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铜带剪切线张力控制系统及应用

作　者: 许红兵
导　师: 彭辉
学　校: 中南大学
专　业: 控制工程
关键词: Profibus和MPI网络优化和组态速度和转矩模式张力梯度动态补偿和静态补偿
分类号: TG333.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 53次
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内容摘要

本文以1250铜带剪切线为研究对象,在介绍了机组设备各组成部分和功能的基础上,根据工艺和生产要求,对电气控制设备的选型和配置作了比较和分析。架构了用于逻辑控制和交流传动控制的Profibus网络,以及用于人机界面操作和报表的MPI网络,对交流传动中的公共直流母线技术和三种制动方式作了详细分析,并选择公共直流母线和制动电阻相结合的方式应用到整个机组交流传动系统。详细介绍了西门子6SE70变频器的优化调试和网络组态,优化的结果实现了变频器的矢量控制性能。基于速度和转矩控制中的耦合关系,并因此得出张力控制的恒定依赖于速度控制的恒定,并着重分析圆盘剪和卷取机速度控制恒定的必要性。对卷径的测量和计算作了多种方法的比较,并提出适合于剪切线的求取卷径的算法,圆盘剪和卷取机选择速度控制模式即为西门子的带编码器的master矢量控制。在剪切线的张力控制中,既有分条的带活套的张力控制方式,它采用RB21皮带张力站和卷取机方式建立张力。对于无活套的采用张力辊和卷取机建立张力,它是一种间接开环的张力控制方式,卷取机采用速度模式以恒线速运行,张力辊采用转矩控制模式,即西门子带编码器的slave矢量控制,通过变频器控制电机转矩,在给定张力下运行,且张力辊速度跟随卷取机速度。为保证卷取的塔形、紧密度和边部平直度等工艺要求采用了曲线式张力梯度,并对直线式和曲线式两种张力梯度方式作了比较和选择。在对恒张力的分析上,将矢量控制的交流电机复杂的转矩公式近似化,推出最大力矩下的恒张力算式,并作了恒张力的定性分析。在开卷机的张力控制中,采用动态补偿和静态补偿相结合的前馈控制,来解决机组加减速的张力波动,并对固定转动惯量的测量和可变转动惯量的计算等进行了详细的分析和计算。同时,把现场部分调试的经验和教训作了介绍,例如采用数字滤波技术来消除卷径测量的动态误差等。最后,通过西门子变频器的调试软件drive monitor的示波器,观测实际控制的效果,通过实际生产检验了设备性能。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 选题的背景及意义  9
  1.2 张力控制发展现状及趋势  9-11
  1.3 本课题任务及主要工作  11-13
第二章剪切线的工艺流程及设备基本组成  13-19
  2.1 概述  13
  2.2 铜加工的材料性能参数和质量要求  13-14
  2.3 设备组成及工作原理  14-17
  2.4 小结  17-19
第三章系统设计  19-30
  3.1 系统设计概述  19
  3.2 Profibus总线技术的采用  19-20
  3.3 系统的网络架构  20-21
  3.4 系统设备的选型及功能  21-24
    3.4.1 操作员站(HMI)  21-22
    3.4.2 S7-300 CPU315-2DP可编程序控制器  22
    3.4.3 ET200M  22
    3.4.4 交流传动系统  22-24
  3.5 变频器参数调试  24-27
  3.6 PLC系统的硬件组态和通讯设置  27-29
  3.7 小结  29-30
第四章剪切线速度控制  30-37
  4.1 速度采集  30-31
  4.2 卷取机卷径的计算和速度控制  31-33
  4.3 收纸机速度控制  33-34
  4.4 圆盘剪速度控制  34
  4.5 活套控制  34-35
  4.6 小结  35-37
第五章剪切线张力控制  37-54
  5.1 张力控制的方式  37-38
  5.2 张力控制系统的特征及实现措施  38-39
  5.3 卷径的测量  39-40
  5.4 开卷段张力控制  40-42
  5.5 卷取段张力控制方式  42-48
    5.5.1 张力辊和卷取机的张力控制  43-46
    5.5.2 张力梯度的设置和应用  46-48
  5.6 动态补偿和静态补偿  48-52
    5.6.1 前馈转矩补偿  48
    5.6.2 动态补偿  48-50
    5.6.3 静态补偿  50-52
  5.7 RB21张力站  52-53
  5.8 小结  53-54
第六章系统调试和实际控制效果  54-61
  6.1 系统调试  54-56
  6.2 实际控制效果  56-60
  6.3 小结  60-61
第七章结论  61-63
  7.1 本文的主要成果  61
  7.2 存在的问题及展望  61-63
参考文献  63-69
致谢  69-70
攻读硕士期间主要研究成果和科研项目  70-71
附机组照片和部分控制程序  71-78
  附机组照片  71-73
  部分控制程序  73-78

铜带剪切线张力控制系统及应用

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