铸坯去毛刺机电气控制系统的设计与研究

作     者：于向恩 

作者单位：西安工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：谭宝成

授予年度：2012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：铸坯 去毛刺机 变结构PID PLC 变频器 

摘      要：铸坯在连铸中形成后,均要用火焰切割机按一定长度对其进行分段,在使用火焰切割后,铸坯前后下表面端部会粘连有熔渣,这种熔渣简称铸坯毛刺,它是一种被氧化的钢渣,硬度较大,为了保证铸坯的产品质量和成材率,也为了保护轧钢辊表面不造成损伤,所以需要将其及时清除掉,铸坯去毛刺机的作用就是清除这种毛刺,以满足后序的轧钢工艺要求。 本文通过分析该设备的控制要求并结合实际生产情况,主要从以下几个方面对铸坯去毛刺机控制系统进行设计与实现： 首先,在对铸坯去毛刺机的电气控制要求进行分析的基础上,对控制系统结构进行了设计,详细对其硬件部分进行了设计与实现。其中电气系统主要由PLC控制系统、变频调速系统、液压油缸比例控制阀、控制柜、现场检测元件等组成。 其次,对去毛刺机结构、工艺流程和系统硬件进行了深入的分析,针对液压系统中存在的“滞后和“过冲现象,通过位移传感器、液压比例阀与PLC控制器构成的闭环控制系统,设计了新型变结构PID控制算法,建立各环节的数学模型,根据具体参数得到了液压位置控制的整体传递函数。 采用西门子公司S7-300系列的PLC用户专用编程软件—STEP7,对铸坯去毛刺机的软件部分进行设计。程序采用模块化结构,包括去毛刺程序的初始化、手动控制、自动控制、报警保护及通信等部分,其中自动控制程序采用PLC中的PID指令实现了对去毛刺刀架位置的控制;上位机采用SIEMENS公司的WinCC监控组态软件与下位机进行通信,从而实现了对现场去毛刺设备的运行状态监控。 对铸坯去毛刺机进行了现场安装与调试。通过系统的初调与联调,验证了本论文所设计的铸坯去毛刺机电气控制系统能满足企业的生产要求,实现了去毛刺辊位置高度的自由设定,提高了系统的自动化程度。