论文CSP铸机液压结晶器控制分析与对策.docVIP

PAGE  PAGE 5 珠钢2000年达产达效的挑战与对策 CSP铸机液压振动结晶器控制技术的分析与对策 自动化部 孙 平 珠钢的发展应按两步走：第一步达产达效就是稳定生产，在现有的设备和技术的基础上达到设计指标。第二步是增产增效，指在达到设计能力的基础上，在某些技术上有突破，使得产品的产量或质量稳定地提高到超过设计能力。无论是第一步或第二部，对珠钢CSP的关键设备技术和工艺技术进行消化吸收都是极为重要的，要做到真正掌握这门高新技术，我们科技人员还需要付出更艰苦的劳动。我认为珠钢目前达产达效的主要任务如下： ⑴ 炼钢系统降低设备故障率，提高生产率； ⑵ 连铸机设备性能研究和科学的操作，达到减少漏钢率的目的； ⑶ 轧机稳定系统的动态特性，保持测量仪表的精度，控制好板形。 CSP 薄板坯连铸机是由德国西马克公司设计并提供设备，其中液压结晶器振动是一项新技术，也是薄板坯连铸机的核心技术。本文通过对其控制机理和关键技术进行分析，来找到这种控制系统和工艺控制与传统连铸机不同之处及其特点，并对下一步为浇铸新钢种而开发摩擦力检测技术提供控制上的支持。 液压振动结晶器的工艺设备简介 采用双液压缸式振动装置，垂直安装在结晶器的支架上，结晶器的主要工艺及控制设备的组成如下： ⑴ 机械机构装置：弹簧，安装支架等； ⑵ 液压单元包括：油箱，冷却和加热设备，伺服阀，电磁阀和极限开关等； ⑶ 测量结晶器振动力矩的检测装置； ⑷ 测量振幅的检测装置； ⑸ 工业控制机，用于振动信号发生、调节、控制和监视； 2．主要检测信号的采集及处理 主要检测信号由四部分组成，其中结晶器的力矩和位移量检测量是非常重要的检测量： 2．1左、右两侧伺服阀油压实际值测量 信号经U/U隔离变换至A/D模块，截止频率。 2．2液压系统的油压检测 信号经I/U隔离变换至A/D模块，截止频率。 3结晶器的力矩检测 振动液压缸内的活塞侧和活塞杆侧安装了压力传感器，信号经I/U隔离变换至A/D模块，截止频率。以1ms的采样频率经16Bit A/D变换，IPC进行计算，由于液压缸是垂直安装，这个压力差就是振动器所承受的力矩。 压力差实际值的测量计算式： 式中： 活塞侧的面积值； 活塞杆侧的面积值。 2．4结晶器的位移测量 同上，结晶器的位移量等于液压缸的位移量，它是由安装在液压缸内的位移传感器直接测量，Temposonic的位置传感器以串行脉冲经位置模块转换为实际行程后作为IPC的检测和反馈量。 计算机控制系统的构成 计算机系统称为TCS系统，它的软件功能由TMC（主控器）、MLC（液位控制）、HMO（液压振动）、BUA（弯曲辊调节）和WSA（拉矫调节）组成。 二级机 仪表PLC 传动PLC 图1：计算机系统结构图 IPC ET200B ET200B 硬件配置为一台EM-MFC30工业控制机，机架使用MULTIBUSⅡ总线，主机为PC-586-DIPAS支持以太网、InterBUS S和PROFIBUS DP等，EM-MM04外存板带硬盘和软驱，带智能的位置模块FAB 541，EM-ADA02快速A/D和D/A处理板自带80C186处理器器，现场慢速处理信号使用PROFIBUS DP网，扩展单元I/O为ET200B。 整个连铸计算机控制系统，是由二级计算机、传动PLC、仪表PLC和TCS的IPC组成，各系统之间由H1或TCP/IP网连接。 IPC采用RMX多任务实时操作系统，通过TCP/IP网与开发机连接，软件开发的服务器使用WIN NT平台，IEC1131图形软件，具有在线调试功能。 振动信号和调节控制 结晶器的主要控制参数为振动幅值、振动频率。HMO的两个主要部分是周期信号发生和结晶器振动特性的调整。 4．1振动信号发生器 基本振动曲线是由两部分组成（振动幅值和振动频率）并可在幅值、频率与拉速的关系曲线表内选择，不同的振动曲线都存储在IPC的内存里，而正弦波是其中最基本的曲线，曲线是可以在线/离线模式下选择，这些信号的发生是由以软件完成的，一个完整的曲线可由100组数据组成，在频率?10Hz，按1ms为周期计算振幅信号。 ⑴ 自动开浇启动时，结晶器必须处于启动位置，当传动PLC发出“启动铸机”和拉速?0时，首先液压缸是以恒定的加速度启动，在300ms内达到给定速度。 ⑵ 调节拉速改变幅值时，变幅点从机械振动零点开始改变幅值。 ⑶ 调节拉速改变频率时，变频点从机械振动零点开始改变频率。 4．2振动调节器 控制器是液压结晶器最关键的环节，动力驱动装置是具有PID功能的伺服阀，控制器的主要反馈值为结晶器两边的位移量、移动速度（由速度构造器生成）、移动加速度和力矩。 力距与位移的计算方程式： 其变换式为： 传递函数，如果忽略了变形阻力可以简化为：。控制器的