硅钢卷包装机组控制系统设计与研究
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摘要
我国硅钢卷包装领域如今以人工为主,自动化程度比较低。随着经济的发展,硅钢卷产量逐年上升,迫切要求提高硅钢卷包装的效率。在硅钢卷的包装机组中,其核心设备就是周向打捆机和径向打捆机,这两个设备也是包装机组提高效率的切入点。本文中的钢卷包装机组实现了周向打捆机和径向打捆机的全自动运行和无人值守,包装速度可以达到20卷/h,极大提高了钢卷包装的整体效率。
本文中主要针对该机组的电气控制系统进行设计,控制核心是SIEMENS公司的S7-400PLC,使用PROFIBUS现场总线作为控制网络,连接控制器和现场操作台、控制点。同时使用WINCC开发了HMI上位监控软件,来对整个生产过程进行实时监控。整条包装机组实现了硅钢卷包装的半自动化,但是自动化程度已经得到很大提高。
针对打捆机头运动控制问题,本文提出使用PID控制和模糊控制相结合的控制策略来对打捆机头的横移和上下移动进行控制。当实际进给量和目标进给量差值大于设定值时,使用模糊控制；当实际进给量和目标进给量差值小于设定值时,使用PID控制。和原来使用电磁制动器的控制策略相比,这种控制策略极大的提高了机头的控制效果,不但提高了控制精度,还降低了成本。
此生产线现已经进行了实际应用,能够满足生产工艺的各种要求,得到用户的好评。
In our country the packaging of Silicon-steel coil mainly used manual-packaging, the automatic extent was very low. As the developping of China's economic, the quantity of Silicon-steel coil increased year after year, also the improving of the efficiency about packaging machine had been an urgent requirment. For the whole Silicon-steel coil package machine, the most important part is the tying-machine,also it is the key to develop the efficiency of the whole packaging machine. From this packaging machine, we completely realized the automatic of the tying machines, needing no man to look at it,and the max speed of this packaging machine was 20 coils/h, this increased the efficiency of packaging machine largely.
In this paper we mainly designed the electrical control system of the packaging machine, using SIEMENS S7-400PLC as the controller, and using the PROFIBUS field-bus as the control net to connect the controller and the operation-desk in the work field. Also using the WINCC as the HMI software to monitor and control the whole system's work state. From this machine we realized the whole packaging process semi-automatically, but the automatic level of the whole machine was increased very greatly.
To control the tying-machine's motion precisely,we both used the PID controller and the fuzzy controller.When the difference between the goal value and the actual value was bigger than the set value,we used the fuzzy controller; while when the difference between the goal value and the actual value was smaller than the set value,we used the PID controller.Compared to the old plan that using the electromagnetic brake to control the tying machine, this plan had better control result,also decreased the cost of instrument.
This machine had been used in the actual production,and could satisfy the customer's requirment,and the customer gave it a high comment.
本文中主要针对该机组的电气控制系统进行设计,控制核心是SIEMENS公司的S7-400PLC,使用PROFIBUS现场总线作为控制网络,连接控制器和现场操作台、控制点。同时使用WINCC开发了HMI上位监控软件,来对整个生产过程进行实时监控。整条包装机组实现了硅钢卷包装的半自动化,但是自动化程度已经得到很大提高。
针对打捆机头运动控制问题,本文提出使用PID控制和模糊控制相结合的控制策略来对打捆机头的横移和上下移动进行控制。当实际进给量和目标进给量差值大于设定值时,使用模糊控制；当实际进给量和目标进给量差值小于设定值时,使用PID控制。和原来使用电磁制动器的控制策略相比,这种控制策略极大的提高了机头的控制效果,不但提高了控制精度,还降低了成本。
此生产线现已经进行了实际应用,能够满足生产工艺的各种要求,得到用户的好评。
In our country the packaging of Silicon-steel coil mainly used manual-packaging, the automatic extent was very low. As the developping of China's economic, the quantity of Silicon-steel coil increased year after year, also the improving of the efficiency about packaging machine had been an urgent requirment. For the whole Silicon-steel coil package machine, the most important part is the tying-machine,also it is the key to develop the efficiency of the whole packaging machine. From this packaging machine, we completely realized the automatic of the tying machines, needing no man to look at it,and the max speed of this packaging machine was 20 coils/h, this increased the efficiency of packaging machine largely.
In this paper we mainly designed the electrical control system of the packaging machine, using SIEMENS S7-400PLC as the controller, and using the PROFIBUS field-bus as the control net to connect the controller and the operation-desk in the work field. Also using the WINCC as the HMI software to monitor and control the whole system's work state. From this machine we realized the whole packaging process semi-automatically, but the automatic level of the whole machine was increased very greatly.
To control the tying-machine's motion precisely,we both used the PID controller and the fuzzy controller.When the difference between the goal value and the actual value was bigger than the set value,we used the fuzzy controller; while when the difference between the goal value and the actual value was smaller than the set value,we used the PID controller.Compared to the old plan that using the electromagnetic brake to control the tying machine, this plan had better control result,also decreased the cost of instrument.
This machine had been used in the actual production,and could satisfy the customer's requirment,and the customer gave it a high comment.
引文
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[24]王树青.工业过程控制工程.北京：化学工业出版社.2003
[25]Richard C.Dorf,Robert H.Bishop.Modern Control Systems.New Jersey:2001
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[31]尹绍清.过程计算机控制系统[M].西安：西北工业大学出版社.1989
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