基于plc的中厚板冷却系统控制设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)

基于plc的中厚板冷却系统控制设计_毕业设计说明书(编辑修改稿)内容摘要：

改。 编完的块会立即在 CPU 中起作用。 用变量表调试程序 变量表的基本功能 使用变量表可以在一个画面中同时监视，修改和强制用户感兴趣的全部变量。 一个项目可以生成多个变量表，以满足不同的调试要求。 在变量表中可以赋值或显示的变量包括输入 、 输出 、 位存储器 、 定时器 、 计数器 、数据块内的存储器和外设 I/O。 生成变量表的几种方法 (1) 在 SIMATIC 管理器中用菜单命令“ Insert” ＞“ S7 Block” ＞“ Variable Table”生成新的变量表。 (2)在 SIMATIC 管理器中执行菜单命令“ View” ＞“ Online”,进入在线状态，选择块 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 8 页 文件夹。 (3)在变量表编辑器中用菜单命令“ Table” ＞“ Open”打开已存在的表。 在变量表中输入变量 可以在“符号”栏输入在符号表中定义过的符号，在地址栏将会出现该符号的地址。 在变量表编辑器中使用菜单命令“ Options” ＞“ Symbol Table”， 可以打开符号表，定义新的符号。 在变量表中输入变量时，每行输入时都需要执行语法检查，不正确的输入被标为红色。 如果把光标放在红色的行上，可以在状态栏读到错误的原因。 按 F1键可以得到纠正错误的信息。 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 9 页 第三章 层流冷却技术工艺的工艺流程 层流冷却技术工艺及要求 层流冷却工艺设备图 . 图 层流 冷却工艺设备图 由于中后板控制冷却的关键技 术是横向温度的均匀性控制，纵向温度均匀性控制和上下表面均匀性控制。 又因为钢板的通常的长度大于 10 米，单组水幕难于达到目标温度，所以应该采用分组冷却，共分为上下对称的 10 组水幕。 设 C1 C2—C10 为 10 组上下对称的水幕，由电磁阀控制它们的 ON/OFF； TT2T3 分别是终轧温度，中间温度，终冷温度， T1 T2 T3 处的测温仪都为远红外线测温仪，为使远红外线测温仪能够得到精确的测量，为使每个测温仪都能得到精确的测量，特在每个测温仪下面安装侧吹装置吹扫烟气杂物； HMD1HMD10 是在冷却过程中同步水幕的 ON/OFF 的热金属监测器。 层流冷却的工艺要求 层流 冷却控制的基本要求是根据进入冷却区的钢板的钢种，规格以及开冷的实测运动钢板 2侧吹 3侧吹 T3 测温 1侧吹 T2 测温 T1 测温 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 10 页 温度，参考环境温度和冷却水温，在满足各种限制因素范围内选择冷却道次，每组水幕的组合，各组 层流 水幕的流量 、 速度，来达到冷却工艺要求的冷却速度和终冷温度。 层流冷却系统的组成 层流 冷却系统由机械部分和控制系统两部分组成。 机械部分由高位水箱、管道、压缩空气源、 层流 水幕喷头、水泵、隔热遮蔽板等组成；控制系统由 PLC、过程机、现场仪表、执行机构、操作台、配电柜等构成。 控制系统的特点为： (1)辊道采用交流调速系统，因此辊道传动性能大为改进，辊道齿轮的损坏大大减少，寿命得到提高。 (2)通过跟踪系统控制阀门的开启，可以进行纵向温度均匀性的控制和冷却过程跟踪控制，节约冷却涌水。 (3)依据钢板规格和终轧温度，对冷却水的开闭及流量进行控制，可以进行钢种质量的控制。 基本工作原理 下表是冷却控制强度表，表中最左列代表冷却控制强度级别 110，它是单调递增排列的， 1 是最低的级别，依次等级加大， 10 是最高的级别。 在 PLC 控制系统中它可以定义成操作页面上的 10 个手动控制按钮，分别控制相应水幕的电磁阀。 表中的行对应上下水幕的 ON/OFF 状态，“ 1”表示开水幕，“ 0”表示为关水幕。 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 11 页 表 冷却强度表 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 3 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 4 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 5 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 6 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 7 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 8 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 手动控制模式时，首先根据生产经验来进行 层流 水幕冷却级别的预置，当然也可以按照热平衡冷却模型来进行开环或前馈控制的预置。 如果进行了预置的话，这样预置了的水幕 ON/OFF 的组数就被确定了。 它就对应了表 的某一行。 当实际冷却过程发生时，如果某个控制阀被预置了的话，并且对应的 HMD 动作了的话（表 明热金属监测器检测到钢板到达）这时水幕的开关量状态处于 ON 的状态，此时对钢板进行冷却；电磁阀开启，相应的水幕打开 ,对钢板进行 层流 水冷冷却。 钢板离开时由 HMD同步将该组水幕关掉。 这种控制模式是一种经验先知的控制模式，它的控制效果不通过反馈来加以检验和矫正。 当影响冷却效果环境因素发生变化时，一定会影响到钢板冷却的质量。 因此闭环自动矫正的控制模式是必须的下图 给出的是离散式自动模式闭环矫正框图。 图 离散式自动模式闭环矫正框图 滑膜调节器 红外测温仪 水幕 ON/OFF + T3 SET T2 SET N T3 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 12 页 自动模式控制时，是根据中间温度 T2 和终冷温度 T3 来进行矫正控制的。 这里中间温度 T2 只是一个中间温度变量，我们使用它只是为了提高终冷温度 T3 的静动态相应品质，起到加快系统调节速度的作用，而对 T2 的控制精度我们不予关注，这好比是串级系统的内环输出，我们真正关心的是外环的输出，即这里的终冷温度 T3。 自动模式的工作原理也非常容易理解，如上图的 所示： 图 自动模式工作图 这里的 N 是离散滑膜器的输出（ N=1， 2， 310），它对应表 1 的控制冷却强度表的冷却级别的 110。 如果钢板在 T2 处检测的温度中间温度 T2 或者终冷温度 T3 高于设定的温度 T2 SET 或 T3 SET 时，此时需要控制系统增加冷却强度，因此离散滑膜调节器的输出根据偏差极性在冷却强度表向上滑动一步来加大冷却量的值，即N=N+1。 反之如果钢板在 T2 处检测的温度中间温度 T2 或者终冷温度 T3 低于设定的温度 T2 SET 或 T3 SET 时，此时需要控制系统减少冷却强度，因此离散滑膜调节器的输出根据偏差极性在冷却强度表向下滑动一步来减少冷却量的值，即 N=N1。 由 于冷却强度表是单调递增排列的，因此调节的正反作用完全是与 T2 或 T3 的偏差极性相对应的。 图 也能够好的说明这一过程，其中的 Qn， Qn1， Qn+1 分别对应系统的原始工作点 、 增温工作点 、 降温工作点，系统进行调节时就根据这一条滑膜曲线进行滑动，只是输出值是非连续性的。 当系统在两种工作模式之间相互转换时， 会自动地继承上种工作模式的工作点 , 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 13 页 在此工作点的基础上按照本模式进行工作 ， 这就不会造成模式转换时对冷却过程的干扰。 系统工作的最佳模式是先用手动模式予置一个大概的常用工作点 ， 然后再置系统为自动模式 ， 这时 系统就会根据 T2 或 T3 的偏差大小和极性在这个工作点上下攒动进行自动调节 ， 由于常用工作点距稳态工作点最近 ,因此动态响应品质是最好的。 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 14 页 第四章 层流冷却技术的 PLC 程序设计 层流冷却控制系统的功能大体上分为手动，自动和手动自动相结合的工作方式。 系统的手动方式和自动方式主要在操作台上通过按钮和开关来完成操作。 所以我们用S7300 的模块化编成语言设计了这个层流冷却的 PLC 来控制这个冷却工艺的控制过程。 程序调试的画面 进入 S7300 的画面 下图表示的是进入 S7300 时的画面 ， 其中的 CPU Type 表示的是要选择的 CPU型号 ， 若选定 CPU315 就用鼠标选择 CPU315 那么下面的 CPU name 就选定了 CPU315然后再按下 NEXT 按钮。 图 进入 S7300 时的画面 进入 S7300 画面后选择模块的方式 下图表示的是选择模块的图，在上图选择按下了 NEXT 按钮后进入此图的画面 ，其中图中的 Blocks 表示的是组织块，我选择的是 OB1 用鼠标在 OB1 前的方框内点下 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 15 页 出现对号标志说明以 选中了此块，然后选择编程语言，我选择的是 LAD 梯形图语言。 然后用鼠标在其前面的圆圈内点上表示选择完毕。 最后点击 NEXT 按钮。 图 选择功能组织块和编程语言 进入编程画面 (1)下图中显示的 OB1 就是我们要进入编程组织块，双击它就能进入编程画面 图 进入组织块 OB1 的画面 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 16 页 (2)下图 则显示的是进入 OB1 后的编程画面 图中的 COMMENT 表示的是 OB1 这个组织块的名称，可以在其中输入你想要给其起的名字。 Title 为编程最基本的网络可在这个网络中编程。 左侧是需要的编程的基本语言元素可以点击左侧需要的模块拖拽到右侧的 Title1 中。 若需要新的 Title 可以点击上面的 Insert 添加新的 Title。 图 PLC 的编程基本画面 PLC 程序的调试及变量表调试 下图 是 CPU 的运行监控画面。 当 程序运行时 ， 其中把 CPU 的选择模式调到RUNP 模式，此时说明 CPU 处于可以运行调试的状态。 这是再点击位于图形框上部的工具栏中的位选择开关按钮，点 出来后就可以看到如下图所示的 IB 选择框。 然后在其后面的地址位改变地址，改成相应的地址 或者 ， 然后在其后的各位给予一个脉冲，即给相应的各位置“ 1”。 然后根据同样的方法点击 M 框然后再给相应的各位也同样置“ 1”。 然后在把视图转换到梯形图的调试画面就可以对梯形图进行监控了。 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 17 页 图 CPU 的运行监控画面 (1)下面我们开始进行 PLC 的运行调试，其中先进行变量表的调试。 下表 是我们给出的 PLC 应用在层流冷却中的 部分变量地址。 鞍山科技大学毕业设计（论文） 第 18 页 表 所示程序部分开关量地址 Symbol Address Data Type Initial Value 手 /自动按钮 BOOL False 冷却强度 1 BOOL False 冷却强度 2 BOOL False 冷却强度 3 BOOL False 冷却强度 4 BOOL False 冷却强度 5 BOOL False 冷却强度 6 BOOL False 冷却强度 7 BOOL False 冷却强度 8 BOOL False 冷却强度 9 BOOL False 冷却强度 10 BOOL False 金属检测器 HMD1 BOOL False 金属检测器 HMD2 BOOL False 金属检测器 HMD3 BOOL False 金属检测器 HMD4 BOOL False 金属检测器 HMD5 BOOL False 金属检测器 HMD6 BOOL False。