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案例详细
标题PP41操作面板在结晶器控制系统中的应用
技术领域工厂信息化
行业
简介
内容

    韩雷 （1972－）
男 ,工程师 ,（上海通铸阿塞克自动化公司，上海    200083）主要从事各类工业自动化控制系统的设计及研发工作。

摘要：文章介绍了以PP41控制设备应用于连铸机自振式结晶器控制系
统，以及相应的软件流程。

关键词：PP41；PCC；VIBROMOLD结晶器

Abstract：The paper introduce  PP41 device use in VIBROMOLD Mold control system of Continuous caster Machine. It’s expatiate on its program flow

Key words：PP41；PCC；VIBROMOLD Mold

1    引言

    PP41是贝加莱公司生产的一款紧凑智能PowerPanel产品，它是集成高性能PLC与数字量 I/O的显示单元，并且提供文本显示与高达QVGA分辨率的图形显示功能，因此有很高的性价比。且由于贝加莱公司的PCC（可编程计算机控制器）产品的分时多任务设计理念，所以非常适宜使用在对实时性要求很高的控制系统中。钢铁厂连铸机控制系统中使用的液压伺服自振式结晶器就是要求控制系统有很高的控制实时性，以满足对结晶器运行轨迹的精确控制，进而生产出高质量的钢坯。

2    系统概述

    液压伺服自振式结晶器是高拉速下生产优质钢的灵活工具，能有效的提高连铸机的性能。与传统的结晶器振动台相比液压伺服自振式结晶器有以下优点：

  ·传动重量轻且具有很高的运动精度。

  ·振幅、振频、NSR、振动波形等参数可在线调整。

  ·运行参数在线分析。有事故预报警功能，降低连铸事故率。

  ·安装及维护方便，维护费用低。

    控制系统框图如图1所示：



图1   控制系统框图

    其中PP41控制站是整套控制系统的核心，所有的输入、输出信号都是由它进行检测及处理判断的，每套PP41控制站包括：

    (1) Ethernet 通讯卡 3IF681.96；

    (2) 混和模拟量输入、输出卡 7AM351.70,检测伺服油缸位移传感器实际位置信号及发出伺服阀位置控制信号；

    (3) 模拟量输入卡 (4 x 0-20mA) 7AI774.70,检测实际拉速、油缸压力 A、油缸压力 B、伺服阀位置反馈信号；

    (4) 板载 10 路数字量输入,检测系统启动、停止、上升、下降、工作方式选择等开关量信号；

    (5) 板载8路数字量输出,输出系统运行、停止、故障等指示信号。
计算机控制站通过Ethernet工业以太网与PP41控制站相连，可在计算机控制站上对整套控制系统进行全面的监视及控制，并能记录诸如历史运行曲线、历史故障记录等信息。

3    控制程序设计

    贝加莱PP41控制设备是基于多任务操作的控制系统，因此可以实现实时多任务，用户可以为自己的程序段设定循环时间。系统提供了五个不同时间及不同优先级的任务等级。这样在编程时一个复杂的项目可以分成多个独立的任务来完成，每个任务都有独立的程序部分，使整个项目结构化，而且每个任务可用最合适的语言建立(贝加莱AS软件提供了C、Basic、LAD、ST、SFC等多种编程语言），这使得编程变得非常方便快捷，而且由于采用了模块化程序设计，使整个项目的调试及故障处理变得非常简单。

    鉴于结晶器振动控制系统的特点，控制程序设计时划分为几个部分：

    （1） 循环运行任务

    主要包括：参数设定、频率计算、报警状态判断、模拟量标定、趋势绘制、通讯参数传送等。

    （2） 定时中断任务

    这是整套控制系统的核心，所有的结晶器运行轨迹都是由它来进行计算和优化的。主要包括：运行轨迹运算、PID控制、PID控制参数优化、AM351 TPU控制等。

    （3） 例外任务

    检测各种系统故障，并作出相应的处理

    下面以结晶器振动控制中的重要环节，结晶器频率及波形运算为例介绍程序主要流程。

    结晶器频率计算公式如下：

    Frequency= Casting Speed/
［p×Stroke Set point /(NSR Set point ×p /200) × 1000］

    其中：Casting Speed为实际拉速；
     
    Stroke Set point为结晶器冲程设定值；
     
    NSR Set point 为结晶器负滑脱率设定值。

    程序流程图如图2所示：
         



图2 程序流程图

4    监控画面

    在现代的自动化控制系统中，友好的计算机监控界面是必不可少的，它可以极大的提高整套系统的可操作性及易用性，一般计算机工作站监控软件使用组态软件如：iFix、WINCC、RSVIEW32等，此类软件使用方便，功能强大，开发周期短。组态工作完成后可进入实时运行状态，可对PLC参数进行读写，可将系统变量参数及运行状态以文本和各种形式的图形画面（棒形图、趋势图、自由格式画面等形式）通过CRT显示出来，供现场操作人员监视，现场操作人员根据实际情况可通过键盘进行画面选择，非常方便地对生产过程进行控制。

    监控画面应包括：参数设定画面、系统状态画面、结晶器远程操作画面、趋势图画面、报警画面等。如图3所示。



图3   监控画面示意图

5    结束语

    由于贝加莱PP41控制设备可实现分时多任务控制，很好的满足了对实时性要求很高的控制系统的要求，使得整套控制系统有很高的性价比及可操作性。

参考文献

    [1]齐蓉.可编程计算机控制器原理及应用[M]. 西北工业大学出版社, 2002.