结晶器振动控制模型与监测系统研究
摘要
在现代钢铁企业中，结晶器是炼钢工艺的关键设备，同时为了保证连铸生产的顺利进行，需要通过一个振动装置使结晶器按一定的规律振动。目前国外已广泛采用了先进的液压式振动，而国内对此研究甚少。针对这种情况，本学位论文围绕结晶器液压振动装置进行了研究。
本文对连铸机结晶器振动装置进行了分析和抽象，利用功率键合图理论对其进行了模型研究，建立了系统状态方程。利用仿真软件MATLAB进行了仿真研究，分析了影响系统动态特性的诸多因素，给出了改进系统性能的措施。
本文将分布式、网络式控制的思想引入到连铸结晶器液压控制系统中，采用PLC及其网络组建了结晶器液压振动装置的集散控制系统，给出了工控系统的组成单元，并提出了具体的技术方案。这种控制方式和直接数字控制系统或监督控制系统相比，可以大大提高系统的安全性，降低现场布线的复杂程度，而且扩展方便。另外，本文还对控制系统中的控制器、数据库技术进行了深入的研究。
本文对结晶器液压振动装置的在线监测与故障诊断进行了初步的理论研究，提出了监测对象、监测方法和故障诊断的基本思想，并且结合虚拟仪器技术，分析了在线监测软件的人机接口界面及程序流程，为以后的研究工作奠定了基础。
Mould is a very important equipment of steel-making technics in modern iron and steel enterprise, and in order to ensure that continuous casting production runs successfully, an oscillation device is needed. It drives mould move under a decided oscillation rule. At present, oscillation driven by hydraulic pressure is adopted in foreign country. But in our country study about that is little. Aim at this status, theory study about oscillation driven by hydraulic pressure is developed in this paper.
Mould oscillation device is analyzed and summarized in this paper. The mathematics model of oscillation driven by hydraulic pressure is founded using bond graph theory and its system state equation is detruded. Simulate study about the model is done using MATLAB software. In this model, many factors that have a strong impact on the system are considered.
In this paper, the thinking of distributing and network control is introduced to electronic-hydraulic servo system. The DCS of oscillation driven by hydraulic pressure is set up with PLC and its net. The composing cell is put forward. Compared with DDC or SCC, this control system can improve security and reduce complexity of installation. In addition, controller and data-base technology are studied deeply in this paper.
In this paper, primary study about online monitor and fault diagnosis of mould oscillation device driven by hydraulic pressure is developed. Examine object, monitor method and thinking of fault diagnosis are put forward. HMI and program flow chart of online monitor software is discussed combined with virtual instrument technology. The study is a base for advanced work.
本文对连铸机结晶器振动装置进行了分析和抽象，利用功率键合图理论对其进行了模型研究，建立了系统状态方程。利用仿真软件MATLAB进行了仿真研究，分析了影响系统动态特性的诸多因素，给出了改进系统性能的措施。
本文将分布式、网络式控制的思想引入到连铸结晶器液压控制系统中，采用PLC及其网络组建了结晶器液压振动装置的集散控制系统，给出了工控系统的组成单元，并提出了具体的技术方案。这种控制方式和直接数字控制系统或监督控制系统相比，可以大大提高系统的安全性，降低现场布线的复杂程度，而且扩展方便。另外，本文还对控制系统中的控制器、数据库技术进行了深入的研究。
本文对结晶器液压振动装置的在线监测与故障诊断进行了初步的理论研究，提出了监测对象、监测方法和故障诊断的基本思想，并且结合虚拟仪器技术，分析了在线监测软件的人机接口界面及程序流程，为以后的研究工作奠定了基础。
Mould is a very important equipment of steel-making technics in modern iron and steel enterprise, and in order to ensure that continuous casting production runs successfully, an oscillation device is needed. It drives mould move under a decided oscillation rule. At present, oscillation driven by hydraulic pressure is adopted in foreign country. But in our country study about that is little. Aim at this status, theory study about oscillation driven by hydraulic pressure is developed in this paper.
Mould oscillation device is analyzed and summarized in this paper. The mathematics model of oscillation driven by hydraulic pressure is founded using bond graph theory and its system state equation is detruded. Simulate study about the model is done using MATLAB software. In this model, many factors that have a strong impact on the system are considered.
In this paper, the thinking of distributing and network control is introduced to electronic-hydraulic servo system. The DCS of oscillation driven by hydraulic pressure is set up with PLC and its net. The composing cell is put forward. Compared with DDC or SCC, this control system can improve security and reduce complexity of installation. In addition, controller and data-base technology are studied deeply in this paper.
In this paper, primary study about online monitor and fault diagnosis of mould oscillation device driven by hydraulic pressure is developed. Examine object, monitor method and thinking of fault diagnosis are put forward. HMI and program flow chart of online monitor software is discussed combined with virtual instrument technology. The study is a base for advanced work.
引文
1．刘明延，等．板坯连铸机设计与计算．北京：机械工业出版社，1990．2
2．李宪奎，等．连铸结晶器振动技术．北京：冶金工业出版社，2000．8
3．吴晓明，等．液压伺服控制结晶器非正弦振动技术发展简介．连铸，2000(5)：21-24
4．姚曼，等．板坯连铸结晶器摩擦力计算与影响因素研究．大连理工大学学报，2002(3)：195-198
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6．干勇，等．连铸结晶器瞬态摩擦阻力的试验研究．钢铁，1999(4)：16-19
7．鲁钟琪，等．流体力学．北京：机械工业出版社，1980．3
8．王飞，等．电液伺服驱动的连铸结晶器激振系统研究．武汉科技大学学报，2002(1)：55-57
9．申勇，等．电液伺服振动系统在小方坯连铸机结晶器上的应用．机械与电子，2001(3)：16-17
10．许万凌，等．高速连铸结晶器液压伺服振动系统．冶金设备，1999(6)：4-7
11．李运华，等．基于电液伺服控制实现的连铸机结晶器振动装置．机械工程学报，1999(1)：72-75
12．邹家祥，等．冶金机械的力学行为．北京：科学出版社，1999．5
13．王中双．键合图理论及其在系统动力学中的应用．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000．3
14．陈奎生．液压阀与液压控制系统．武汉：武汉工业大学出版社，1997．3
15．张宜华，等．精通MATLAB 5．北京：清华大学出版社，1999．6
16．郭世伟，等．基于功率键合图的MATLAB建模仿真在液压系统中的应用研究．煤矿机械，2001(2)：11-14
17．潘亚东．用“键合图法”建立机立窑液压传动系统的数学模型与数字仿真．武汉工业大学学报，1990(1)：74-82
18. P.Dransfield. Hydraulic Control System Design and Analysis of Their Dynamics,Springer-verlag Berlin Heidelbery, New York, 1981
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20．黄涛，等．连铸结晶器钢水液位控制液压伺服系统的仿真研究．机床与液压，1999(6)：9-11
21. Shearer J L. Dynamic Madelling and Control of Engineering Sestem. Mac Millan Publishing Co.,1990
22．卢贵主，等．利用功率键合图和SIMULINK实现液压系统的动态仿真．机床与液压，2001(4)：79-80
23．黄文梅，等．系统仿真分析与设计——MATLAB语言工程应用．长沙：国防科技大学出版社，2001．12
24. Kamazaw a T. Development of High-speed Slab Casting Techniques. Continuous Casting Supplement, 1994:16-19
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27．蒋静坪．计算机实时控制系统．杭州：浙江大学出版社，1992．4
28．冯勇．现代计算机控制系统．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997．1
29．潘晓宁，等．PROFIBUS-DP工控网的通讯原理．电气传动，1999(5)：25-28
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35．刘辉．集散控制系统与现场总线技术．自动化与仪器仪表，2001(5)：11-13
36．黄振．PLC及其网络在小方坯连铸机自动控制系统中的应用．电气传动，2001(6)：43-45
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48．董宝文，等．基于虚拟仪器技术的智能仪器的开发于应用．实用测试技术，2000(3)：29-30
49．Richard C. Leinechker等著，王文学等译．Visual C++6宝典．北京：电子工业出版社，2001．5
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51．戴红梅，等．Internet上的虚拟仪器．自动化与仪器仪表，2001(4)：41-43
52．王飞，等．虚拟仪器技术及其在连铸结晶器激振系统中的应用．钢铁研究，2002(3)：60-62
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