第10章-高速线材生产过程自动控制
生产线自动化控制知识

生产线自动化控制知识随着科技的飞速发展,生产线自动化控制已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。
本文将以生产线自动化控制为主题,介绍相关的知识和技术。
一、概述生产线自动化控制是指利用先进的控制系统和技术,实现对生产线中各个环节的自动化控制和监控。
通过将传感器、执行器、控制器等设备与计算机系统相结合,实现对生产线运行状态的实时监测和控制,从而提高生产效率、降低成本、减少人力资源的使用。
二、自动化技术的应用领域生产线自动化控制技术广泛应用于各个行业,包括制造业、电力行业、化工行业等。
在制造业领域,自动化控制可以用于汽车制造、电子产品制造、食品加工等环节,实现生产过程的精确控制和优化。
在电力行业,自动化控制可以用于发电、输电、配电等环节,提高电力系统的稳定性和安全性。
在化工行业,自动化控制可以用于危险品生产、质量检测等环节,减少事故发生的概率。
三、自动化控制系统的组成生产线自动化控制系统一般由以下几个组成部分构成:1. 传感器:用于感知生产线各个环节的物理量变化,将其转化为电信号,如温度传感器、压力传感器等。
2. 执行器:根据控制信号,进行相应动作,如电动机、气缸等。
3. 控制器:负责处理传感器的信号和执行器的命令,实现对生产线的控制,如PLC(可编程逻辑控制器)。
4. 人机界面:提供操作界面,方便人员进行控制和监控,如触摸屏、监视器等。
5. 通信模块:连接控制系统的各个部分,实现数据的传输和交互,如以太网、现场总线等。
四、自动化控制系统的工作原理生产线自动化控制系统的工作原理如下:1. 数据采集:传感器感知生产环境中的物理量变化,将其转化为电信号,经过模数转换等处理后,交给控制器。
2. 数据处理:控制器根据预设的控制算法,对采集到的数据进行处理和分析,生成相应的控制信号。
3. 执行控制:控制信号经过通信模块传递给执行器,执行器根据信号,进行相应的动作,实现对生产线的控制。
4. 监控与反馈:控制器还会实时监测生产线的运行状态,并将反馈信息显示在人机界面上,以便操作员进行监控和调整。
一种高速棒材生产线高速上钢区域设备的全自动控制方法[发明专利]
![一种高速棒材生产线高速上钢区域设备的全自动控制方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/70bcc4e7b04e852458fb770bf78a6529647d35f3.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201811067627.3(22)申请日 2018.09.13(71)申请人 北京金自天正智能控制股份有限公司地址 100070 北京市丰台区科学城富丰路6号(72)发明人 朱玲 宋敏 张湧 胡宇 颜文华 钟山 (74)专利代理机构 北京永创新实专利事务所11121代理人 周长琪(51)Int.Cl.B21B 37/00(2006.01)B21B 15/00(2006.01)(54)发明名称一种高速棒材生产线高速上钢区域设备的全自动控制方法(57)摘要本发明公开一种高速棒材生产线高速上钢区域设备的全自动控制方法,高速飞剪以工艺要求的超前轧件速度高速旋转,转辙器和转鼓处于等待位置。
轧件从高速飞剪前精轧机出口移动,高速飞剪把轧件分断成设定的倍尺长度,同时转辙器动作配合飞剪剪切,剪切后,转辙器转到另一侧的等待位置。
制动辊和转鼓有A线和B线两组设备,当高速飞剪剪切完成,飞剪后热金属检测器检测到钢尾信号后,制动辊夹持住钢尾,当高速飞剪后热金属检测器检测到钢尾信号时,制动辊打开。
每次飞剪剪切完成后,A线和B线上的转鼓交替转动往冷床上送钢。
本发明实现了高棒生产线高速上钢区域的全自动控制,通过合理控制高速上钢区域各个设备的动作,提高了生产线的轧制节奏。
权利要求书2页 说明书4页 附图2页CN 109365541 A 2019.02.22C N 109365541A1.一种高棒生产线高速上钢区全自动控制方法,高速上钢区的设备包括高速飞剪、转辙器、制动辊及转鼓四部分,其特征在于:所述制动辊与转鼓包括A线和B线两组设备;具体步骤如下;步骤一:高速飞剪以工艺要求的超前轧件的速度高速旋转,转辙器和转鼓均处于等待位置;步骤二:轧件从高速飞剪前的精轧机出口向高速飞剪处移送,由高速飞剪把轧件分断为人机监控界面上设定的倍尺长度,同时转辙器动作以配合飞剪剪切,飞剪剪切后,转辙器转到另一侧的等待位置;步骤三:当高速飞剪剪切完成后,飞剪后方热金属检测器和转毂前方热金属检测器分信号后,需要动作的制动辊打开;制动辊以超前轧件速度V a运行,当高速飞剪完成剪切,轧件的尾部到达飞剪后方热金属检测器时,向制动辊发出信号,制动辊夹持轧件减速制动运行,减速运行速度V b;当轧件尾部到达转毂前方热金属检测器时,制动辊打开并加速运行至V a;同时转鼓开始旋转;每次高速飞剪剪切完成后,A线和B线上的转鼓交替,周期性变速转动往冷床上送轧件。
高速线材生产过程自动化系统

高速线材生产过程自动化系统
梁彬
【期刊名称】《自动化博览》
【年(卷),期】2004(21)3
【摘要】简要介绍了安钢高速线材轧机的构成,主要叙述了电气自动化控制系统的构成与功能.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】梁彬
【作者单位】安钢集团第一炼轧厂,河南,安阳,455004
【正文语种】中文
【中图分类】TP273
【相关文献】
1.安钢高速线材生产过程自动化系统 [J], 梁彬
2.利用Cp值评价高速线材生产过程的稳定性 [J], 于志华;欧阳琦;杨陈莉;赵祥梅
3.浅谈过程控制自动化系统在高速线材生产过程中的研究与应用 [J], 李鑫
4.改善高速线材生产过程中轧件打滑的方法研究 [J], 黄国徽
5.高速线材生产过程组织性能预测模型仿真 [J], 何纯玉;吴迪;赵宪明;王国栋
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高速线材生产线微张力控制和自适应控制系统分析

高速线材生产线微张力控制和自适应控制系统分析摘要:本文先介绍了在当前钢铁行业发展过程中,优化生产线控制系统的意义,然后以某高速线材生产线的优化升级事件为例,介绍了生产线控制系统的优化方法,以期通过在当前钢铁行业发展过程中,合理应用上述控制系统的方式,降低产品生产成本,提高产品生产效益,推动钢铁制造行业朝着现代化的方向发展。
关键词:高速线材生产线;微张力控制;自适应控制引言:高速线材是当前钢铁产品生产过程中较为重要的一种钢铁产品,被广泛应用于紧固件钢、汽车弹簧用钢等产品的生产制造工作中,现阶段,为了更好地满足社会对高速线材的需要,在明确企业产品生产情况的基础上,产品生产企业可以通过优化高速线材生产线微张力与自适应控制系统的方式,提升产品质量,满足市场需要。
一、优化生产线控制系统的意义在社会经济飞速发展的背景下,人们对钢铁产品的质量与产量需求逐年提升,如图1所示,近年来我国钢材产量整体呈上升趋势。
为了更好地满足市场经济的需要,当前大部分钢铁企业在运营管理过程中,通过不断对自身的产品生产工艺、生产流程进行优化创新以及购进先进生产设备等方式,尽可能地提升产品的产量与质量。
但需要注意的是,钢铁行业作为传统大型制造业,在长时间的发展过程中,世界范围内的钢铁企业数量相对较多,这一情况的出现使得市场出现了钢铁产品产能过剩、同质化竞争较为严重等问题,这些问题的存在,在一定程度上阻碍了钢铁企业的健康可持续发展。
在此过程中,为了实现市场供求关系的有效转化,提升钢铁企业的市场竞争力,钢铁企业方面需要应用新的设备、技术工艺与生产模式,在优化产品质量的同时,降低产品的生产成本,从而实现企业与消费者之间的双赢。
相较于其他方式,尽管购进先进生产设备能够实现企业产品的有效创新优化,但这种方式成本相对较高,在钢铁产品生产企业竞争越发激烈的当下,新设备的购进会增加产品生产成本,在降低产品收益率的同时,会在一定程度上会减少企业内部可流动的资金总量,进而给企业后续运营发展造成一定的阻碍。
高速线材自动控制

摘要:针对高速线材生产线控制精度高、运转速度高、控制复杂的特点,邢钢的4条高速线材生产线采用ABB的AS520操作员站系统、RMC系统、全数字调速传动控制系统,7年多的生产实践证明,能够可靠、稳定、精确、高效地运行,且界面友好、保护功能完备、故障诊断功能强,便于系统维护,获得了良好的社会、经济效益。
1 前言高速线材生产线以高效率、高经济的优越特性,在轧钢行业中得到迅速发展,它也是各种新技术应用最为广泛的一个领域。
高速线材生产线需要配备高运转速度、高灵敏度、高精度的控制系统,目前广泛采用计算机过程控制、精密的数字调速传动控制系统来完成。
因此一级计算机控制系统、传动控制系统,以及具备友好的人机对话功能、兼备直观快速故障诊断功能的上位机监控系统,成为高速线材生产线技术的核心,得到了迅速发展。
邢钢的4条高速线材生产线电气核心控制均采用ABB轧线控制系统,以DCS600系列全数字直流调速传动及AC8600系列全数字交流变频调速传动装置为基础,以AC450 RMC为主控制器的PLC及分布式I/O控制系统为核心,采用界面友好、功能强大、高可靠性的AS520操作员站(advant station 520),通过不同的现场总线通讯网络联接,形成并行运算、集中管理、分散控制、资源共享的集散式计算机控制系统。
由于控制分散,可靠性增强,局部控制元件故障不影响模块的正常运行;而集中监控,则可使操作及管理人员掌握全局过程控制,同时便于系统维护。
ABB公司在国内已经成功设计、调试了10余条线材生产线,具有丰富的现场调试经验和技术诀窍(knowhow),利用已经形成的标准化、模块化的线材轧机控制软件包,在高速线材生产线的控制领域具有独特的技术优势。
2 生产工艺流程邢钢4线车间共设轧机28架,采用全连续布置方式,轧机平均小时产量为75t/h,第一架轧机入口速度大于0.1m/s,设计年产量50万t,产品规格Ø6.5~16mm。
高速线材生产自动化控制的改进与提高

1前言随着PLC的广泛应用,集散型分布式PLC控制的开发和应用,提供了先进有力的控制工具和手段。
应用PLC进行生产过程控制的热潮早在80年代初就已兴起,开始应用之初一般都是仅限于某个局部生产过程,如加热炉的自动燃烧控制等。
后来逐渐发展到大规模引进生产线,在整个工厂、整条生产线全面应用PLC进行全线自动化生产,极大的提高了生产效率和经济效益,大规模集散型PLC控制系统已经在冶金行业广泛使用。
2生产现状和改进措施2.1生产现状我厂早在1987年就引进了美国GE公司的系列六PLC控制系统,用于整个线材生产线的自动化控制,并于1989年热负荷试车成功投入生产,至今已有十几年了。
在这期间,2000年我厂又对整个轧线电气控制系统进行了更新换代改造,PLC 控制系统用GE90-70替代,传动控制系统全部改成数字控制,我们在对该系统运行、维护、检修、改进和完善的过程中,对于提高系统的可靠性、适应性和长期无故障运行的稳定性与提高自动化生产率的关系等方面有了较深的体会和认识,即:一条轧钢自动化生产线效率的高低主要由轧钢工艺水平和自动化水平的高低所决定,而衡量自动化生产水平高低的一个主要指标就是自动化生产作业率,但自动化生产作业率的高低主要取决于构成轧钢自动化生产线的自动化系统的可靠性、适应性和稳定性。
自动化系统的可靠性、适应性和稳定性主要依赖于控制系统内各部分设备器件的可靠性、适应性和稳定性(如控制器、执行器、检测元件……)。
对于轧钢生产线,现场环境较为恶劣,高温、潮湿、粉尘、振动、撞击随时存在。
现场安装的许多检测元件、控制设备经常被损坏,从而造成停机,生产作业率降低,备件消耗增大。
针对这种情况,我们在系统运行、维护、检修的过程中,对其控制系统、控制设备及检测元件都进行了改进与完善,以在控制技术上提高系统的可靠性、适应性和长期无故障运行的稳定性。
2.2改进措施增设以软代硬的智能控制功能。
在广泛应用PLC的今天,采用PLC来取代原来的控制器,就是利用了PLC本身的可靠性、适应性和稳定性,通过在PLC程序实现连锁,取代原接触器及机械连锁。
高速线材飞剪的自动化控制

高速线材飞剪的 自动化控制
宁 胜
( 宣钢 集 团检修 公 司 河 北 宣化 0 7 5 1 0 0 )
摘要 : 飞剪是 高速 线材 生产 中的 关键性设 备, 采 用数 字直 流传动 系统和数 字位 置 自动控制 系统 完成飞剪 对轧件 的 自 动剪切, 通过 计算机 的输入 、 输 出信 号 实现 飞 剪 的启 动 停 止 、 飞 剪速 度 的 建立 、 剪切 长 度 的控 制 以及 飞 剪 运行 状 态的 变换 。
1 飞剪的Leabharlann 切控制 1 . 1手 动切 头( 尾) 在异常或 紧急情况下操作 人员可进行手 动切头( 尾) 操作 。 1 . 2自动切 头( 尾1 当热 金属检 测器检 测到轧 件头 部( 尾 部) , P LC 根据在 剪切 画 面 中设 定的切 头( 尾) 长度 、 超前系数 、 前一架 轧机轧制速 度和脉冲 编 码器 脉冲 数 , 计 算飞 剪切 头 ( 尾) 启 动 时刻( 程 序可 根据 操 作台 “ 码盘/ 延时启动 ” 转 换开关来调 用相应 的程序控 制启动时 刻) 。 控 制 切头 的程序 有两种 : 第一种 , 延时时 间控 制 自动切头程序 : 当热金属检测器检测到轧件 头部 , P L C自动计算切头延时时间 ( T ) , 公式 如下 : T=( S +L ) / V— T1 式中: s ——热 金属 检测器与剪 刃 中心线 的距 离 L — — 切 头 长 度 V —— 上一轧机 实际线速 度( 计算机系统 自动 给出) T1 — — 飞剪从零位启 动到剪切角 的时间( P L C 计算得 出) 第二种 , 脉 冲启动控制 自动切头程序 : 当热金属检测器检测到轧件 头部 , P L C自动计算切头启动脉冲 数( M) , 公式如 下 :
高速线材生产的质量控制

高速线材生产的质量控制高速线材生产的质量控制1. 质量控制概述1.1 目的1.2 范围1.3 术语定义2. 材料采购控制2.1 材料供应商审查2.2 材料样品检验2.3 材料进货检验2.4 材料质量记录和追踪3. 生产过程控制3.1 生产设备校验3.2 工艺控制3.3 工艺参数监控3.4 生产线管理3.5 产品质量抽样检验3.6 不良品处理和追踪4. 检测与检验控制4.1 检测设备校验4.2 产品尺寸检验4.3 产品物理性能检验 4.4 化学成分分析检验 4.5 表面质量检验4.6 异物检查4.7 环境条件监测5. 过程统计与分析5.1 数据采集与记录5.2 过程能力分析5.3 不合格品统计和分析5.4 异常处理和持续改进6. 质量审核与培训6.1 内部质量体系审核6.2 外部质量体系审核6.3 培训计划和实施7. 废品管理7.1 废品分类标识与分析7.2 废品处理与回收措施7.3 废品记录与归档8. 文件与记录管理8.1 文件编制与更新8.2 记录管理要求8.3 文件与记录保管附件:附件1:材料供应商审查表附件2:材料样品检验报告附件3:进货检验记录表附件4:生产设备校验报告附件5:产品质量抽样检验报告附件6:不良品处理记录表附件7:检测设备校验报告附件8:产品尺寸检验记录表附件9:产品物理性能检验报告附件10:化学成分分析检验报告附件11:表面质量检验记录表附件12:异物检查记录表附件13:环境条件监测记录表附件14:过程统计与分析报告附件15:不合格品统计记录表附件16:异常处理记录表附件17:质量体系审核报告附件18:培训计划与记录附件19:废品处理记录表附件20:文件与记录保管清单法律名词及注释:1. 质量控制:指采取一系列预防和控制措施,以确保产品或服务符合规定的质量标准和要求的管理活动。
2. 材料供应商审查:对潜在的材料供应商进行评估和筛选,以确保其能够提供符合要求的材料。
3. 产品质量抽样检验:通过随机抽样的方式,对生产过程中的产品进行检验,以验证产品是否符合质量标准。
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重点:速度级联控制、微张力闭环控制、飞剪控制、活套位置的控制原理
难点:微张力控制
10高速线材生产过程自动控制
10.1高速线材轧机控制系统
某厂的轧线设备布置如图10-1所示。
图10-1某高速线材厂主轧线工艺平面布置图
H—水平辊轧机;V—立辊轧机
某厂高速线材生产线采用全连续轧制工艺,全线轧机28架,采用6-6-6-10形式,机组组成为6架粗轧机、6架中轧机、6架预精轧机、10架精轧机,呈平、立交替布置。1H-12H轧机采用微张力轧制,13H-18V采用活套轧制,精轧机组采用无扭无张力轧制。粗、中、预精轧每架轧机分别由一台交流电机单独驱动,精轧机组10架轧机则由一台5500KW同步电机驱动。精轧机组末架轧机设计最高速度为105 m/s,保证速度不得低于90m/s,产品规格Ø6.5~16mm,设计年产量50万吨。
内蒙古科技大学教案
材料与冶金学院李振亮
课程名称:《材料成型控制工程基础》(第10章,共11)编写时间:2010年9月1日
授课章节
10高速线材生产过程自动控制
10.1高速线材轧机控制系统10.2微张力控制系统10.3飞剪控制系统10.4活套控制系统
目的要求
本章围绕高速线材生产特点,重点介绍了轧机、微张力、飞剪、活套控制系统的组成、控制功能、控制原理等内容。学习本章,要了解高线生产工艺布置及各系统的硬件、软件组成特点,熟悉每一系统的控制功能,重点掌握相关的控制原理。
(10-7)
重点掌握
掌握
推导过程熟悉即可
了解
掌握
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10.3飞剪控制系统
以我国某厂高速线材生产线GE90-30系列PLC的2#起停式飞剪来说明飞剪的控制原理。
10.3.1系统硬件结构
图10-5起停式飞剪GE90-30 PLC控制系统原理图
10.3.2飞剪动作执行过程
图10-7剪切动作执行过程示意图
为保证精轧出口速度的稳定,本系统的级联方向采取逆轧制方向即从精轧机开始向轧线上游级联。首先,由“级联速度设定”及“自动级联调节”综合作用产生各机架线速度设定值,再根据对应机架的工作辊径、减速机的速比等相关参数折算为电机轴转速,然后线性变换为速度设定信号,最后通过实时通信网络由PLC送给主传动速度调节系统。
飞剪定位时各区域示意图见图10-8所示。
图10-8飞剪定位区域示意图
A-减速区;B-停车区;C-反爬区;D-过反爬区
熟悉
熟悉
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10.4活套控制系统
10.4.1设备配置
10.4.2活套控制方式
10.4.3活套控制过程
具体活套控制过程包括四个阶段:活套预形成、活套形成、活套控制以及甩尾。
全线共设7个活套,用于对轧件进行无扭、无张力轧制。12V-14V轧机之间设2个立活套,14V-15H轧机之间设1个侧活套(又称“水平套”),15H-18V轧机之间设3个立活套,18V-19#轧机之间在精轧机前设有1侧活套。
熟悉
熟悉
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所谓“速度级联控制”,即在高速线材轧制过程中,为保持机架间的速度关系完全匹配、机架间轧件秒流量相等,对轧制过程中来自活套闭环控制的调节量、手动干预调节量,按逆轧制方向依次对前面的各机架速度进行增减,实现轧机速度的级联控制。当轧件在两机架间断开时,级联调节取消;轧件在两机架间连续轧制时,级联轧制重新建立。速度级联控制是连轧生产线电气控制思想的精华,它充分体现了钢材连轧生产的特点。
(1)活套预形成。当上一根钢坯的尾部从上游轧机吐出后,便进入该根钢坯的起套准备阶段,这个阶段一直持续到下游轧机咬钢时为止。
(2)起套。系统在突加额定负载时的动态速降约为5%,其恢复时间约为0.5~1.0s。
(3)自动控制。起套完成后,即进入活套控制阶段。此时系统按级联方向对所有机架进行实时速度修正。
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(4)收套。当轧件的尾部接近上游机架时,即进入收套阶段。如果坯尾还没有从上游轧机中脱出,失去挑套辊支撑的活套会惯性地向下游涌去,撞在出口压套辊上,这种现象为“浪涌”;当坯尾从上游轧机脱出并进入活套台时,如果套位仍然比较高,坯尾会先后鞭打活套台上罩和底部,容易损伤机械设备,这种现象为“甩尾”。
10.4.4活套位置与套型控制
计算飞剪由A点先加速到B点、再匀速运行到O点所需的时间T3
T3= T1+T2(10-20)
最后计算飞剪启动延时时间T
T=[(L+L1)/V]-T3-K2(10-21)
式中,K2为考虑干扰时的修正常数。
定位速度V2由一速度常数乘以一个可变系数K3所得。
V2= K3×V3(10-22)
式中,V3为一常数,以此作为定位速度基准值。
式中,K1可由上位机设定。
(2)确定飞剪启动延时时间T
计算飞剪由A点加速到B点所需时间T1
T1= V1/a(10-18)
式中,a为飞剪加速度常数。
计算飞剪由B点匀速运行到O点所需的时间T2
T2= (S-S1)/V1(10-19)
式中,S—AO弧长,S=0.75×剪刃旋转周长;
S1—AB弧长,S1=0.5×a×T12。
10.2微张力控制系统
10.2.1基本原理
微张力控制就是使粗、中轧机组各机架之间的轧件在微小的张力范围内进行高速线材生产,一般采用“电流—速度”的间接微张力控制法。
其基本原理是:张力的变化是由线材的秒流量差引起的,调节轧机的速度就能改变秒流量,从而达到控制张力的目的。通过对相邻两工作机架中上游机架电机的转矩进行检测、记忆存储,形成表示钢坯内张力大小的实际值,与设定的张力给定值比较偏差,通过比例、积分控制校正上游机架的速度,协调两机架之间的关系,实现微张力控制。其控制关键是准确测量各轧机的轧制电流(即力矩),系统通过检测相应机架的电枢转矩间接得到该值。当本机架的轧件咬钢而轧件尚未进入下架轧机时,控制系统计算出的力矩值便是本轧机的轧制力矩值。当下架轧机也咬钢时,重新计算得到新的力矩,两力矩之差是轧件上的张力力矩。若偏差值为正,表示机架间堆钢;若偏差值为负,表示机架间拉钢。系统就是根据偏差值的正负和大小,给出相应的速度修正来平衡轧机的速度,保证机架间的张力被限制在一定范围内,实现微张力控制。
掌握
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10.3.3飞剪控制原理
(1)确定飞剪剪切线速度V1
以图10-7所示的飞剪过程为例,飞剪控制GE90-30 PLC系统通过以太网,把从轧线GE90-70PLC系统中获得飞剪前一架轧机的线速度V,将V乘以一个剪切超前量K1,便得到剪刃剪切线速度V1。
V1= K1×V(10-17)
本系统通过“级联速度设定”及“自动级联调节”相结合的方式为轧线各机架的速度提供速度设定。“级联速度设定”是指通过确定轧线基准速度(本系统采用精轧机出口速度)和各机架延伸率来确定各机架的设定速度;“自动级联调节”是指根据微张力调节器或活套调节器产生的速度修正信号,通过级联的方式对各机架的速度进行修正。