一种基于可编程控制器的工艺控制系统的制作方法

1.本发明涉及热轧h型钢、轨梁轧制技术领域，具体为一种基于可编程控制器的工艺控制系统。


背景技术：

2.在热轧h型钢、轨梁轧制领域，工艺控制系统是整个控制系统重要组成部分，负责将产品尺寸(来自轧制规程)转换为控制模型、驱动伺服阀控制液压缸行程，最终实现辊缝控制，在上世纪九十年代由于plc技术的落后，此系统在计算机上实现有如下弊端：
3.1、由于工业生产现场环境恶劣，操作系统不稳定主机经常死机，严重影响了生产效率；
4.2、计算机技术更新较快，目前在用的系统已无法采购备件，且系统与当前主流系统不兼容；
5.3、系统硬件采用非标产品，备件不易采购，不易维护；
6.4、系统采用的开发软件为小众产品，维护困难。
7.为了解决上述问题，因此，需要提供一种基于可编程控制器的工艺控制系统，以提高生产效率，降低设备维护的成本。


技术实现要素：

8.(一)解决的技术问题
9.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于可编程控制器的工艺控制系统，解决了由于技术落后，导致在热轧h型钢、轨梁轧制领域，工艺控制系统在计算机上实现存在很多弊端的问题。
10.(二)技术方案
11.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于可编程控制器的工艺控制系统，包括远程站终端、现场总线通讯终端、控制器、辊缝计算单元、数据采集单元、数据分析单元、数据输出单元与打印设备，所述远程站终端与现场总线通讯终端通过无线信号传输进行连接，所述现场总线通讯终端的输出端与控制器的输入端电性连接，所述控制器的输出端与辊缝计算单元的输入端电性连接，所述数据采集单元的输出端与数据分析单元的输入端电性连接，所述数据分析单元的输出端与数据输出单元的输入端电性连接。
12.优选的，所述远程站终端采用et200sp。
13.优选的，所述现场总线通讯终端采用profinet。
14.优选的，所述控制器采用西门子s7-400硬件和pcs7软件开发平台，所述西门子s7-400硬件的cpu采用siemens s7-410h，所述pcs7软件开发平台的开发软件采用pcs7。
15.优选的，所述辊缝计算单元包括水平辊辊缝计算单元、立棍辊缝计算单元、水平辊辊缝补偿单元、立棍辊缝补偿单元、水平辊液压辊缝控制单元、立辊液压辊缝控制单元和自
动辊缝标定和机架弹跳测量单元。
16.优选的，所述自动辊缝标定和机架弹跳测量单元包括水平辊辊缝标定和立辊辊缝标定单元以及机架弹跳测量单元。
17.优选的，所述数据输出单元后端电性连接有打印设备，且打印设备能够通过控制器进行控制。
18.优选的，一种基于可编程控制器的工艺控制系统，包括以下过程：
19.s1.由远程站终端远程与现场总线控制终端进行信号交流，并且由现场总线控制终端操控控制器控制辊缝计算单元进行各项辊缝计算；
20.各项辊缝计算包括以下计算内容：
21.1)水平辊辊缝计算：通过辊缝设定值-srghx，轧制线偏移-passloff，辊缝修正值来计算水平上-htprefparsrg、下辊-hborefparsrg辊缝；
22.2)立棍辊缝计算：通过辊缝设定值-hsrghx，立棍锥度角vosanglealph，辊缝修正值来计算立棍操作侧-vosrefparsrg、传动侧-vdsrefparsrg辊缝；
23.3)水平辊辊缝补偿：根据辊径-wrdiam,轧制力hdsfr,接触面积cntctlength计算轧辊弹性压扁，根据轧制力-frtot,孔型位置-groovepos,辊径-rolldia,辊身长度-barrellgth,两侧液压缸距离-cydscyosdist,主轴直径-diashaft计算轧辊辊挠度；
24.4)立棍辊缝补偿：计算方式和过程与水平辊辊缝补偿相同；
25.5)水平辊液压辊缝控制：通过辊缝位置闭环控制、液压缸行程位置闭环和轧制力闭环等三种控制模式进行控制；
26.6)立辊液压辊缝控制：计算方式和控制过程与水平辊液压辊缝控制相同；
27.7)自动辊缝标定(水平辊辊缝和立辊辊缝)和机架弹跳测量：标定命令发出后，启动标定过程，上下辊(传动侧、操作侧立辊)贴合并达到250kn后，设定“0”辊缝，随后增加压力到500kn，750kn，1000kn，1250kn，1500kn，1750kn，2000kn，2500kn，5000kn，10000kn，在每个压力点，测量机架形变
28.s2.数据采集单元对辊缝计算单元中的计算数据进行采集，采集水平辊辊缝计算、棍辊缝计算、水平辊辊缝补偿、立棍辊缝补偿、水平辊液压辊缝控制、立辊液压辊缝控制以及自动辊缝标定(水平辊辊缝和立辊辊缝)和机架弹跳测量的相关参数数据，并将采集到的数据发送给数据分析单元进行数据分析；
29.s3.数据分析单元判断接收的参数数据是否存在异常情况，并将得到的多组数据进行对比优化，从而得出各种辊缝的有效计算结果；
30.s4.数据分析单元将有效计算结果传输到数据输出单元，数据输出单元将辊缝计算数据进行保存备份，并且通过控制装置将产品尺寸转换为控制模型、驱动伺服阀控制液压缸行程，最终实现辊缝控制；
31.s5.最后通过打印设备将辊缝的有效计算结果打印出来。
32.(三)有益效果
33.本发明提供了一种基于可编程控制器的工艺控制系统。具备以下有益效果：
34.1、本发明提供了一种基于可编程控制器的工艺控制系统，该系统是基于西门子s7-400硬件和pcs7软件平台开发的，应用于热轧h型钢、钢轨轧机的工艺控制系统，本系统的硬件cpu采用siemens s7-410h，远程站终端采用et200sp,现场总线通讯终端采用
profinet，pcs7软件开发平台的开发软件采用pcs7，使该控制系统更加稳定，不容易出现主机死机的情况，大大提高生产的效率，并且系统采用的开发软件为大众产品，维护较为简单，使用更加方便可靠。
35.2、本发明提供了一种基于可编程控制器的工艺控制系统，通过可编程控制器进行系统的控制，通过实现水平辊辊缝计算、棍辊缝计算、水平辊辊缝补偿、立棍辊缝补偿、水平辊液压辊缝控制、立辊液压辊缝控制以及自动辊缝标定(水平辊辊缝和立辊辊缝)和机架弹跳测量等数据计算，并且通过控制装置将产品尺寸转换为控制模型、驱动伺服阀控制液压缸行程，最终实现辊缝的精确控制，以提高生产效率，降低设备维护的费用及难度。
附图说明
36.图1为本发明的系统结构示意图；
37.图2为本发明的水平辊辊缝计算过程图；
38.图3为本发明的立棍辊缝计算过程图；
39.图4为本发明的水平辊辊缝补偿和立棍辊辊缝补偿的轧辊弹性压扁过程图；
40.图5为本发明的水平辊辊缝补偿和立棍辊辊缝补偿的轧辊辊挠度过程图；
41.图6为本发明的水平辊液压辊缝控制和立辊液压辊缝控制过程图；
42.图7为本发明的自动辊缝标定(水平辊辊缝和立辊辊缝)和机架弹跳测量过程图。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
44.实施例：
45.如图1-7所示，本发明实施例提供一种基于可编程控制器的工艺控制系统，包括远程站终端、现场总线通讯终端、控制器、辊缝计算单元、数据采集单元、数据分析单元、数据输出单元与打印设备，所述远程站终端与现场总线通讯终端通过无线信号传输进行连接，所述现场总线通讯终端的输出端与控制器的输入端电性连接，所述控制器的输出端与辊缝计算单元的输入端电性连接，所述数据采集单元的输出端与数据分析单元的输入端电性连接，所述数据分析单元的输出端与数据输出单元的输入端电性连接。
46.其中辊缝计算单元包括水平辊辊缝计算单元、立棍辊缝计算单元、水平辊辊缝补偿单元、立棍辊缝补偿单元、水平辊液压辊缝控制单元、立辊液压辊缝控制单元和自动辊缝标定和机架弹跳测量单元。
47.一种基于可编程控制器的工艺控制系统，包括以下过程：
48.s1.由远程站终端远程与现场总线控制终端进行信号交流，并且由现场总线控制终端操控控制器控制辊缝计算单元进行各项辊缝计算；
49.各项辊缝计算包括以下计算内容：
50.1)水平辊辊缝计算：通过辊缝设定值-srghx，轧制线偏移-passloff，辊缝修正值来计算水平上-htprefparsrg、下辊-hborefparsrg辊缝；
51.2)立棍辊缝计算：通过辊缝设定值-hsrghx，立棍锥度角vosanglealph，辊缝修正值来计算立棍操作侧-vosrefparsrg、传动侧-vdsrefparsrg辊缝；
52.3)水平辊辊缝补偿：根据辊径-wrdiam,轧制力hdsfr,接触面积cntctlength计算轧辊弹性压扁，根据轧制力-frtot,孔型位置-groovepos,辊径-rolldia,辊身长度-barrellgth,两侧液压缸距离-cydscyosdist,主轴直径-diashaft计算轧辊辊挠度；
53.4)立棍辊缝补偿：计算方式和过程与水平辊辊缝补偿相同；
54.5)水平辊液压辊缝控制：通过辊缝位置闭环控制、液压缸行程位置闭环和轧制力闭环等三种控制模式进行控制；
55.6)立辊液压辊缝控制：计算方式和控制过程与水平辊液压辊缝控制相同；
56.7)自动辊缝标定(水平辊辊缝和立辊辊缝)和机架弹跳测量：标定命令发出后，启动标定过程，上下辊(传动侧、操作侧立辊)贴合并达到250kn后，设定“0”辊缝，随后增加压力到500kn，750kn，1000kn，1250kn，1500kn，1750kn，2000kn，2500kn，5000kn，10000kn，在每个压力点，测量机架形变
57.s2.数据采集单元对辊缝计算单元中的计算数据进行采集，采集水平辊辊缝计算、棍辊缝计算、水平辊辊缝补偿、立棍辊缝补偿、水平辊液压辊缝控制、立辊液压辊缝控制以及自动辊缝标定(水平辊辊缝和立辊辊缝)和机架弹跳测量的相关参数数据，并将采集到的数据发送给数据分析单元进行数据分析；
58.s3.数据分析单元判断接收的参数数据是否存在异常情况，并将得到的多组数据进行对比优化，从而得出各种辊缝的有效计算结果；
59.s4.数据分析单元将有效计算结果传输到数据输出单元，数据输出单元将辊缝计算数据进行保存备份，并且通过控制装置将产品尺寸转换为控制模型、驱动伺服阀控制液压缸行程，最终实现辊缝控制；
60.s5.最后通过打印设备将辊缝的有效计算结果打印出来
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。