机采用专门的控制技术，以实现对板带材的高精度控制，是目前板厚控制领域研究的热点问题之一，但由于整体工艺装备技术落后，高精度轧制技术同发达国家相比仍存在较大差距，在实际应用中尚有许多问题需要解决。本文以恒昌 AGC650程序为例，剖析此程序中PLC在单机架冷轧机厚度控制和张力控制之中所起到的应用。 本课题以单机架可逆式冷带轧机为研究背景，对冷带轧机厚度自动控制系统进行了研究。针对目前对单机架可逆式冷带轧机液压A
12、GC系统的控制性分析大多集中于仅研究液压系统的响应特性，而未考虑轧机辊系及轧件本身的特性变化，而实际系统中影响出口板厚的因素很多，这些因素都将使轧制时工作辊辊缝发生变化，进而影响轧件的出口厚度。在此前提下，实际生产中非常需建立一种全面且有利于分析轧制过程中各种因素对最后轧制精度影响的动态模型。1.1.2 选题的意义 板带厚度精度是板带材的两大质量指标之一，板带厚度控制是板带轧制领域的两大关键技术之一。板带厚度精度关系到金属的节约、构建的重量以及强度等使用性能，为了获得高精度的产品质量，系统必须具有高精度的压下调节系统及控制系统的支持。在我国，装备较先进的现代化冷轧机及控制系统基本上都是引进国外
13、设备，我国自行研制的轧机因技术含量不高，生产出的产品竞争力较差。每年需进口大量的高精度板带产品，来满足国民经济的需求。尤其4000余套窄带轧机生产现状尚不令人满意1，厚度精度亟待提高。要对这些轧机实施改造，许多理论和技术上的问题尚有待进一步深入研究。所以，本课题所研究的单机架可逆冷带轧机的板厚控制问题，不仅为今后研究更高精度的轧机控制系统提供理论依据而且对生产实践具有非常重要的指导意义。1.2板带轧机厚度控制发展概况 板带轧机厚度控制从轧机诞生起，直到由计算机完成各种复杂功能的控制，其发展过程是随着对板带材尺寸精度要求越来越高而相应发展起来的，板带轧机厚度控制的发展大致可分为以下几个阶段： 第
14、一阶段是上世纪30年代以前的人工操作阶段。这一阶段的轧机装机水平较低，厚度控制是以手动压下或简单的电动压下移动辊缝方式为主。由于当时各种检测手段尚不完善，轧机调整和过程的实时调节主要是凭操作人员的经验进行的。轧制理论仅在这一阶段的后期才刚刚开始建立，远没有达到应用的程度；单回路调节的自动控制理论，尚未应用于控制轧机这类较复杂的机器，由于轧制过程是一个非常复杂的物理过程，轧制条件和状态不断发生变化，单凭经验操作很难达到较高要求，致使轧机的各项技术经济指标都比较低，相应的该阶段厚度控制尚未形成自动控制2。 第二阶段是上世纪30年代到60年代的常规自动调整阶段。直到1949年厚控方程的出现，以及19
15、65年由计算机自动厚度控制的带材轧机的建成投产才是厚度控制技术出现的标志。这个阶段轧制理论从以力学为基础，研究轧件变形规律，进入以力学和控制论为基础研究轧件与轧机互相作用变形规律。在该阶段轧制理论的发展和完善为板带轧机的厚度控制奠定了基础，同时，随着自动调节理论和技术的发展，并逐步应用于轧制过程，使轧机的控制步入了常规模拟式调节的自动控制阶段。主要体现在速度调节系统，张力调节系统，位置调节系统等。这些自动调整系统的实现，为完善板带轧机的厚度控制提供了先决条件。早期的厚度控制系统是根据测量出口板厚偏差而调节电动机压下实现的。这种装置应用不久就暴露出一系列的缺点：（1）压下位置改变比较慢；（2）传
16、递时间滞后；（3）压下电动机容量增大等。 以X射线测厚仪测厚和“厚度计”式测厚，以模拟量和逻辑量的组合进行执行机构的控制，是这一阶段厚度控制的特点，由此构成的自动调节系统可对轧制过程进行有效的实时调节，从而在改善轧制过程的稳定性，提高板带材产品质量以及简化操作等方面都取得了明显的效果。 60年代起，随着计算机技术的发展及应用，计算机技术也逐步渗透到钢铁制造业，使板带产品的生产发生了变革，形成了60至80年代的计算机控制阶段，即板厚控制的第三阶段。以弹跳方程为基础的厚度自动控制理论（AGC）得到广泛应用。计算机在板厚控制中应用首先是在热连轧机设定上开始的。穿带过程中，根据被轧材的各种情况，要求快
17、速、最优设定各机架的出口厚度值、辊缝值及轧制速度等，单凭经验及简单的计算己无能为力了，必须引入计算机运算才能完成。以厚度计式测厚实现厚度控制，以计算机进行各机架设定，很好地解决了热连轧机的厚度控制问题。 70年代起，液压厚控技术（液压AGC）的应用，使板厚控制技术产生了重大变革。液压AGC的响应速度比电动AGC快2个数量级以上，因此，使AGC的内环执行机构几乎可以近似为一个比例环节（相对于AGC的响应速度），以实现可变等效刚度的控制效果。由于液压技术与计算机技术的结合，使这一阶段的板厚控制技术大大地向前迈进了一步。这一阶段的大部分旧式控制方式的轧机都进行了新技术的改造。 80年代末至现在，板厚
18、控制技术向着大型化、高速化、连续化的方向发展，成为板厚技术发展的第四个阶段。这一阶段已经将板厚板形控制的全部过程溶于计算机网络控制的过程自动化级和基础自动化级。在过程控制级的控制中，一方面采用最优控制，多变量控制，自适应控制，解耦控制，H控制等控制理论的最新成果，以追求控制性能的更高水平。在监控层的设定计算中，一方面采用人工智能，模糊控制，神经网络等知识工程的手法，以追求系统的灵活性和多样性。以上两方面的不断追求融合在一起，开发出高精度、无人操作的厚度自动控制系统是这一阶段轧机的目标。 这一阶段中在板厚控制的技术方面的开发，也产生了相当多的成果。许多板带轧机的精轧机上装备有数字化的自动厚度控制
19、器；如GM-AGC（Gauge Meter AGC），监控AGC，张力AGC，前馈AGC，反馈AGC等。可根据工艺需要，选择其中几种组合形成某种轧机的AGC系统，以满足板带厚度控制之用。为了提高头部板厚控制精度，开发出绝对值AGC这种形式的系统以GM-AGC为基础，采用液压压下，利用各种补偿功能和绝对值锁定方式，实现绝对值AGC。对于冷连轧机还开发了MF-AGC（Mass Flow AGC）板厚控制系统。新开发的MF-AGC可使板厚精度达到0.1%以内，是当前AGC发展的一个方向。近年来，为进一步提高冷连轧产品质量，广泛采用成品带钢凸度测量仪（沿带宽多点X射线源及矩阵式接收，以获得沿宽度方向的
20、厚度分布）和带钢激光测速仪。激光测速仪的使用为流量AGC的发展创造了条件3。1.3 PLC软件简介1.3.1 PLC的产生美国数字设备公司（DEC）根据这一设想，于1969年研制成功了第一台可编程序控制器。由于当时主要用于顺序控制。只能进行逻辑运算，故称为可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC）。1.3.2 PLC定义与分类PLC定义：可编程序控制器（Programmable Logic Controller，PLC），是一台专为工业环境应用而设计的制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但由于PC容易和个人计算机（Pers
21、onal Computer）混淆，所以人们还沿用PLC作为可编程序控制器的英文缩写。PLC分类：1）一体化紧凑型PLC：电源、CPU中央处理系统、I/O接口都集成在一个机壳内。如西门子S7-200系列。2）标准模块式结构化PLC ：各种模块相互独立，并安装在固定的机架（导轨）上，构成一个完整的PLC应用系统。如：西门子S7-300、S7-400系列。1.3.3 PLC特点高可靠性、丰富的I/O接口模块、采用模块化结构、运行速度快、功能完善、编程简单，易于使用、系统设计、安装、调试方便、维修方便，维修工作量小、总价格低4。1.4本章小结 本章简单叙述了选题的意义和背景以及AGC厚度控制技术的发展
22、历程，还有一些PLC的基础知识。了解PLC软件的一些特点和应用。2冷轧机厚度控制原理及模型分析2.1冷轧机厚度控制系统概述在轧机轧制过程中对厚度有比较大的影响的因素主要有辊缝的大小、轧制压力、张力、速度等，厚度控制系统主要是通过不断补偿这些因素的实际值与设定值之间的偏差来实现厚度的控制的。冷轧机的厚度控制系统一般由液压设备和AGC设备构成。其中液压设备最基本部分是机械设备，其中包括：液压伺服设备；直接与轧件接触并轧出产品的轧辊；传动轧辊的齿轮、减速箱、轴承等；支撑轧辊及作为轧机“构架”的轧机机架；将力传递到轧辊的压下装置；导位装置以及润滑系统等。机械系统最重要的部分是轧辊的咬入区，轧辊咬入区是
23、一个极复杂的函数，很难加以表示它随着任何一个参数（例如温度、速度、压力、张力、润滑、轧辊表面状况、咬入角、成品的全属性能或尺寸等）的变化而变化，从而影响出口厚度。厚度控制系统的设备则主要包括：液压压力传感器、液压缸位移传感器、板材测厚仪以及工控机或PLC等运算单元。AGC系统的主要作用是当一个或几个参数变化或系统失去平衡时能调节某些参数使其出口厚度保持恒定，因此必须将这些基本参数连结在一起，形成一个系统，也即是AGC系统。AGC系统一般包括有：1）压下缸位置闭环：运算器随着轧制条件的变化，通过对位移传感器测得的辊缝实际值与给定制进行比较，准确的控制轧辊的压下位移辊缝值是通过操作侧和传动侧液压缸
24、的位移取平均值得到的。2）轧制力闭环：通过控制轧制力来实现对厚度的控制。在控制时是通过不断修正实际压力值与设定压力值之间的偏差来实现的。3）测厚仪监控闭环：由于出口厚度和辊缝、轧制力、张力、速度、温度、润滑液等多种因素有关，所以单靠设定辊缝大小是无法准确控制出口厚度的。为此在出口侧装有侧厚仪，利用监控系统对位置闭环系统的辊缝设定值进行修正，从而达到准确标准出口厚度5。2.2冷轧机厚度控制的工艺基础2.2.1影响轧件厚度的因素 在轧制中影响轧件的干扰因素源于以下几点：轧机的机械及液压装置、轧机的控制系统、入口轧件厚度。（l）轧机机械及液压装置的干扰因素。轧机液压装置本身的缺点及某个参数的变将会使
25、轧机-的刚度及空载荷下的辊缝产生人们所不希望的变化。而这种空载荷下的辊缝变化通常是以下因素作用的结果：轧辊偏心、轧辊缝润滑剂膜层厚度的变化。当轧机开始承载载荷时，那些传递载荷的轧件构件将发生挠曲和变形，从而使辊缝产生额外的变化,其变化的太小取决于轧机结构刚度的大小。而刚度可以表述成下列参数的函数：轧辊直径!轧辊凸度!轧辊压扁压下螺丝及附件、液压缸及附件、轴承油膜的厚度、辊缝润滑剂膜层的厚度、轧件宽度。(2) 轧机控制系统的干扰因素。这些因素主要是由下列控制系统本身不完善引起的；轧制速度的控制、轧制力的控制、弯辊的控制、轧辊平衡的控制、轧辊的冷却及润滑控制。张力的控制、厚度监控器的控制。(3)
26、入口轧件的干扰因素。轧件轧制时的厚度也能受到入口轧件在以下几何形状等方面的变化：厚度的变化、硬度的变化、宽度的变化、断面的变化、平直度的变化。2.2.2 弹跳方程影响轧件厚度变化的主要因素可以从下面的著名的弹跳方程来分析: h =+P/M （2.1）式中：h轧件出口厚度；空载荷下的辊缝； P轧制力；M轧机刚度。弹跳方程曲线如图2.1所示图2.1 弹跳方程曲线其中曲线A的斜率代表轧机刚度M，其表达式为 （2.2） 式中：轧制力增量；辊缝增量；曲线A的斜率；曲线B的斜率代表轧件塑性系数。 （2.3）式中：轧件厚度的增量；曲线B的斜率。 曲线A与B的交点用N表示，该点的坐标便决定了轧制力P与轧件出口
27、厚度的值。可以很方便的利用方程来分析板材厚度变化的原因： （l）初始辊缝设置的影响。增大辊缝，从而把曲线A向右平移。当轧机达到一个新的平衡点时，轧制力降低到P，同时轧件出口厚度变为，比原来稍大。 （2）来料厚度的影响。增大来料厚度，从而把曲线B向右平移，当轧机达到新的平衡点时，轧制力上升到P，同时也导致轧件的出口厚度增大到。（3）轧机刚度的影响。轧机刚度的变化相当于曲线A的斜率发生变化。增大轧机刚度如同增大曲线A的斜率，在轧机达到新的平衡点时轧制力增大至P，而轧件出口厚度却降至从。2.2.3 轧机等效纵向刚度 当上述参数发生变化时，弹跳方程变为 （2.4）则只考虑压下位移增量的影响时，则有。如
28、果压下位移增量按给定，式中：为补偿系数，联系上式可得 （2.5）而定义等效纵向刚度模数为 （2.6）轧机等效刚度模数表示轧机进行厚度控制的能力，这样改变补偿系数的大小，就可以实现不同的控制方式： （1）恒辊缝控制：当=1时，这时，轧机的等效纵向刚度模数为无穷，轧出的带材厚度保持不变，此时实现恒辊缝控制（等厚轧制）；在这种情况下，空载辊缝调整量，完全补偿了机座弹性变形波动量/M，故使纵向厚差为零。 （2）硬特性控制：当0M，。这时，轧机的等效纵向刚度模数大于其自然刚度模数而小于无穷大，辊缝调整量，只能部分补偿机座弹性变形波动量，使纵向厚差减少，但不能完全消除。 （3）自然刚度控制：当=0时，=M
29、，。这时，在轧制过程中不进行压下调整，空载辊缝恒定，轧机的等效纵向刚度模数等于其自然刚度模数，机座弹性变形波动量完全不能补偿。 （4）软特性控制：当0时，/M。这时，轧机的等效纵向刚度模数小于其自然刚度模数，辊缝调整量与机座弹性变形波动量的方向相同，不但不能减少反而会增加轧后的纵向厚差。 （5）恒压力控制：当= -时，=0，=0，这时轧机的等效纵向刚度模数为零，纵向厚差最大，在轧制过程中的压下调整使轧制力恒定，所以又称等压轧制。实践证明要使补偿系数为=l是很困难的。为了控制系统的稳定，目前可达到的是=0.9左右，即轧机等效纵向刚度模数最大等于其自然刚度模数的10倍。采用硬特性控制时，使纵向厚差
30、减小，但使板形变坏。恒辊缝控制使纵向厚差最小，但板形最坏。采用软特性控制时，使纵向厚差加大，但板形变好。恒压力控制使纵向厚差最大，但板形最好，一般在平整轧件时使用，以改善板形6。2.3本章小结 本章的主要内容是对轧机板厚控制理论的研究。首先从轧机的弹性变形和弹跳方程切入课题，接着介绍了轧件的塑性变形与塑性方程，进而得到了目前分析厚差与板厚控制问题的重要工具轧机的弹塑曲线即P-h图，并运用轧机的弹塑曲线详细分析了轧件厚度波动的原因，接着分析了板带轧机厚度控制系统的两种基本方式，调整压下来改变空载辊缝和调整带材的前后张力。3恒昌AGC650程序实例研究3.1西门子S7一400PLC介绍 SIMAT
31、ICS7400是用于中、高档性能范围的可编程序控制器，具体如图3.1所示。模块化无风扇的设计，坚固耐用，容易扩展和广泛的通讯能力，容易实现的分布式结构以及用户友好的操作使用。SIMATICS7400成为中、高档性能控制领域中首选的理想解决方案。多种级别（功能逐步升级）的CPU，种类齐全的通用功能的模板，使用户能根据需要组合成不同的专用系统。当控制系统规模扩大或变得更加复杂时，不必投入很多费用。任何时候只要适当的增加一些模板，便能使系统升级和充分满足您的需要。SIMATICS7400可编程控制器彩用模块化设计，性能范围宽广的不同模板可灵活组合，扩展十分方便。图3.1 S7-400PLC实物图SI
32、MATICS7400有以下的技术特点： 处理速度显著提高：CPU处理速度比同型号整体提高3到70倍，417型CPU最快高达0.03微秒/位指令。执行复杂数学运算的速度最高提高到原来的70倍。CPU的资源裕量显著增加：工作内存加倍，最高达20MBS7定时器和计数器个数提高8倍，达到2048个。CPU通信性能显著增强由于等时模式工作中循环周期更短，现场级通讯连接性能有了显著提高，特别是与驱动装置的通讯能力进一步增强数据传输速率加倍，垂直集成通讯及PLCPLC的通信响应时间缩短一半。硬件冗余CPU同步速率更快，同步光缆最高可达10公里。同时SIMATICS7400还具有很好的兼容性，与现有产品是零部
33、件兼容的，并继续使用现有产品的电源、机架和I/O模板等的附属配件。由于采用了新的硬件设计，CPU可扩展的DP模块（MLFB：6ES7964ZAAOIOABO）将采用新型产品（MLFB：6ES79642AA04OABO），该DP模块与老版本不兼容。原有程序移植到新型CPU上不需要更改即可正常工作。由于显著提高了同步功能，H型CPU将采用全新的同步模块和同步线缆。3.2 AGC系统的硬件组成 图3.2 系统的硬件组成图AGC系统的硬件组成如图3.2所示，由西门子S7400PLC、TP27010触摸屏、各种传感器和液压伺服系统等组成。参与控制的信号有模拟量和开关量：其中模拟输入量主要是从传感器采集的
34、位置、压力、张力、速度值和测厚仪所测的厚度值，模拟输出信号是张力、速度调节量和对液压机伺服阀传动线圈的调节量；开关输入量有测厚仪的状态信号、泄油触发信号和控制台的控制信号，输出则包括对测厚仪的控制、与系统其他部分的通讯信号等。在整个系统中PLC是核心部分，要完成AGC控制、APC闭环控制、状态的实时显示和报警信息的判断与显示等全部控制功能。由于AGC控制是一个快速响应的控制系统，其采样周期小于5 ms,普通的PLC难以满足这样的采样周期要求。西门子S7400系列中的S7414型CPU，其逻辑运算时间和定点加运算时间均是0.1 s，浮点运算时间为0.5s，最小定时中断周期为1 ms，完全满足了系
35、统对采样周期的要求。所以系统选用了西门子的S7400作为核心控制部分。 液压与伺服系统则是从PLC中输出的信号的执行机构。需要输出的信号通过模拟输出板转变为420 mA伺服电流或是010 V电压信号后通过伺服系统对控制对象进行具体操作。3.3 AGC系统的软件组成系统的软件部分可分为监控软件和控制软件两部分。监控软件部分主要是通过依托于TP2710触摸屏控制面板的PROTOOLCS组态软件来进行编写，可以实现各种状态的显示（讲清楚）、报警信息的显示、轧制数据的输入、调试参数的修改等功能。控制软件采用的是SIMATICSTEP7V5.2来编写，STEP7是基于WIN9X、WINNT、WIN200
36、0的S7300和S7400的标准软件开发包。利用STEP7，用户可以通过在线诊断PLC硬件状态、控制PLC运行状态和I/O通道状态来编写出符合自己需要的PLC控制程序。3.3.1 系统的功能块划分与数据流信息 AGC系统功能块的划分和数据流信息如图3.3所示。系统的功能主要分为三大块，触摸屏是用来实现人机交互的设备，主要实现实时数据、系统状态和报警信息的显示，操作人员对轧制参数和规程的设定和修改，以及系统调试人员对调试参数的修改。触摸屏与PLC是通过MPI（MultiPoint Interfaee）总线完成连接的。传感器和伺服系统属于检测和执行部分，实时采集各种需要的信号并传入PLC，同时将P
37、LC输出的数字或模拟信号转换为伺服系统的操作。PLC部分则是整个系统数据交换和处理的中心，为了对数据进行有效的管理，我们按功能将PLC分成了几大功能块：数据标定、报警判断、输出显示、厚度控制器和公共数据区。由于从模拟板输入的信号并不能直接参加数据运算和显示，所以需要经过数据标定功能块标定之后，转换为可以显示和参加运算的数据。标定后的数据经过报警判断和输出显示两模块后直接通过MPI总线输出到触摸屏进行显示。此外，设立公共数据区，所有需要参与运算的数字或模拟量都存入公共数据区，数据区设为事件触发模式。当AGC控制器或其他运算需要时，触发事件就可以直接对数据区的数据进行读写7。 图3.3 功能划分和
38、数据分流3.4 恒昌650程序介绍表3.1 SIMATIC400OB中各模块简介模块功能FC108通过调用FB208计算轧制力、辊缝、厚差的四次平均以及动态AGC的设定、MAGC的投入、启动、时间的设定FC130总轧制力、压力差、辊缝值等数据的赋值过程以及各种报警传感器的设定FC103液压压下各数据的设定、辊缝偏差值的计算、APC的控制、定位给定的相关计算、液压压下伺服阀的控制FC104液压压下自动/手动方式、咬钢判断、干预量清零、压下缩回以及调平、突发情况判定FC102磁尺检测、磁尺清零、实际辊缝计算、实际辊缝偏差FC101液压压下受控、清零和自动方式以及压力差计算、闭环控制和一些数据的判断
39、是否达到需求FC150启动S5定时器和设定时间间隔FC100实际总轧制力、两侧压力差、下腔压力检测、轧件厚度偏差、模拟量转换FC122高速计数器设定、工作辊压紧和弯辊方式以及各种报警传感器的设定FC186弯辊力控制、弯辊力设定值、调用FC294 A/D转换、四次滤波、伺服阀的补偿FC120左卷辊道测速、相邻俩周差、右卷辊道测速、记录脉冲，求平均值FC500全线准备就绪，开始工作FC109P_AGC的参数设定与计算FC110AGC2的参数设定表3.2 SIMATIC300OB1中各模块简介 模块功能FC200AGC用：满足某些条件时，输出某一个值为1。例如：轧钢、换辊、有钢、警报、压下受控、测厚
40、仪、AGC等等。FC201功能同FC200，还有左右侧速度的测定FC100主机电压系数计算、主机穿带速度计算、主机升速分段、主机升速直线段FC101左卷张力给定、左卷张力高限幅、左卷张力清零等等FC103右卷张力给定、右卷张力高限幅、右卷张力清零等等FC105道次张力给定、速度给定、FC204故障显示FC205液压站保护FC50左卷曲张力控制FC51右卷曲张力控制 图3.4 单机架冷轧机PLC控制过程本系统的控制设备选型和系统结构设计遵循通用、开放、速度快、可靠性高的原则。基础自动化控制系统采用SIEMENS公司S7-400PLC+IM153-1的结构实现冷带轧制设备的控制。IM153-1具有
41、非常高的运算处理速度，EXM438作为过程I/O的信号接口板。S7-400 CPU与EXM438通过机架总线进行快速数据通讯。系统的构成主要有两个部分，张力控制器和AGC液压系统控制器两部分。采用双CPU并行工作设计方案，由S7-400CPU和FM458+EXM438对轧机进行高性能控制。FM458+EXM438的主要配置如下：FM458：1.8A，EXM438：2.8A；FM458：8DI；EXM438：4SSI，8IE，5AI，8AO，16DI，8DO 。张力控制主要在S7-400内完成，AGC液压系统控制在FM458内完成。液压站逻辑控制等均采用S7-300PLC控制完成。PLC S7-
42、300以及S7-400和其他数据信息的传递通过PROFIBUS-DP现场总线来完成。控制系统的人机界面采用SIEMENSIPC工业计算机，图形开发软件为WINCC。3.4.1 SIMATIC 400 OB1程序段1：FC108中：Network1：FB208：其中FB208的作用是输入四个数，加和除去4，得到一个平均值。而DB1108中调用了FB208数据块，通过地址MD1000输入一个数，循环一次，直到4次循环结束后，经过FB208的运算，赋值给地址MD1800，轧制力的四次滤波。Network2：其中FB208功能同上，而DB1181同样是调用了FB208的四次平均值的功能。所以通过地址M
43、D1554输入一个数，循环一次，直到4次循环结束后，经过FB208的运算，赋值给地址MD1804，辊缝的四次滤波。Network3：其中DB1184和DB1185都调用了FB208数据块。当常闭开关M0.1为0时，执行DB1185模块，通过FB208的运算，赋值给MD1850，若常闭开关M0.1为1时，则执行DB1184模块，通过FB208运算，赋值给MD1850。厚差4次滤波。Network 4：当常闭开关M26.4为0时，后面模块才运行。通过赋值模块MOVE把0赋值给MD2576，同时把0赋值给MD1816，动态AGC的设定。Network 5：POS （地址上升沿检测）比较I119.1的
44、信号状态与前一次扫描的信号状态（存储在M55.4中）。如果当前RLO状态为1且其前一状态为0（检测到上升沿），执行此指令后RLO位将是1。SR 复位优先型SR双稳态触发器如果S输入端的信号状态为1，R输入端的信号状态为0，则置位SR （复位优先型SR双稳态触发器）。否则，如果S输入端的信号状态为0，R输入端的信号状态为1，则复位触发器。如果两个输入端的RLO状态均为1，则指令的执行顺序是最重要的。SR触发器先在指定M25.4执行置位指令，然后执行复位指令，以使该地址在执行余下的程序扫描过程中保持复位状态。只有在RLO为1时，才会执行S （置位）和R （复位）指令。这些指令不受RLO0的影响，指
45、令中指定的地址保持不变。*MAGC投入满足下列条件时，输出Q113.5的信号状态将是1：*输入I119.1有上升沿,Q113.5为0*输入I119.1和I113.5的信号状态是1而M55.5为1*执行S输入端为0，R输入端为1，复位触发Network6：S_ODTS保持接通延时S5定时器如果在启动（S）输入端有一个上升沿，S_ODTS（保持接通延时S5定时器）将启动指定的定时器。信号变化始终是启用定时器的必要条件。定时器以在输入端TV指定的时间间隔运行，即使在时间间隔结束前，输入端S的信号状态变为0。定时器预定时间结束时，输出端Q的信号状态为1，而无论输入端S的信号状态如何。如果在定时器运行时输入端S的信号状态从0变为1，则定时器将以指定的时间重新启动（重新触发）。如果复位（R）输入从0变为1，则无论S输入端的RLO如何，定时器都将复位。然后，输出端Q的信号状态变为0。可在输出端BI和BCD扫描当前时间值。时间值在BI端是二进制编码，在BCD端是BCD编码。当前时间值为初始TV值减去定时器启动后经过的时间。*如果M25.4和M22.4的信号状态同时从0变为1（RLO中的上升沿），则定时器T5将启动，定时时间为1 s。无论M25.4和M22.4的信号是否从1变为0，定时器都将运行。如果在定时器达到指定时间前，M25.4和M22.4的信号状态从
