液压矫直机PLC控制系统
基于PLC的液压机控制系统设计
基于PLC的液压机控制系统设计刘俊,李文(大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028)摘 要:针对传统液压机控制系统的不足,为使其拥有更好的性能和人性化操作界面,构建了基于PLC与工业触摸屏的电气控制系统整体结构,设计采用三菱FX1N PLC作为主控核心,实现的功能分别为与上位机的数据交换,对液压机外围硬件电路以及内部阀体控制和对压力、位移、温度的数据检测。
并给出相应的PLC程序及部分上位机界面设计。
应用结果表明,与传统设计相比,该系统既可以实现自动优化运行,又可以满足手动控制的操作要求,提高了工作效率,是机电一体化的典型应用。
关键词:液压控制;电气控制;可编程逻辑控制器;数据检测;人机界面中图分类号:TH137;TM57 文献标志码:B 文章编号:1671 5276(2011)01 0157 04Control Syste m Design of Hydraulic Press Based on PLCL I U Jun,L IW en(E l e ctrica l and Infor m a tion I nstit u t e,Da lian Jiao t ong Un ive rsity,Da li a n116028,Ch ina)Abstrac t:To m ake up f or t he short age in t he traditional control sys t e m f or hydr auli c pr ess,t his paper constructs t he overall s truc t ure of e l e ctrical contr o l sys t e m based on PL C and indus trial touch screen.I n or der t o m ake t his sys t e m has bett er perf or mance and hu manized operati o n int erf ace,M it sub i s hi FX1N PLC is used as the core t o rea lize its f unction data exchange w ith PC,t he contro l of the peripheral hard w ar e c ircuits and int ernal valves,and t he data de t ec tion i n t he pressure,displace ment and t e mperat ure.And ita lso of f ers the des i g n o f t he corr espond i n g PL C procedure and part o f t he PC int erf ace des ign.Runn i n g result sho w s that co m pared w ith t he trad iti o nal des ign,the syst em not on l y can r eali z e the aut omatic op tm i al oper a ti o n,but also can mee t t he perf or mance require ment s f or manual contr o l and m i prove work effi c iency.This is a typica l appli c ati o n ofmechanical and elec trica l int egrati o n.K ey word s:hydraulic contr o;l e l e ctrical contro;l PL C;dat a det ecti o n;HM I(H u manM achine Int erf ace)0 引言转向架可以说是铁道车辆上最重要的部件之一,它直接承载车体质量,保证车辆顺利通过曲线。
PLC在液压控制系统中的应用
PLC在液压控制系统中的应用PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）是一种专门用于工业自动化控制的数字计算机。
它以其高可靠性、强大的功能和灵活性，在各个领域得到了广泛应用。
在液压控制系统中，PLC的应用也越来越重要。
本文将重点探讨PLC在液压控制系统中的应用，并对其优势和挑战进行分析。
一、PLC在液压控制系统中的优势1. 高度可靠性PLC采用稳定可靠的硬件和系统设计，具有较长的寿命和高度抗干扰能力。
它能够在恶劣的工作环境下工作，并能够处理各种突发故障，确保系统的稳定性和可靠性。
2. 灵活性和可编程性PLC的最大优势在于其可编程性。
用户可以通过编程对PLC进行任意定制，满足各种不同的控制需求。
而且，PLC的编程语言相对简单易学，不需要过多的专业知识和技能，使得控制系统的开发和维护更加方便快捷。
3. 多功能性PLC除了具备基本的数字输入和输出控制功能外，还可以通过扩展模块实现模拟输入和输出控制、通信功能、运动控制等。
这使得PLC能够满足液压控制系统中各种复杂的控制要求。
二、PLC在液压控制系统中的应用案例1. 液压机械控制PLC可以通过控制液压泵、执行元件、传感器等设备，实现液压机械的运行控制。
例如，在一台液压冲床上，PLC可以接收传感器的信号，判断工件的位置和状态，并通过控制液压泵的输出压力和执行元件的动作，实现对冲床的准确定位、加工力度的控制等。
2. 液压系统监控与保护PLC可以对液压控制系统中的各个参数进行监测和保护。
例如，在一个液压升降机系统中，PLC可以实时监测液压油的温度、压力、流量等参数，并根据预设的阈值进行报警或紧急停机，以保护系统的安全运行。
3. 液压系统远程控制PLC可以与上位机或其他设备进行通信，实现液压系统的远程控制。
通过远程监控和控制，可以减少现场操作人员的工作量，提高系统的稳定性和可靠性。
例如，在一处石油钻机控制系统中，PLC可以接收来自地面控制中心的指令，实现液压系统的远程控制和监控，以提高钻井效率。
矫直机PLC控制系统设计
RT LB,RT ENAME,entity,RTPOINT ,point,RTLE或RT LB,RTENAM E,entity,RT 3DPOINT ,point,RTLE根据以上结构,将该程序段进行适当修改,即通过对象ID 号获取该图线实体名,并将该实体名和起点包含在该结果类型码中.修改后的程序段如下.acedComm and (RT ST R,"BREAK ",RT LB,RT ENA ME,tlEnt,RT 3DPOINT ,p1,RTLE,RT 3DPOINT ,p2,0);将以上改进了的直线打断程序段在程序中进行调用,其打断的结果达到了预定要求.没有出现因坐标网格设置的差异而出现程序中断的现象.3 结束语该图线打断处理程序在某军用永备机场供油工程CAD 系统中得到了应用,在实际应用中证明该程序段具有较好的稳定性,而且该程序段对大多数图线都可以进行打断处理,而不仅限于直线段和多段线2种类型.参考文献:[1] Charles M cAuley.A uto CAD 2000O bjectA RX 编程指南[M ].李世国,潘建忠,平雪良.译.北京:机械工业出版社,2000.[2] 李世国.A utoCA D 高级开发技术AR X 编程及应用[M ].北京:机械工业出版杜,1999.[3] 邵俊昌,李旭东.Auto CA D O bject AR X200开发技术指南[M ].北京:电子工业出版社,2000.作者简介:唐永勇 (1968-),男,侗族,湖南黔阳人,解放军后勤工程学院讲师,硕士,研究方向为机械设计与制造、CAD/CAM /PDM.矫直机PLC 控制系统设计朱继红,须文波(江南大学,江苏无锡214122)T he Design of PLC Control Syst em for Straig htenerZHU Jihong,XU Wen bo(So uther n Y angtze U niver sity,Wux i 214122,China)摘要:介绍了PLC 、变频器和电磁调速控制器在铜管矫直机中的成功应用,着重分析和说明了系统控制方案和软硬件结构,并给出了具体的原理图.关键词:可编程控制器;矫直机;变频器;电磁调速中图分类号:T P273文献标识码:B 文章编号:10012257(2005)06007403收稿日期:20050314Abstract:This paper introduces the successful application of PLC,frequency converter and elec -tro magnetic adjustable speed controller in copper tube straightener.The focal point is on the analy sis and ex planation of the contro l scheme and thestr ucture of so ftw are and hardw are,and specific draw ing of electric principle is pro vided.Key words:PLC;straightener;fr equency con -verter ;electromagnetic adjustable speed0 引言某铜加工企业自行设计了一个铜管矫直机系统,采用回转式矫直.其基本原理是同一平面内的一组矫直辊通过调节合理的压下量,围绕铜管进行旋转,同时铜管以一定的速度前进,使铜管的每一截面上的任一方向都得到相同程度的弯曲变形,从而使铜管达到矫直的目的.系统中主回转电机采用电磁转差调速控制器进行速度调节,夹入辊和送出辊电机采用变频器进行速度调节,各动作过程和保护使#74#1机械与电子22005(6)用PLC 联锁控制,实现了整个系统的自动控制.1 系统构成、工作过程与控制要求1.1 系统构成和工作过程整个矫直装置如图1所示.挤压后成品管由挤图1 矫直机组示意图压机通过进料台送至矫直机夹入辊,夹入辊采用可调整夹持力的行星式直齿轮,夹入辊传动采用变频调速电机,用三菱变频器进行控制,可根据不同直径的管材和设定的速度调整夹入辊速度.夹入辊将铜管送入回转矫直机构,回转矫直机构采用电磁调速电机,5对矫直辊固定在矩形框架式回转体上,可调回转角和压紧力.当夹入辊将管材送入回转矫直辊后,相对矫直中线倾斜安装的矫直辊与铜管接触,回转的矫直辊使铜管逐辊被矫直,由于夹入辊和送出辊将料夹紧,则铜管只能前进而不能回转与后退,从而使铜管在设定的正弦波直线前进中矫直.矫直的精度可通过调节回转角和压紧力,以及回转转速与夹进送出的速度匹配来达到.矫直后铜管由送出辊送入翻料槽,送出辊与夹入辊传动完全相同,由同一台变频器控制.当管材完全进入出料槽后,通过汽缸使翻料槽翻转,从而将管材翻入出料筐.由此完成一个矫直周期.待出料筐中铜管支数达到设定值时,可进行报警,进行下一道工序.1.2 系统的主要控制要求a.实现系统中各电气设备按工艺要求顺序启停.b.实现系统中各电气设备联锁控制和最佳运行控制.c.实现自动和手动2种控制方案,以实现手动/自动2种操作状态.d.对回转矫直电机和夹入送出电机进行交流调速控制.2 电气主传动系统电气主传动系统如图2所示.电气主传动系统中矫直回转主电机功率为40kW,采用电磁转差离图2 电气主传动系统原理图合器调速,电磁调速异步电动机是由原动机(笼型异步电动机)、电磁转差离合器、测速发电机及其调速控制器组成的.这种电动机可以在较大范围内进行无级平滑调速,由于系统中矫直速度要求为5~20m/s,因此采用此方法能达到调速要求.同时,在实际运行中主电机基本处于额定转速下运行,并且此类控制器价格较为低廉,这也是一种实用选择.系统选用JD1A40型电磁调速电机控制器.夹入辊、送出辊电机功率较小,均采用4kW 变频电机,由于2台电机运行时速度完全相同,在此使用同1台三菱FR E54011KCH 型11kW 变频器进行控制,该系列变频器具有较高的性价比,是一种利用SP -WM (正弦波脉宽调制)的交直交型变频装置[1].系统采用在基频以下,按U 1/f 1=常值的带定子压降补偿的恒压频比的方式工作[2].回转速度和夹入送出速度由位于操作台的电位器给定,转速表装于操作台,两者的速度匹配由被矫直铜管的外径、壁厚和矫直精度决定,根据实际需要而调节.主机与变频电机的启停、正反转和过载等开关量由PLC 进行自动控制.变频电机的快速制动由变频器外接制动电阻来实现.3 PLC 控制系统设计3.1 硬件设计由于系统所处的工作环境较为恶劣,空气中含#75#1机械与电子22005(6)有较多铜粉和油雾,对I/O 信号和控制电源的扰动较大,因此选择PLC 作为现场控制设备[3].该PLC 采用OM RON 公司C28P 可编程控制器,它是C 系列中的一种小型机[4].C28P 电源电压交流为100~240V,设计中用隔离变压器与主回路隔离.开关量输入电压直流为+24V,16个点,PLC 内部有光隔离.输出1A,12个点,采用双向可控硅输出.C28P 还提供1个计数器输入和1个计数器复位点.完全可以满足系统中的手动、自动以及连锁操作和保护功能的实现.PLC 接线如图3所示.图3 P LC 外部接线图24V 电流电源由外部稳压器提供,用于开关量输入.220V 交流电源为经过隔离变压器隔离后的电源,用于PLC 与PLC 输出电源.KA 1~KA 15为中间继电器.由中间继电器输出控制外部电路.软件部分既可以采用OMRON 简易编程器3.2 软件设计PLC 将接收到的各个信号经过程序运行后输出,实现整个控制系统的自动化.程序流程图如图4所示.软件部分既可以采用PR015编制,也可用CPT 编制,并可通过RS232C 接口将程序下传PLC.控制程序主要由手动和自动2部分程序组成.自动部分提供从铜管进入夹入辊到翻入出料筐的整个循环的自动运行,并提供相应的联锁与保护,当铜管根数达到用户设定的数量时,由PLC 输出给图4 PL C 程序流程图蜂鸣器,提示下道工序运走,也可以作为下一工序的输入信号而被下一工序PLC 采用.手动部分主要提供满足非常情况下的生产要求和日常维护中,每一个动作均可以由手动程序完成,从实际运行看这也是必要的.4 结束语铜管矫直机已投入运行2年,实践证明,该设备能够有效地消除铜管挤压过程中,由于变形和温度分布不均匀所造成的附加内应力,并且运行稳定、可靠,调整方便,投资少,矫直效果好,对于同行业相关设备的改造有较高的应用和参考价值.参考文献:[1] 三菱变频调速器使用手册[Z].三菱公司,1999.[2] 陈伯时.电力拖动自动控制系统[M ].北京:机械工业出版社,2001.[3] 陈立定,等.电气控制与可编程控制器[M ].广州:华南理工大学出版社,2001.[4] OM RO N 可编程控制器编程手册[Z ].OM RON 公司,1989.作者简介:朱继红 (1972-),男,江西广丰人,工程师,江南大学硕士研究生,研究方向为电气传动与计算机控制系统.#76#1机械与电子22005(6)。
基于PLC的液压工装控制系统设计
基于PLC的液压工装控制系统设计摘要PLC可编程序控制装置具有程序设计简便、反应迅速等优点，在液压传动装置上得到了广泛地使用，使其工作特性得到了极大的改善。
论文的第一部分，以所要完成的工作为基础，对压力机上的液压系统展开了一系列的设计和分析，确定了液压系统的方案，并对液压元件进行了选取，并以此为基础，对液压装置进行了电动控制回路的设计，从而使得液压装置可以按照不同的工作条件，按照不同的工作条件来进行各种操作。
编写了PLC的控制程序，并画出了一个阶梯的形状，然后对PLC的输入、输出液压回路中的电磁阀进行了控制，最终在液压实验台上对压力机上的液压系统进行了操作。
关键词：液压系统控制电气控制1.研究背景与意义PLC (Programming Controller, PLC)是一种专用于对多种工业装备进行控制的自动控制器件。
由于其具有高的性能，高的灵活性和良好的可扩充性，所以在各个行业尤其是在工业中得到了广泛地使用。
在实际应用中，液压传动是最为普遍的一种。
常规的液压控制一般由手工完成，效率低，精度低，劳动强度大，已无法适应现代化的要求。
而采用PLC作为液力驱动的控制方式，更显其优越性。
首先，PLC具有响应速度快、精度高、工作稳定等特点，能够很好地适应液压传动的需要；其次，利用PLC软件进行程序设计，使整个液压传动的控制更加精确，更加稳定。
通过与上位机等其他电子装置的通讯，可以对系统进行远距离的监测与控制[1]。
采用可编程控制器实现的液压自动调节，是一种极具实用意义的液压自动调节系统。
因此，设计高效、可靠和智能化的液压传动系统势在必行。
2液压系统设计在常规液压设计中，液压系统的设计与分析是必不可少的。
在对液压系统进行的设计中，既要满足对主要机械的循环、作用力和运转速度的需求，又要满足结构简单、工作安全可靠、操作方便等优点，还应将标准化、系列化、通用性等方面贯彻到底。
本文所研制液压装置为一台单圆柱式水压机冲床，可完成冲床、折弯及切断等作业，具有较大的工程实用价值。
液压系统plc控制实例精解
液压系统plc控制实例精解液压系统是一种重要的动力传动方式，广泛应用于各个领域。
而PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）作为一种现代化的控制设备，能够对液压系统进行智能化的控制和管理。
本文将通过一个实例，详细介绍液压系统PLC控制的具体过程和应用。
我们来了解一下液压系统的基本原理。
液压系统通过液体的流动和压力传递来实现力的传递和工作机构的运动控制。
它由液压泵、执行元件、控制元件和液压储能装置等组成。
液压泵将机械能转化为液压能，通过液压管路将液压能传递给执行元件，从而实现工作机构的运动。
而PLC作为控制元件，通过对液压系统的各个部分进行控制和监测，实现对工作机构的精确控制。
接下来，我们以一个自动压力控制系统为例，详细介绍液压系统PLC控制的实现过程。
该系统主要包括液压泵、液压缸、电磁阀和传感器等组成。
其中，液压泵负责提供压力源，液压缸负责执行工作，电磁阀负责控制液压流向，传感器负责监测压力信号。
PLC作为控制中心，通过对传感器信号的采集和处理，以及对电磁阀的控制，实现对液压系统的自动控制。
PLC需要通过输入模块对传感器信号进行采集。
传感器安装在液压缸的压力管路上，能够实时监测液压系统的压力变化。
当压力达到设定的上下限时，传感器会将信号传递给PLC。
PLC通过输入模块接收到传感器信号后，会对信号进行处理和判断，判断液压系统的压力是否需要调整。
然后，PLC会根据预设的控制逻辑和算法进行计算和判断，确定是否需要调整液压系统的工作状态。
当判断需要调整时，PLC会通过输出模块对电磁阀进行控制。
电磁阀负责控制液压系统的流向，通过开启或关闭液压管路，实现对液压缸的运动控制。
当电磁阀被控制为开启状态时，液压泵提供的液压能够进入液压缸，使其产生相应的运动。
当液压系统的压力达到设定值时，传感器会再次将信号传递给PLC。
PLC会根据信号进行判断，如果压力已经达到设定值，则关闭电磁阀，停止液压泵的工作，从而实现对液压系统的自动控制。
液压机械手PLC控制系统的设计
液压机械手PLC控制系统的设计概述本文档旨在介绍液压机械手PLC（可编程逻辑控制）控制系统的设计。
液压机械手是一种常见的工业设备，通过液压系统实现运动控制，而PLC作为控制系统的核心，负责控制信号的处理和输出。
设计要求液压机械手PLC控制系统的设计要满足以下要求：1. 稳定性：系统必须具有高稳定性，以确保机械手的运动精准度和安全性。
2. 功能性：系统需要具备多种功能，如位置控制、速度调节等，以满足不同场景的需求。
3. 可扩展性：系统应具备良好的可扩展性，以便于将来的升级和功能增加。
4. 易维护性：设计应考虑到系统的维护和故障排除，以便于后续维护工作的进行。
硬件设计液压机械手PLC控制系统的硬件设计包括以下方面：1. 选型：选择适合的PLC设备，根据需求选用不同型号和规格的PLC，确保其性能和稳定性。
2. 传感器：选择合适的传感器，如位移传感器、压力传感器等，用于采集机械手运动状态和环境信息。
3. 执行器：选择合适的液压阀、液压泵等执行器，保证系统能够精确控制机械手的各项动作。
4. 电气线路：设计合理的电气线路，确保信号传输的可靠性和稳定性。
软件设计液压机械手PLC控制系统的软件设计包括以下方面：1. PLC程序设计：使用PLC编程软件，根据机械手的运动逻辑和控制要求，编写PLC程序，实现各项功能。
2. 信号处理：对传感器采集的信号进行处理和分析，以获取机械手的状态信息。
3. 控制算法：设计合理的控制算法，根据机械手的控制需求，实现位置控制、速度调节等功能。
4. 用户界面：设计友好的用户界面，方便操作人员对机械手进行参数设置和监控。
系统测试与调试设计完成后，需要进行系统测试与调试，以验证系统的功能和性能：1. 单元测试：对各个模块进行单元测试，确保其功能正常。
2. 组装测试：将各个模块组装成完整的系统，对整个系统进行综合测试。
3. 调试优化：根据测试结果进行系统调试和优化，确保系统的稳定性和性能满足设计要求。
基于PLC-控制的液压控制系统
基于PLC 控制的液压控制系统［摘要] 采用可编程控制器（PLC)代替继电器控制器，对机械手的液压驱动系统进行控制，通过输入输出接口建立与机械手液压系统开关量和模拟量的联系，实现机械手搬运工件的顺序动作和自动控制，达到准确度高、控制方便、可靠性好的目标，大大提高了生产率和自动化程度，减少了系统故障，具有很强的实用性。
［关键词］PLC;液压控制；机械手1、前言( Introduction）目前PLC 在工业生产过程控制自动化和传统产业技术改造等方面得到了广泛应用，与传统的继电器控制相比, PLC 具有控制系统构成简单、可靠性高、通用性强、抗干扰能力强、易于编程、体积小、可在线修改、设计与调试周期短、便于安装和维修等突出优点, 而且一般不需要采取什么特殊措施，就能直接在工业环境中使用，更加适合工业现场的要求，使用PLC 控制液压控制系统能提高系统的整体性能,具有较明显的优越性.本文介绍基于PLC 控制的某液压机械手的典型液压控制回路及其PLC 控制方法。
2、控制要求分析(Analys is of control demands ）在生产现场工作开始后, 机械手在一个工作循环中需要依次完成以下顺序动作：下降、夹紧、上升、左移、下降、松开、上升、右移( 共8个顺序动作）, 这是一个典型的顺序控制问题。
采用PLC 实现机械手的自动循环控制, 需要在某些动作位置设置位移传感器或行程开关来检测动作是否到位, 并确定从一个动作转入到下一个动作的条件。
根据机械手的动作要求，选用3 个液压缸来完成该8 个顺序动作：升降缸1 在工件两个位置( 原位与目标位置) 上方的下降和上升运动，移动缸2 的左移和右移运动, 夹紧缸3 的夹紧和松开动作。
缸1 下降或上升到位时应停止运动, 缸2 左移或右移到位时也应停止运动，故需分别设置一行程开关S1、S2、S3、S4。
根据机械手的动作过程和要求, 绘制出系统的控制功能流程图，如图1 所示。
PLC实验报告液压系统控制与调试
PLC实验报告液压系统控制与调试PLC实验报告：液压系统控制与调试【引言】液压系统在现代工业中起着重要的作用，广泛应用于各种机械设备中。
本实验旨在通过PLC编程控制液压系统，实现系统的稳定运行和准确控制。
本文将对实验步骤、测试结果以及相关数据进行详细描述和分析。
【实验准备】1. 实验设备准备：液压系统、PLC控制器、电磁阀、传感器等；2. 实验布置：将液压系统和PLC控制器连接并正确接线；3. 软件环境准备：安装PLC编程软件，正确配置并创建相应的程序。
【实验过程】1. 系统初始化：启动液压系统和PLC控制器，并确保系统正常工作；2. PLC编程：使用PLC编程软件，根据实验要求编写控制程序；3. 程序下载：将编写好的程序下载到PLC控制器中，并进行参数设置；4. 实验操作：通过操作输入设备，如按钮、开关等，触发PLC控制器的相应输入信号，进而控制液压系统的动作；5. 数据采集：使用传感器等设备，对液压系统进行数据采集，包括压力、流量、温度等参数；6. 数据记录：将采集到的数据记录下来，以备后续分析和对比；7. 系统调试：根据实验结果，对液压系统的控制参数进行调整和优化；8. 实验结果：记录实验中获得的各项数据和观察到的现象。
【实验结果与分析】通过对液压系统的实验操作和数据采集，我们得到了以下实验结果和分析：1. 控制程序的设计：根据实验要求，我们编写了PLC控制程序，实现了液压系统的自动控制和相应的输出操作；2. 系统动作的准确性：使用PLC控制器，能够精确控制液压系统的动作执行时间和步骤，提高了系统的稳定性和可靠性；3. 数据采集与分析：通过传感器对系统的压力、流量、温度等参数进行采集和分析，得到了系统动态特性的数据；4. 调试优化：根据实验结果，我们对液压系统的控制参数进行了调整和优化，改进了系统的控制效果。
【实验总结】本实验通过PLC编程控制液压系统，并对系统进行调试和优化，取得了一定的实验成果。
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《自动化与仪器仪表》２０１０年第５期（总第１５１期）
９５
收稿日期：２０１０－０５－１２
作者简介：尹新平（１９６５－），男，教授级高级工程师，主要从事自动化控制、电气传动设计工作。
液压矫直机ＰＬＣ控制系统
尹新平
（中冶赛迪工程技术股份有限公司 重庆，４０１１２２）
摘 要：介绍了液压矫直机结构特点、ＰＬＣ控制系统配置、主要传感器。
详细的阐述了液压矫直机自动辊缝控
制、位置闭环控制、倾斜控制以及伺服阀泄漏监测及补偿的基本原理。
关键词：液压矫直机 控制系统、自动辊缝控制、位置闭环控制 标定
Abstract: This paper introduced the characteristic of the structure, configuration of PLC control system, main sensor for the Hydraulic leveler. Basic principle of automatic gap control, closed-loop position control, tilting control,monitor and compensation for leakage of sero are described in detail.
Key words: Hydraulic leveler ;Control system ; Automatic gap control ; Closed-loop position control ; Demarcate 中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－９２２７（２０１０）０５－００９５－０２
０ 前 言
在钢铁产能过剩情况，钢铁市场竞争日趋激烈，对生产的产品的质量和性能要求更高。
热轧带钢厂纷纷上横切线、热处理线、平整线，对热轧产品深加工。
在横切线、热处理线往往配置了液压矫直机，它不仅能矫直钢板，而且能消除热轧和冷却以及热处理时形成的内应力，提高板材的质量。
目前国内的矫直机装备水平不高，采用手动调节及机械传动方式或液压设定辊缝，不带载进行辊缝动态调整，精度不高。
国外的液压矫直机能实现辊缝自动调整，位置控制精度达到０．０５ｍｍ。
１ 液压矫直机工艺说明
液压矫直机是多辊结构型式，上下两排矫辊，前后辊缝可调，且矫辊自身要旋转。
所有上矫辊都固定在上辊驱动平板上，通过控制上辊驱动平板来控制辊缝。
上矫辊驱动平板由四个主液压缸支撑，通过伺服阀调节液压缸的流量和压力来控制液压缸上、下移动的行程，实现辊缝调节。
每一个液压缸的矫直力达１４０００ＫＮ，位置控制精度要求达到０．０５ｍｍ。
矫直辊由变频电机驱动。
２ 系统的构成
２．１ 控制系统的构成
矫直机ＰＬＣ控制系统由１台ＳＩＥＭＥＮＳ Ｓ７－４００ＰＬＣ组成，系统配置图如图１所示。
ＦＭ４５８是一种嵌入Ｓ７机架运行的增强控制系统， ＦＭ４５８－１用于复杂运算、闭环控制及高响应控制，具有极高的分辨率和最短１００μｓ的扫描周期。
如压下控制、轧制力控制等。
ＦＭ４５８的Ｉ／Ｏ扩展模板为ＥＸＭ４３８－１，该模板具有多种类型的Ｉ／Ｏ通道，需要快速采集的信号直接进ＥＸＭ４３８－１。
直接Ｉ／Ｏ信号包括以下内容：
矫直机压下系统压力传感器信号；矫直机压下系统位置传感器信号；矫直机压下系统伺服阀指令信号。
图１ 系统配置图
ＣＰＵ４１６－２ＤＰ，用于矫直机的逻辑顺序控制和机组的协调控制。
ＰＬＣ控制器与Ｌ２服务器、ＨＭＩ通过工业以太网通讯。
ＰＬＣ控制器与远程Ｉ／Ｏ站（ＥＴ２００）、变频装置通过现场总线ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ通讯。
现场检测器的信号、操作台／箱的信号进入远程ＥＴ２００站。
２．２ 主要传感器
矫直机辊缝测量采用磁致伸缩线性位移传感器（ＭＴＳ）。
该传感器为非接触式检测，具有高速、可靠和精确的数据处理和通信能力，可同时提供速度和位置输出，无需重新标定或定期维护，可通过多种方式与自动化系统连接。
分辨率：最高１μｍ。
轧制力传感器给ＰＬＣ提供轧制力反馈信号。
矫直辊速度测量采用增量型编码器。
３ 控制功能
矫直机控制功能包括逻辑顺控和矫直机液压压下控制。
矫直机液压压下控制是矫直机机架控制的核心功能。
矫直机液压压下控制主要包括：自动辊缝控制、位置闭环控制、位置标定控制、倾斜控制。
液压压下控制框图如图２所示。
图２ 液压压下控制框图
３．１ 自动辊缝控制（ＡＧＣ）
矫直机在钢板矫直过程中，机架会产生弹性形变，通过自动辊缝控制（ＡＧＣ）对位置控制进行补偿，保证控制精度。
自动辊缝控制（ＡＧＣ）框图如图３所示。
图３ 自动辊缝控制框图
从图３可以看出，轧制力产生的机架弹性变形可以通过自动辊缝控制，得到ＡＧＣ位置补偿给定值，作为位置控制的一个给定分量，参与压下装置的位置闭环控制。
３．２ 位置闭环控制
主液压缸位置闭环的控制，是ＰＬＣ通过接受来自Ｌ２服务器位置设定值、倾斜值和ＡＧＣ位置补偿值，经过计算得出位置实际设定值，同时采集位置当前值作为位置反馈值，与设定值相减，其差值经过比例运算器运算产生一输出值，控制伺服阀驱动液压缸接近设定位置值，当设定值与实际值的差值很小时，启动差值积分回路，对伺服阀进行补偿。
３．３ 位置标定控制
虽然用于辊缝测量的位移传感器本身无需标定，但考虑到受其它因素例如辊径变化等的影响，仍需通过辊缝标定在必要的时候重新确定名义辊缝。
辊缝标定为从ＨＭＩ启动的自动运行过程，其基本的步骤如下：
（１）辊缝打开至最大极限，将辊缝设定为粗标定值，该值根据机架机械尺寸及辊径确定；
（２）关闭辊缝，直至轧制力达到最小轧制力，将辊缝预标定为“０”；
（３）以低速转动轧辊；
（４）断开轧制力差控制，提升轧制力至标定轧制力；
（５）当轧制力达到标定轧制力后，继续转动轧辊２～３圈，监测在此期间辊缝实际值的变化率，若大于预设的监测值（轧辊偏心指标，通常取０．０５～０．１ｍｍ／ｒａｄ），则报警；若变化在可接受的范围，则将辊缝标定为“０”；
（６）减小轧制力至最小轧制力，轧辊停止转动；
（７）若有报警，辊缝打开最大极限；若无报警，辊缝打开至穿带辊缝。
３．４ 倾斜控制
倾斜控制以传动侧和操作侧的辊缝差为控制目标，作为位置控制和轧制力的补偿使用，其输出叠加至位置控制和轧制力控制的输出。
倾斜设定值通常始终为０，即：使辊缝始终保持平衡。
３．５ 伺服阀泄漏监测及补偿
伺服阀在长期运行后其性能将逐渐下降，泄漏（或称零漂）增加。
通过一个偏差积分单元监测伺服阀的泄漏情况，监测值被叠加到控制器输出。
理想情况下，当系统处于稳态时，控制器的输出为０，伺服阀的开度给定等于监测到的伺服阀泄漏量。
当泄漏达到一定程度时（通常设定为１５～２０％），将触发报警，提示更换伺服阀。
４ 结束语
本液压矫直机控制系统在很多钢铁厂精整线得到了应用，实现了辊缝快速、准确调整，对钢板矫直达到很好的效果。
目前，正在从工艺、设备、液压、电气及自动化进行开发研究，实现液压矫直机系统装备国产化。
参考文献
［１］ 西门子Ｓ７－４００选型手册，２００８．
［２］ 西门子控制模块ＦＭ４５８中文手册，２００８．
［３］ 叶 恒，傅周东．液压控制系统的研究［Ｃ］．浙江大学硕士论文，
２００４液压矫直机ＰＬＣ
控制系统 尹新平
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