【文章內容簡介】 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 8 頁第三章　層流冷卻技術工藝的工藝流程 層流冷卻技術工藝及要求 層流冷卻工藝設備圖. 運動鋼板運動鋼板2側吹 3側吹T3 測溫圖 層流冷卻工藝設備圖 由于中后板控制冷卻的關鍵技術是橫向溫度的均勻性控制，縱向溫度均勻性控制和上下表面均勻性控制。又因為鋼板的通常的長度大于 10 米，單組水幕難于達到目標溫度，所以應該采用分組冷卻，共分為上下對稱的 10 組水幕。設 C1 C2—C10 為 10 組上下對稱的水幕，由電磁閥控制它們的ON/OFF；TT2T3 分別是終軋溫度，中間溫度，終冷溫度， T1 T2 T3 處的測溫儀都為遠紅外線測溫儀，為使遠紅外線測溫儀能夠得到精確的測量，為使每個測溫儀都能得到精確的測量，特在每個測溫儀下面安裝側吹裝置吹掃煙氣雜物；HMD1HMD10 是在冷卻過程中同步水幕的 ON/OFF 的熱金屬監(jiān)測器。 層流冷卻的工藝要求 層流冷卻控制的基本要求是根據(jù)進入冷卻區(qū)的鋼板的鋼種，規(guī)格以及開冷的實測溫度，參考環(huán)境溫度和冷卻水溫，在滿足各種限制因素范圍內選擇冷卻道次，每組1側吹T2 測溫T1 測溫 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁水幕的組合，各組層流水幕的流量、速度，來達到冷卻工藝要求的冷卻速度和終冷溫度。 層流冷卻系統(tǒng)的組成 層流冷卻系統(tǒng)由機械部分和控制系統(tǒng)兩部分組成。機械部分由高位水箱、管道、壓縮空氣源、層流水幕噴頭、水泵、隔熱遮蔽板等組成；控制系統(tǒng)由 PLC、過程機、現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構、操作臺、配電柜等構成。 控制系統(tǒng)的特點為：(1)輥道采用交流調速系統(tǒng)，因此輥道傳動性能大為改進，輥道齒輪的損壞大大減少，壽命得到提高。 (2)通過跟蹤系統(tǒng)控制閥門的開啟，可以進行縱向溫度均勻性的控制和冷卻過程跟蹤控制，節(jié)約冷卻涌水。 (3)依據(jù)鋼板規(guī)格和終軋溫度，對冷卻水的開閉及流量進行控制，可以進行鋼種質量的控制。 基本工作原理下表是冷卻控制強度表，表中最左列代表冷卻控制強度級別 110，它是單調遞增排列的，1 是最低的級別，依次等級加大，10 是最高的級別。在 PLC 控制系統(tǒng)中它可以定義成操作頁面上的 10 個手動控制按鈕，分別控制相應水幕的電磁閥。表中的行對應上下水幕的 ON/OFF 狀態(tài)， “1”表示開水幕， “0”表示為關水幕。表 冷卻強度表 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 10 頁 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 2 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 3 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 4 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 5 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 6 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 7 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 8 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 9 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 手動控制模式時，首先根據(jù)生產經驗來進行層流水幕冷卻級別的預置，當然也可以按照熱平衡冷卻模型來進行開環(huán)或前饋控制的預置。如果進行了預置的話，這樣預置了的水幕 ON/OFF 的組數(shù)就被確定了。它就對應了表 的某一行。當實際冷卻過程發(fā)生時，如果某個控制閥被預置了的話，并且對應的 HMD 動作了的話（表明熱金屬監(jiān)測器檢測到鋼板到達）這時水幕的開關量狀態(tài)處于 ON 的狀態(tài)，此時對鋼板進行冷卻；電磁閥開啟，相應的水幕打開,對鋼板進行層流水冷冷卻。鋼板離開時由 HMD 同步將該組水幕關掉。這種控制模式是一種經驗先知的控制模式，它的控制效果不通過反饋來加以檢驗和矯正。當影響冷卻效果環(huán)境因素發(fā)生變化時，一定會影響到鋼板冷卻的質量。因此閉環(huán)自動矯正的控制模式是必須的下圖 給出的是離散式自動模式閉環(huán)矯正框圖。 滑膜調節(jié)器 紅外測溫儀水幕 ON/OFF+ 圖 離散式自動模式閉環(huán)矯正框圖 自動模式控制時，是根據(jù)中間溫度 T2 和終冷溫度 T3 來進行矯正控制的。這里T3 SETT2 SETN T3 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁中間溫度 T2 只是一個中間溫度變量，我們使用它只是為了提高終冷溫度 T3 的靜動態(tài)相應品質，起到加快系統(tǒng)調節(jié)速度的作用，而對 T2 的控制精度我們不予關注，這好比是串級系統(tǒng)的內環(huán)輸出，我們真正關心的是外環(huán)的輸出，即這里的終冷溫度T3。自動模式的工作原理也非常容易理解，如上圖的 所示：圖 自動模式工作圖 這里的 N 是離散滑膜器的輸出（N=1，2，310） ，它對應表 1 的控制冷卻強度表的冷卻級別的 110。如果鋼板在 T2 處檢測的溫度中間溫度 T2 或者終冷溫度 T3高于設定的溫度 T2 SET 或 T3 SET 時，此時需要控制系統(tǒng)增加冷卻強度，因此離散滑膜調節(jié)器的輸出根據(jù)偏差極性在冷卻強度表向上滑動一步來加大冷卻量的值，即N=N+1。反之如果鋼板在 T2 處檢測的溫度中間溫度 T2 或者終冷溫度 T3 低于設定的溫度 T2 SET 或 T3 SET 時，此時需要控制系統(tǒng)減少冷卻強度，因此離散滑膜調節(jié)器的輸出根據(jù)偏差極性在冷卻強度表向下滑動一步來減少冷卻量的值，即 N=N1。由于冷卻強度表是單調遞增排列的，因此調節(jié)的正反作用完全是與 T2 或 T3 的偏差極性相對應的。圖 也能夠好的說明這一過程，其中的 Qn，Qn1 ，Qn+1 分別對應系統(tǒng)的原始工作點、增溫工作點、降溫工作點，系統(tǒng)進行調節(jié)時就根據(jù)這一條滑膜曲線進行滑動，只是輸出值是非連續(xù)性的。 當系統(tǒng)在兩種工作模式之間相互轉換時， 會自動地繼承上種工作模式的工作點,在此工作點的基礎上按照本模式進行工作，這就不會造成模式轉換時對冷卻過程的干 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 12 頁擾。系統(tǒng)工作的最佳模式是先用手動模式予置一個大概的常用工作點，然后再置系統(tǒng)為自動模式，這時系統(tǒng)就會根據(jù) T2 或 T3 的偏差大小和極性在這個工作點上下攢動進行自動調節(jié)，由于常用工作點距穩(wěn)態(tài)工作點最近,因此動態(tài)響應品質是最好的。第四章　層流冷卻技術的 PLC 程序設計 層流冷卻控制系統(tǒng)的功能大體上分為手動，自動和手動自動相結合的工作方式。 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 13 頁系統(tǒng)的手動方式和自動方式主要在操作臺上通過按鈕和開關來完成操作。所以我們用 S7300 的模塊化編成語言設計了這個層流冷卻的 PLC 來控制這個冷卻工藝的控制過程。 程序調試的畫面 進入 S7300 的畫面下圖表示的是進入 S7300 時的畫面，其中的 CPU Type 表示的是要選擇的 CPU型號，若選定 CPU315 就用鼠標選擇 CPU315 那么下面的 CPU name 就選定了CPU315 然后再按下 NEXT 按鈕。 圖 進入 S7300 時的畫面 進入 S7300 畫面后選擇模塊的方式下圖表示的是選擇模塊的圖，在上圖選擇按下了 NEXT 按鈕后進入此圖的畫面，其中圖中的 Blocks 表示的是組織塊，我選擇的是 OB1 用鼠標在 OB1 前的方框內點下出現(xiàn)對號標志說明以選中了此塊，然后選擇編程語言，我選擇的是 LAD 梯形圖語言。然后用鼠標在其前面的圓圈內點上表示選擇完畢。最后點擊 NEXT 按鈕。 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 14 頁圖 選擇功能組織塊和編程語言 進入編程畫面(1)下圖中顯示的 OB1 就是我們要進入編程組織塊，雙擊它就能進入編程畫面 圖 進入組織塊 OB1 的畫面(2)下圖 則顯示的是進入 OB1 后的編程畫面圖中的 COMMENT 表示的是 OB1 這個組織塊的名稱，可以在其中輸入你想要給其 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁起的名字。Title 為編程最基本的網(wǎng)絡可在這個網(wǎng)絡中編程。左側是需要的編程的基本語言元素可以點擊左側需要的模塊拖拽到右側的 Title1 中。若需要新的 Title可以點擊上面的 Insert 添加新的 Title。 　圖 PLC 的編程基本畫面 PLC 程序的調試及變量表調試 下圖 是 CPU 的運行監(jiān)控畫面。當程序運行時，其中把 CPU 的選擇模式調到RUNP 模式，此時說明 CPU 處于可以運行調試的狀態(tài)。這是再點擊位于圖形框上部的工具欄中的位選擇開關按鈕，點出來后就可以看到如下圖所示的 IB 選擇框。然后在其后面的地址位改變地址，改成相應的地址 或者 ，然后在其后的各位給予一個脈沖，即給相應的各位置“1” 。然后根據(jù)同樣的方法點擊 M 框然后再給相應的各位也同樣置“1” 。然后在把視圖轉換到梯形圖的調試畫面就可以對梯形圖進行監(jiān)控了。 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 16 頁 　　 圖 CPU 的運行監(jiān)控畫面(1)下面我們開始進行 PLC 的運行調試，其中先進行變量表的調試。下表 是我們給出的 PLC 應用在層流冷卻中的部分變量地址。 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 17 頁表 所示程序部分開關量地址Symbol Address Data Type Initial Value手/自動按鈕 BOOL False冷卻強度 1 BOOL False冷卻強度 2 BOOL False冷卻強度 3 BOOL False冷卻強度 4 BOOL False冷卻強度 5 BOOL False冷卻強度 6 BOOL False冷卻強度 7 BOOL False冷卻強度 8 BOOL False冷卻強度 9 BOOL False冷卻強度 10 BOOL False金屬檢測器 HMD1 BOOL False金屬檢測器 HMD2 BOOL False金屬檢測器 HMD3 BOOL False金屬檢測器 HMD4 BOOL False金屬檢測器 HMD5 BOOL False金屬檢測器 HMD6 BOOL False金屬檢測器 HMD7 BOOL False金屬檢測器 HMD8 BOOL False金屬檢測器 HMD9 BOOL False金屬檢測器 HMD10 BOOL False金屬檢測器 HMD11 BOOL False金屬檢測器 HMD12 BOOL False金屬檢測器 HMD13 BOOL False 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 18 頁(2)其次我先給出的是 PLC 層流冷卻的變量表在線調試時的狀態(tài)圖如下圖 所示： 圖 變量表在線調試時的狀態(tài)圖 圖中 Address 為 I/O 變量，我們把程序中能用到的開關量地址輸入到 Address下的地址欄中，即上圖 所示的 或 等變量地址。而 Display format 則為變量的數(shù)據(jù)類型，Modify Value 為變量的賦值。因為其變量的值類型為 BOOL 型所以其類型只有兩種類型一個為“1”另一個為“0” 。所以給相應的變量置 1 或 0。 手動控制模式 手動方式操作是根據(jù)生產經驗（水溫，輥速，鋼種規(guī)格和終軋溫度等因素）人為的來進行水幕級別的預置，這樣預置后的對應水幕的控制閥的 ON/OFF 組數(shù)就確定了，這時我們把水幕的冷卻強度人為的設定成 10 個等級，即等級 110。然后鋼板就按照預置的水幕進行冷卻，鋼板就在輥道上運行。當鋼板運行到此水幕，下面對應的金屬檢測器的開關觸點閉和了對應水幕打開開始噴淋冷卻。 鞍山科技大學畢業(yè)設計（論文） 第 19 頁 自動控制模式 由于自動控制是人為根據(jù)經驗選定的冷卻強度級別，但是由于很多不確定的人為因數(shù)，當環(huán)境因素發(fā)生改變時冷卻效果必然發(fā)生改變因此自動控制是比不可少的下面我介紹的就是自動控制模式。自動控制模式的操作是鋼板首先按照手動預置的模式下進行，當鋼板來到中間溫度 T2 下的金屬檢測器 HMD7 時進行溫度測量，如果中間溫度 T2 與 T2 設定值相比較，若 T2 與 T2 設定值的溫度差值在范圍內，則還是按照手動預置的模式進行，如果不是則按照自動校正的模式進行。若當中間溫度 T2 與 T2 設定值相比較若