交流伺服控制系统在济钢连铸机中的应用研究

摘要

进入二十一世纪，钢铁企业面临着重大抉择，钢铁市场需求向深层次、宽领域拓展，环境和资源对钢铁行业发出了新的呼唤，提出了新的要求，这都需要先进技术装备的支持。工艺装备水平标志着一个钢铁企业整体竞争能力的高低，是生命线，更是占领市场竞争制高点的脊梁。国内外经验表明，采用新工艺、新技术、新型设备、大型化、自动化和电子计算机的应用是达到高产、高效、优质、节能降耗、多品种和低成本的有效办法。济钢ASPl700薄板坯连铸连轧项目是济钢集团总公司实现结构调整，产品升级换代，打造国内一流、国际先进的精品板材基地的核心工程，是济钢的生命线工程。该工程主体部分由鞍钢承担设计、制造、开发、建设，是我国第一条具有自主知识产权的短流程连铸连轧生产线，其工艺先进、合理，自动化设备程度高，设备运行可靠，生产效率高，产品质量好，在市场上具有很强的竞争力。 连铸的目的是把钢水浇注成铸坯，只靠人工控制是很难实现并保证高产、优质的，尤其是满足连铸连轧的连铸机，人工控制更是不可想象。随着材料技术、电力电子技术、控制理论技术、计算机技术、微电子技术的快速发展以及电机制造工艺水平的逐步提高，交流伺服技术一交流伺服电机和交流伺服控制系统逐渐成为主导产品。交流伺服驱动技术已经成为工业领域实现自动化的基础技术之一，并将逐渐取代直流伺服系统。在济钢ASP1700薄板坯连铸连轧项目中，连铸机结晶器调宽系统采用了新型全数字交流伺服控制系统，代表当今世界最先进控制水平。 本文结合结晶器调宽系统在连铸机中的应用，主要对西门子运动控制器、PLC系统、伺服电动机以及现场总线的应用进行研究，以便弥补国内在这一领域的空白，为国内钢铁企业提供交流伺服控制构成的结晶器调宽装置系统。围绕这一目标，本文就以下几个方面进行了深入的研究。 1．MC运动控制器控制系统构建及参数设定：传统的交流伺服系统只能实现对速度的闭环控制，还不能直接实现对位置的闭环控制。要实现对位置的闭环控制，必须在伺服电机和控制系统之间构成一个位置环。西门子运动控制器实际是一个带位置环的变频器，它通过电机带的解析器与装置内的伺服单元构成位置环，本文详细研究了系统位置环的建立及MC控制器在伺服控制应用。2．现场总线硬件软件的设计及配置：系统采用西门子系列的触摸屏、PLC、MC运动控制器均具有PROFIBUS-DP网络扩展功能。本文深入对PROFIBUS-DP硬件配置，软件编程以及MC运动控制器通讯参数进行了深入的研究。 3．PLC及人机界面硬件软件设计及配置：实现调宽系统的工艺要求及控制系统之间的通讯，最终需要PLC应用程序来实现。本文详细研究西门子PLC系统的硬件配置及STEP7软件的开发及应用，也深入研究了TP270的硬件配置及PROTOOL软件的开发及应用。 本文在对结晶器调宽交流伺服系统研究的同时，也总结了伺服系统的的发展历程，以及伺服系统的发展原因，对运动控制器的发展以及将来的应用提出了独到的见解。 随着自动化技术的进一步发展，交流伺服控制系统应用已走出机械加工行业，越来越多地应用于其它自动化设备控制，如冶金机械，木工机械，纺织机械，印刷机械等诸多行业。交流伺服控制技术的发展趋势就是采用“PC+伺服控制器”的开放式数控系统，不仅具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制精确、通用性好等特点，而且还从很大程度上提高了现有加工制造的精度、柔性和应付市场需求的能力。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

第一章绪论

第二章薄板坯连铸连轧系统中连铸自动化

第三章伺服控制系统

第四章结晶器调宽交流伺服控制系统

第五章结晶器调宽控制系统硬件技术特点

第六章结晶器调宽控制系统软件技术特点

第七章结晶器调宽控制技术实施中的注意问题

第八章交流伺服控制系统技术前景展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间主要研究成果