西门子模块6GK7243-1GX00-0XE0型号齐全

1 引言
鼓风炉备料PLC控制系统主要完成备料仓的给料，称量，运输，直至将物料加入鼓风炉内这一过程的自动控制。而鼓风炉炉料主要由烧结块、焦炭组成，在加入鼓风炉内前，根椐工艺要求烧结块与焦炭要进行配比且要求严格，因此漏斗称的称量精度、准确性、稳定性直接影响鼓风炉炉况，并终影响铅锌的产量。

2 系统构成原理
2.1 系统硬件
PLC系统以美国MOIDCON PC-E984-785为主机，设有本地站、远程站各一个，其中配置的PLC智能模块B875-111接收来自智能变送器（型号DBZ-2）的标准信号（4-20MA）并进行处理。
漏斗称称量系统采用了浙江余姚太平洋自控工程公司的产品：采用了CZL-YB-3A型电阻应变式称重传感器作为一次元件，DBZ-2智能变送器作为二次元件，BJH-1补偿接线盒连接信号。CZL-YB-3A型电阻应变式称重传感器的技术参数：精度等：0.05；灵敏度：2～3mv/v；输入阻抗：380Ω；输出阻抗：350Ω。DBZ-2智能变送器将称重传感器的信号转换成标准信号。技术参数：转换精度0.3% F.S；转换速度：4～6次/秒；输入信号范围：1～30mv；满量程可调范围：5～30mv；调零范围：1～30mv。
2.2 漏斗称称体结构及工作原理
漏斗称称体悬挂设计，采用3传感器应力误差补偿全并联接法。综合误差为=Δ/n1/2=2Δ/3=0.67Δ（Δ：单传感器综合误差；n：传感器的个数）。装在漏斗称的3个称重传感器产生的MV信号，经BJH-1补偿接线盒把三个mv信号以并联的方式合并起来。后传至DBZ-2智能重量变送器中，该变送器将mv信号转换成数字信号显示物料的重，同时产生标准的电流信号（4-20mA）输出，PLC系统的B875模块接受标准电流信号（4-20mA），终由PLC程序控制整个加料过程。其示意图如图1所示。

图1 备料漏斗秤线路图

3 软件原理设计
3.1 加料称量原理

图2 烧结块排料工艺流程图

参见图2，以加料称量过程以烧结块为典型案例介绍。
加料信号启动→振动筛高速→开振动给料机→停振动给料机→振动筛低速→加动力制动振动筛→开漏斗门→关漏斗门。每完成一个以上过程上位机显示称量值并对数值加以累计。
3.2 自适应和自动跟踪策略控制精度
PLC程序根据上次加料的多少对本次加料进行自补，自校，并将加料过程在CRT上显示。
（1）自补正功能。按多退少补的称量补偿原则，动态补偿控制称量，消除各种原因造成的称量误差。补偿公式为：
a入罐量＝满值－空值；
b本次误差＝本次设定值-入罐量；
c下次设定值＝料单设定值-本次误差。
每次称量过程中，根据实际入罐量不断调整设定值使累计称量误差控制在很小的范围内，随着系统稳定性和称量精度的tigao，将逐渐趋于零。
（2）自校正功能。称量时下料装置高速下料，当达到X值（70％）时，停排料辊，当达到Y值时（Z－λ）关闭密封门，振动筛低速，延时停振动筛，使其达到Z值（100％）此时振动筛上应无积料。
提前量（λ）计算,当误差α＝设定值－入罐量，连续三次大于或小于允许值时,进行提前量校正,校正公式：
a－α＝（α1+α2+α3）/3；
bλ＝λ0±α；
其中：λ0：校正前的提前量；λ：校正后的提前量系统投运前，根据经验预设提前量（初始化）提前量为下料装置上的积料量。

3.3 系统功能设计
（1）CRT显示功能。
在监控CRT上显示各台秤的操作参数，如图3所示。

图3 监控CRT显示界面

设定值：根椐工艺要求可以通过键盘修改加入鼓风炉的各种物料的数量
测量值：瞬时值
次数：每班加料批次累计
累计值：每班各种物料的累计值
工作状态：欠料报警、空值过大报警、漏斗门未关好报警、积料报警均可在显示屏显示（故障时报警栏均为红色）
（2）故障处理功能。
l 欠料：称量过程中由于卡料或给料装置故障等原因，导致在规定的时间内不能完成称量，影响整个配料周期。处理的方法就是程序设置称量周期时间判断，超时则作欠料报警处理；
l 积料：漏斗秤在排料时，因各种原因排不干净料。其处理办法为将控制设定在允许范围内，并做排料定时判断，排料超时即报警；
l 空值过大：传感器，变送器故障引起信号异常。其处理办法为称量启动时，作空值判断，若异常时则报警，同时停下料装置；
l 漏斗门未关好：由于设备机械故障导致漏斗门关不到位。处理办法为称量启动时，则作漏斗门开关检查，若未关好，则报警，同时停下料装置。

4 结束语
备料漏斗秤虽然机械结构不算复杂，但其计量和控制的精度却是直接关系到熔炼鼓风炉工艺的控制，只有做好日常维护工作，熟练掌握整个系统的工艺流程，要求和技术，才能确保系统的正常工作。另外在日常的维护工作中，系统中的某些参数对判断故障原因也能起到很好的作用，需要备份以供参考，比如在某次大修过程中，3号秤在进行砝码标定后，变送器标定系数总是远远大于其他秤，在更换了接线盒和变送器后仍然如此，由此便推定找出了始作俑者－传感器。还有皮重的参数在出现称量不准时也是一个很好的参考数据

1 引言
无缝钢管生产线按工艺流程一般分为三个区域：穿孔区；连轧区；定径区（张减区）。穿孔区主要负责把坯料加工成为中空的钢管（毛管）；连轧区主要负责把毛管轧制成为符合要求的半成品（荒管）；定径区（张减区）主要负责对荒管进行外径的微小修正。穿孔区的工艺为斜轧，对毛管质量起着关键作用的设备是主轧机及三辊抱芯。三辊抱芯由液压伺服比例阀控制，其主要作用是保证三辊抱芯的实际位置位于参考位置的偏差范围内，从而起到导向作用。

2 三辊抱芯功能简介
三辊抱芯装置机械结构如图1所示。

图1 三滚抱芯的机械结构图

三个导辊按照120o分布，其中下面两个导辊，上面一个导辊，三滚的内切圆直径即为其导向物料的外径。三个导辊由同一个液压缸控制，油缸的动作通过一系列的机械机构可以同时改变三个导辊的位置，（三辊的内切圆直径）。一般根据工艺不同，穿孔区一般安装6组三辊抱芯装置，每个三辊抱芯前有2对热探。
轧制前三辊抱芯位于顶杆位置，对顶杆起到导向作用。轧制过程中，随着坯料被轧制成为毛管，6对三辊抱芯在得到各自的热探信号后，依次打开到毛管位，对毛管进行导向。当轧制结束后，三辊抱芯同时旋至打开位置，翻料臂将毛管翻出。更换顶杆后，三辊抱芯再次旋至顶杆位，重复以上过程，轧制另一个毛管。
在一根毛管轧制的过程中，三辊抱芯要动作3次，即顶杆位，毛管位，打开位，而这些动作均要求在0.5-1s内完成，并且保证1mm之内的位置偏差。所以三辊抱芯位置的jingque度，动作快慢直接关系到整条生产线的运行以及产品的质量。

3 三辊抱芯控制
3.1 基本控制原理
三辊抱芯的控制基本分为两种。
（1）采用机械调整和节流阀配合驱动。这种方法的优点是驱动控制简单，设备动作时间短，即使用常规的三位四通阀，节流阀来控制液压缸的行程，但是这种方式的缺点也很明显，就是每次更换轧钢规格的时候都需要手动进行调节，浪费了大量的时间。其次是控制的精度比较低，对轧钢的质量造成很大的影响。

图2 液压伺服比例系统

（2）用液压伺服比例阀进行控制，这种控制方法能很好的保证三辊抱芯的精度，一般误差都可以控制在0.5-1mm，此外如果采用单独的液压站来驱动6个三辊抱芯，系统压力比较稳定的情况下，其动作时间也能控制在0.5s内。更换轧钢规矩的时候，仅仅需要从HMI改变参考位置，节省了大量的时间。液压伺服比例系统的控制如图2所示。伺服比例阀通过自带的集成线性放大器，可以连续地调节伺服比例阀的开度，这是与普通液控阀的大不同。由于伺服比例阀的开度是连续可调的，因此供给油缸的liuliang也是连续可调节的。这样就实现了对油缸的速度、推力的连续调节和控制，保证了三辊抱芯的位置总是在参考的位置范围内。

3.2 控制系统配置及软件实现
采用ABB公司的AC450系列PLC控制。油缸的行程由内置的位移传感器给出4-20mA的模拟量输入信号。经过系统分析处理后，把开度指令转换成4-20mA的模拟量信号发送给伺服比例阀的集成放大器，控制其开度。由于输入的位移信号与三辊抱芯的开口度为线性关系，所以很容易推出它们之间的关系。具体步骤如图3所示（输入信号X；三辊抱芯的参考直径Y；输出信号Z，皆为4-20mA）。

图3 液压伺服比例系统控制调节流程图

（1）将标准管1（直径已知）放入三辊抱芯内，手动将三辊抱芯抱紧标准管。在次状况下，可以得到内置位移传感器的输入信号-X1,标准管的直径已知-Y1。
（2）将另外一根标准管（直径已知）放入三辊抱芯内，手动将三辊抱芯抱紧标准管。在次状况下，可以得到内置位移传感器的输入信号-X2,标准管的直径已知-Y2。
（3）将X1,X2,Y1,Y2带入方程式Y=kX+b,求得k,b,就可以得到实际位置。
（4）参考位置ref pos－实际位置act pos=Δpos,然后进行PID调节，得到4-20mA的模拟量输出信号，作用于伺服比例阀的集成放大器，控制其开度。
（5）PID调节程序的流程如图三所示。在本程序的PID调节器中，P，I调节是分开的。PLC系统首先检查实际位置与参考位置的偏差Δ，当偏差较大的时候，PI调节器均起作用，但主要是P（比例）调节，这样响应比较快，这时候PID调节器给出较大的开度，使油缸高速、大推（拉）力运行；当偏差较小的时候，P调节停止，只有是I（积分）调节，这时候PID调节器给出较小的开度，使油缸低速、小推（拉）力运行。该程序在偏差不等于零的情况下，积分调节器就一直处于工作状态，这样就能保证实际位置无限靠近参考位置，一直处于动态调整中。

4 实际应用效果及调试注意事项
PLC程序的PID控制在实际应用中起到了非常好的效果，偏差均能保证在1mm之内，动作时间能控制在0.5s。由于P，I调节是分开，当偏差大的时候，P快速调节；偏差小的时间，I进行微调。这样能既能保证运行时间又能保证定位的精度。实际调试中需要注意的几点：
（1）6个三辊抱芯有时候同时动作，所以液体站必须保证稳定的压力，储压器要处于工作状态。
（2）机械部件必须保证良好的润滑，负责摩擦阻力会影响油缸的运动。
（3）液体部件要保证良好的密封，否则对系统的运行也十分不利。
（4）调试中，P（比例系数）的给定，积分系数，积分时间有比较好的配合；此外PLC的扫描时间以及油缸位移传感器的采样时间要快，否则容易产生超调现象。

1 引言
传统的加热炉电气控制系统普遍采用继电器控制技术，由于采用固定接线的硬件实现逻辑控制，使控制系统的体积增大，耗电多，效率不高且易出故障，不能保证正常的工业生产。随着计算机控制技术的发展，传统继电器控制技术必然被基于计算机技术而产生的PLC控制技术所取代。而PLC本身优异的性能使基于PLC控制的温度控制系统变的经济高效稳定且维护方便。这种温度控制系统对改造传统的继电器控制系统有普遍性意义。

2 加热炉温度控制系统基本构成
加热炉温度控制系统基本构成入图1所示，它由PLC主控系统、移相触发模块整、流器SCR、加热炉、传感器等5个部分组成。该加热炉温度希望稳定在100℃工作（其它工作温度同样可以照此方法设计）。

图1 加热炉温度控制系统基本组成

加热炉温度控制实现过程是：首先传感器将加热炉的温度转化为电压信号，PLC主控系统内部的A/D将送进来的电压信号转化为PLC可识别的数字量，然后PLC将系统给定的温度值与反馈回来的温度值进行处理，给移相触发模块，再给三相整流电路（SCR）一个触发脉冲（既控制脉冲），这样通过SCR的输出我们控制了加热炉电阻丝两端的电压，也既加热炉温度控制得到实现。其中PLC主控系统为加热炉温度控制系统的核心部分起重要作用。

3 PLC控制系统
3.1 PLC控制系统的硬件配置
在加热炉温度控制系统中PLC采用日本三菱公司FX2N，其硬件采用模块化设计，配合了多种特殊功能模块及功能扩展模块，可实现模拟量控制、位置控制等功能。该系列PLC可靠性高，抗干扰强、配置灵活、。本温度控制系统中PLC我们选择FX2N-48MR-001型，它与外部设备的连接如图2、表1所示。

图2 PLCI/O接线图
表1 PLC I/O地址分配表

3.2 流程设计
根据加热炉温度控制要求，本系统控制流程图如图3所示。

图3 加热炉控制流程图

3.3 控制算法
由于温度控制本身有一定的滞后性和惯性，这使系统控制出现动态误差。为了减小误差tigao系统控制精度，采用PID控制算法，另外考虑到系统的控制对象，采用增量型PID算法。
△V(n)=U(n)-U(n-1)

+[e(n)-2e(n-1)+e(n-2)]}=KP{△e(n)+e(n)+[△e(n)-△e(n-1)]}
式中e(n)、e(n-1)、e(n-2)为PID连续三次的偏差输入。△e(n)、△e(n-1)为系统连续两次执行的误差。KP为比例放大系数T、TI、TD分别为采样周期、积分时间、微分时间。
当加热炉刚启动加热时，由于测到的炉温为常温，sp-pv＝△U为正值且较大，△U为PID调节器的输入，此时PID调节器中P起主要作用，使SCR为大电压给加热炉加热。当加热炉温度达到100℃以上时，sp-pv＝△U为负值，经PID调节，使SCR输出电压减小，加热炉温度降低。当温度正好达到100℃时，△U为零PID不调节，此时SCR输出的电压正好平衡加热炉消耗的热量，系统达到动态平衡。
3.4 K型热电偶分度电压拟合
（1）根据具体问题，确定拟合多项式的次数为n。
（2）由公式
Sk=(k=0,1,2, ……2n)
tr= yi(r=0,1,2, ……n)
计数出Sk与Tr
（3）写出正规方程

（4）解正规方程组 求出a0，a1，…，an
（5）写出拟合公式多项式Pn（X）=一次多项式也叫作线性拟合。由上述方法可拟合出K分度电压随温度变化公式为：V=0.04T（其中V为电压，T为温度）。此拟合公式是在温度从0℃到120℃之间变化的近似公式，因此正规方程只用到S0、S1、S2拟合的多项式次数为n＝1，电压随温度的变化可近似为线性变化。如果温度变化范围比较大，则电压随温度变化为非线性变化，上述电压随温度变公式需要重新拟合，拟合多项式的次数也必然大于2。
3.5 系统调试
系统调试分为两大步骤，一是系统软件调试；二是系统硬件调试。
（1）系统软件调试。系统软件调试是在PC机上进行，我们将PLC控制程序输入PC机后，根据运行要求，设定若干数字开关量，模拟量，对系统的每一个功能进行检测测试并在此基础上不断完善程序以达到系统要求。
（2）系统硬件调试。相应的系统硬件也是在实验室里进行，用一个设备来摸仪控制对象。首先检查设备的诸个单元是否合乎要求，其次将软件和硬件结合起来进行测试。并不断完善PLC软硬件的配置以达到优的结果。

4 结束语
加热炉温度控制系统采用成熟的PLC技术和电力电子技术，采用软硬件结合，较好的解决了传统加热炉温控系统中出现的问题。针对我国大部分的加热炉用户来说本系统将是一个比较理想的温控系统。