智能I/O模块在无头轧制多级传动模拟实验台上的研究与应用

作     者：吴红星 

作者单位：河北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王宏文

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：无头轧制 位置随动系统 FM450-1 S7-400 PLC 模糊自调整PID 

摘      要：近年来,钢材市场竞争激烈,钢材产量一度饱和面临产能过剩的难题,各大钢铁企业要在当前的市场环境中生存,就要研发先进技术、工艺和设备,提高生产效率和材料利用率。无头轧制技术是目前国际上最先进的轧钢工艺,它连续不断地轧制方式能有效地提高生产效率和材料利用率。国内引进的几套无头轧制设备存在钢坯追赶过程不稳定钢坯加热过程跟踪精度较低等问题,开发具有自主知识产权适合我国国情的无头轧制设备对未来我国轧钢工艺的发展影响深远。本文以唐山钢铁公司引进的棒材无头轧制设备为研究基础,自主开发了无头轧制多级传动模拟实验台。对实验台硬件配置和机械结构进行了简单阐释,完成控制柜的电气设计。无头轧制模拟实验台的运动系统是位置随动系统,对位置信号实时精确地采集是位置随动系统控制的基础。西门子功能模块智能I/O模块FM450-1不占用CPU资源,直接对现场采样脉冲进行处理,采样频率高,能够很好地满足无头轧制模拟实验台位置随动系统的需要。本文以无头轧制模拟实验台为基础,采用西门子功能模块智能I/O模块FM450-1作为实验台钢坯位置信号采集位置信号的核心,分析研究了位置环控制系统的关键组件智能I/O模块FM450-1的应用并在此基础上编写实验台控制程序和对实验台控制策略的分析研究,在建立系统等效模型基础上完成PID、模糊自调整PID仿真分析,通过S7-400 PLC编程完成实验台钢坯追击过程中分别以PID和模糊自调整PID作为控制器的实验比较。结果表明FM450-1能够很好的满足实验台位置控制精度要求。通过编写实验台控制程序,能够很好地实现无头轧制工艺过程的模拟。PID和模糊自调整PID仿真和实验结果表明模糊自调整PID在实验台上运行的可行性,能够有效提高钢坯追赶速度和跟踪精度,对改善无头轧制控制系统具有很高的应用价值。