基于PLC技术的模糊控制在定尺剪系统中的应用

摘要

近年来，随着科学技术的发展，我国的钢铁企业在市场的需求下向着大型化、高速化、高质量方向发展，生产设备的自动化程度越来越高，设备的控制难度也在逐渐增加。定尺剪是钢板生产线上一道非常关键的工序，完成对母板定位并准确剪切出长度在误差范围内的子板，其电气联锁多、长度定位精度控制要求高，动作节奏快。 韶关钢铁集团于2005年新建成一条3250mm的中厚板生产线，其定尺剪系统采用停剪方式，整个剪切系统从控制角度分为机前靠边控制、夹送辊和辊道定位控制、刀片间隙调整控制、剪切控制、测长控制等几个子系统。在投产初期，定尺剪定位精度不稳定，剪切效率和成材率较低，在调试和试生产过程中存在稳定性差和故障率较高的问题，严重制约了整条精整线的生产节奏。后续生产过程中通过对定尺剪控制系统进行研究、攻关、改进，解决了其剪切速度匹配及准确定位问题，使得其在生产运行中稳定可靠，故障率低，保证了系统的完整性和安全性。 本文主要从韶钢3250mm中厚板生产线定尺剪控制系统出发，分析了定尺剪系统基于GE—V3000系列的PLC控制系统，具体介绍了几种工程中较为常用的模糊控制器的结构及其控制特性。针对定尺剪剪切控制非线性、不确定性等实际特点，应用模糊控制理论，采用模糊控制与参数自适应PID控制相结合的控制方案，设计了速度模糊PID控制器，通过模糊控制的输出量在线调整PID控制参数Kp、Ki、Kd，不仅可以适合剪切线的位置伺服系统大惯性、强耦合、参数时变性的特点，且其响应速度快、跟踪精度高、响应无超调，对钢板传送速度控制进行了优化，从而提高了定位精度，使定尺剪剪切质量和剪切精度都达到了设计要求，提高了生产效率，给企业带来了巨大的经济效益。

目录

文摘

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声明

第一章概述

1.1中厚板定尺剪控制系统的现状与发展

1.1.1定尺剪的控制技术现状

1.1.2定尺剪控制技术的发展

1.2模糊控制应用简介

1.2.1国外研究发展情况

1.2.2国内发展及应用概况

1.2.3历年应用回顾

1.3课题来源

1.3.1韶钢热轧宽板厂滚切式定尺剪的设备现状

1.3.2韶钢热轧宽板成品定尺剪原来存在的问题

1.4本文所做的工作

第二章 定尺剪控制系统

2.1定尺剪基本功能

2.1.1工艺概述

2.1.2定尺剪切系统的基本模式

2.1.3剪切功能简介

2.2定尺剪PLC控制系统

2.2.1定尺剪控制系统组成

2.2.2 L1级控制系统概述

2.2.3 Device-NET现场总线技术

2.2.4 PLC专用工业通讯网TL-S20及在系统中应用

2.2.4 PLC站配置

2.2.5 L1级控制系统典型操作编程思想

2.2.6 L1级控制系统现场关键检测元件(信号采集系统)

2.2.7 L2级控制跟踪系统级功能说明

2.3本文要解决的关键问题

2.4本章小结

第三章模糊控制器的原理及其控制方法

3.1模糊控制器的基本结构和功能

3.1.1模糊化

3.1.2知识库

3.1.3模糊推理

3.1.4解模糊

3.2模糊控制器的结构简介

3.2.1单输入—单输出模糊控制器结构

3.2.2多输入—多输出模糊控制器

3.3简单模糊控制器的控制特性

3.3.1 PID控制特性

3.3.2模糊控制特性

3.4提高模糊控制稳态精度的方法

3.4.1模糊+PI(或PID)控制器

3.4.2模糊PID控制器

3.4.3双模糊控制器

3.5定尺剪控制方法的选取

3.6本章小结

第四章定尺剪模糊控制器设计

4.1模糊控制器的系统要求

4.2模糊控制器的设计

4.2.1模糊控制器基本结构分析

4.2.2输入变量与输出变量的定义

4.2.3输入变量与输出变量的模糊量化

4.2.4模糊控制规则的设计

4.2.5模糊变量赋值表的计算

4.2.6模糊控制表的设计

4.3控制系统程序设计

4.4速度模糊PID控制器的设计和应用

4.4.1速度PID控制器的设计

4.4.2 Kp、Ki、Kd的模糊控制规则

4.4.3推理过程

4.5本章小结

第五章系统运行效果

5.1定尺剪剪切参数优化的实现

5.1.1定尺剪系统剪切速度提高

5.1.2定尺剪剪切精度提高

5.2本章小结

结论及展望

参考文献

致谢