重轨万能线轧制参数监视及优化关键技术研究

摘要

轨梁厂重轨万能线主体机械设备由德国西马克米尔公司引进，主体电气设备由德国的西门子公司引进。轧机的基础自动化控制系统主要由西门子公司的S7-400 PLC组成。由于系统缺少开放性的数据通讯，造成现场的大量轧制数据无法进行记录和分析，对新产品开发、重轨轧制精度的提高和参数优化带来不便。
　　 本文以轨梁厂重轨万能线为研究背景，在基础自动化、过程控制级的基础上，在实现了TCP/IP通讯接口基础上，建立了分布式C/S模式，搭建一个基础自动化控制系统对外数据平台。同时还实现重轨万能线轧制参数的监视及影响重轨断面尺寸精度的轧制参数优化。
　　 本文主要研究内容如下：
　　 1、根据轧制原理，通过Marc软件对重轨轧制仿真分析得出影响重轨规格的主要参数，把这些作为监视的参数，使得监视的参数具有理论的可靠性。
　　 2、在重轨万能线自动控制系统基础上设计了数据采集的通讯网络结构。根据轧制理论及仿真分析结果定制需采集相关数据信号，并形成了S7400通信数据表。在占有尽可能低的通讯负荷的基础上，通过硬件配置、软件编程，数据库接口编程，实现西门子S7-400 PLC对外的TCP/IP通信接口。
　　 3、在重轨万能线基础自动化系统中开发了有效的数据通讯功能。组态数据采集站ibaPDA，以及与ibaPDA系统的通讯接口，形成了一套可靠的数据采集和监视软件。建立的系统便于相关技术人员进行新产品开发、轧制状态的分析和改进。
　　 4、与重轨检测中心PLC通讯，包括网络连接、网络接受、数据解析、数据分析、数据库操作等功能进行开发，采集到重轨断面尺寸精度数据。结合重轨轧制过程数据分析，得出影响重轨断面尺寸精度的轧制主参数，并对重轨断面尺寸精度的提高提出了合理的建议区间，加快了生产效率，提高了重轨质量。
　　 5、结合轨梁厂重轨万能线实际情况，分析其数据信息模型、建立轧制数据库，利用VC++软件开发重轨万能线轧制参数监视及优化系统软件。
　　 由于西门子公司的TCS系统以及ibaAG公司的PDA数据采集系统广泛的应用于钢铁企业、造纸业等自动化领域。本课题的成功经验也值得在其他生产线上推广应用。另外在项目建立的数据采集系统的基础上，可以对张力控制模型、重轨轧制工艺孔形设计、AGC模型、温度控制模型等轧制控制的核心模型以及生产工艺过程进行进一步的研究和优化。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1课题研究背景及相关研究现状

1.1.1研究背景

1.1.2相关研究现状

1.2研究意义

1.3课题研究主要内容

1.3.1主要内容

1.3.2工具软件需求

1.4本章小结

2 重轨生产工艺及万能线自动控制系统构成

2.1重轨生产工艺

2.1.1流程

2.1.2特点

2.2重轨万能线自动控制系统主要构成

2.2.1西门子PLC系统介绍

2.2.2 iba PDA数据采集系统介绍

2.2.3自动控制系统构成

2.2.4自动控制系统主要功能

2.3本章小结

3 重轨万能线轧制参数分析

3.1轧制原理

3.1.1轧制变形区主要参数

3.1.2轧制变形的表示方法

3.2影响轧制过程因素分析

3.2.1宽展及影响宽展的因素

3.2.2前滑和后滑及影响其因素

3.3影响重轨断面尺寸关键参数分析

3.3.1模型建立

3.3.2关键参数影响分析

3.4本章小结

4 重轨万能线轧制参数采集

4.1轧制参数采集总体通信拓扑结构设计

4.2轧制参数采集通信协议

4.2.1通信协议格式

4.2.2通信协议实现

4.3基于基础自动化的数据平台开发和实现

4.3.1西门子PLC S7-400控制器通讯程序设计

4.3.2西门子PLC与ibaPDA通信实现

4.3.3与ibaPDA计算机数据通信

4.4与检测中心数据通信

4.4.1通信设计

4.4.2通信实现

4.5本章小结

5 重轨轧制关键参数优化

5.1轧制参数数据预处理

5.1.1轧制数据过失数据剔除

5.1.2轧制数据随机误差处理

5.1.3轧制数据归一化处理

5.2轧制关键参数优化算法设计

5.2.1主成分分析法

5.2.2优势区间算法设计

5.3优化仿真

5.4本章小结

6 重轨万能线轧制参数监视与优化软件系统开发

6.1软件达到的功能目标

6.2软件内部结构

6.3软件数据流

6.4软件信息模型与数据库设计

6.4.1软件信息模型

6.4.2数据库设计

6.5软件运行状况

6.5.1轧制参数在线监视

6.5.2轧制参数优化子系统

6.6本章小结

7 结论与展望

7.1结论

7.2展望

致 谢

参考文献

附 录:A.作者在攻读学位期间发表的论文目录