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摄影大赛照片故事——步进式加热炉控制系统概述

摄影大赛照片故事——步进式加热炉控制系统概述

2009/8/5 13:53:00
步进式加热炉控制系统概述
陈俊
(北京国华新兴节能环保科技有限公司 工业控制部,北京 100070)
 
摘要:步进式加热炉的控制系统主要有两部分组成:步进梁的顺序控制和温度的过程控制,此系统采用西门子S7400 PLC,利用GRAPH进行步进梁的顺序控制,温度控制结合双交叉限幅和基于PID的趋势控制法,在天津钢管公司热处理项目中取得良好的效果。
关键字:加热炉,PID, 趋势控制,顺序控制,GRAPH
 
The application of trend control in heat-furnace system
Chen jun
(Beijing xinxing industries co.,ltd industrial comtrol dept,Beijing 100070)
Abstract:The control system of walking beam furnace are maked up by the sequence control of walking beam and the process control of temperature.
Key words: heat_furnace,PID,trend control,sequence control,GRAPH
 
0        概述
热处理是钢铁行业中一道重要的工序,是将材料放在一定的介质内加热、保温、冷却,通过改变材料表面或内部的组织结构,来控制其性能的一种综合工艺过程,与其他加工工艺相比,热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分,而是通过改变工件内部的显微组织,或改变工件表面的化学成分,赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量,而这一般不是肉眼所能看到的。
    在天津钢管公司保税区热处理系统中,步进梁控制钢管在热处理炉内的运动,其运动的方式影响其受热的质量,而温度控制的精度和质量,对钢管质量起着至关重要的作用。
1        系统结构图
加热炉使用S7400 CPU416-2DP新推出的2XN05型PLC作为主控制器,通过CP443-1以太网模块直接对系统进行组态、编程,省去了传统的西门子PLC编程电缆。西门子主导的Profibus-DP作为总线系统,入炉、出炉辊道采用ABB ACS800变频器,步进梁上下、前进定位采用B&F绝对值单圈编码器。
ACS800变频器通讯采用Profibus-DP PPO4协议通讯,网络控制电机的启停、速度、正反转,电机速度、电流、变频器报警字、报警信号实时上传。
同时,操作员站配置的彩色打印进,定期对温度曲线报表进行打印归档,作为钢管温度质量控制的一个重要参考。
图1为总的网络配置图。
 

1;系统网络配置图
2        步进梁的顺序控制
步进梁为加热炉内的钢管的运送机械,将钢管从入炉辊道侧运送到出炉辊道侧,主要由活动梁和固定梁组成,其中活动梁的升降和平移运动主要靠液压驱动和绝对值编码器定位。步进梁的运动主要由三个过程:正循环、踏步、反循环。
 正循环主要将钢管向出料口输送,踏步用于钢管在炉内的停留加热,反循环用于将钢管向进料口输送,图2为各个循环过程的活动梁运动轨迹。
 
2:活动梁运动过程轨迹图
由于步进梁的运动是一个严格的顺序过程,任何步序的错乱都会导致运行故障,影响正常生产。在STEP7程序中,采用了西门子的顺序功能图编程语言 GRAPH,大大提高了了步进梁控制的可靠性和稳定性。图3为顺序控制时序图。
3为顺序控制时序图
 
3        加热炉温度控制
温度的控制由3个主要环节组成(图4
a)         基于PID的温度趋势控制环节
在此设定温度值,根据实际的温度变化的速率和当前的温度值,来自动调节,输出一个0到100的值
b)        串级双交叉限幅环节
温度输出的0到100的值设定给串级双交叉环节,双交叉环节,根据实际的空气量、燃气量和实际的空气、燃气量程,在经过一系列计算输出一个设定的空气、燃气值
c)         空气、燃气输出环节
双交叉限幅环节输出的空气、燃气设定值直接设定给空气、燃气PID调节环节,空气、燃气再根据实际的空气、燃气值进行自动的PID调节,以达到控制温度的目的。
 
 
 
 
 
 
 
 
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