專利名稱：一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)的制作方法
CN 102912275 A書明說1/5頁一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬鋼鐵生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，適用于熱鍍鋅生產(chǎn)線的鍍層厚度控制。
背景技術(shù)：
熱鍍鋅板因其良好的耐腐蝕性被廣泛應(yīng)用于建筑、家電、汽車等行業(yè)。近些年來， 隨著熱鍍鋅板市場競爭日益激烈，用戶對熱鍍鋅板質(zhì)量的要求越來越高。鍍層厚度及其勻性是評價鍍鋅板質(zhì)量的一項重要指標(biāo)，鍍層太薄影響產(chǎn)品的抗腐蝕性，鍍層太厚影響產(chǎn)品的點焊性和附著性同時造成鋅原料的浪費。目前，國內(nèi)多數(shù)熱鍍鋅生產(chǎn)線對鍍層厚度的控制依然采用傳統(tǒng)的控制方法，即由操作人員依據(jù)經(jīng)驗對設(shè)定值進(jìn)行手工調(diào)整。手工調(diào)整不可避免地會引起過薄或超厚，最終導(dǎo)致鍍鋅產(chǎn)品質(zhì)量下降和鋅原料的浪費。因此開發(fā)高性能的鋅層厚度自動控制系統(tǒng)對于提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)約原料消耗具有重要意義。
目前，世界各主要熱鍍鋅工藝廠家在總結(jié)生產(chǎn)經(jīng)驗基礎(chǔ)上，已形成了一套自己的控制系統(tǒng)。不同廠家熱鍍鋅鍍層控制系統(tǒng)采用的硬件設(shè)備基本相同，執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用氣刀，檢測設(shè)備采用冷態(tài)測厚儀，但在控制策略和控制模型上互不相同，這也決定了系統(tǒng)的控制效果O
“熱鍍鋅線鋅層厚度的閉環(huán)控制簡介”(劉海龍，四川冶金，2006 28(6))，介紹了 VAI CLACIM公司的鍍層厚度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括設(shè)定值模型、前饋閉環(huán)控制回路和反饋閉環(huán)控制回路。設(shè)定值模型采用模糊控制算法建立，描述鍍層厚度與氣刀壓力、氣刀間距、運行速度之間的關(guān)系，設(shè)定值模型計算氣刀壓力、氣刀間距初始設(shè)定值。前饋控制消除速度波動帶來的擾動，速度變化時維持鍍層厚度不變，通過調(diào)節(jié)氣刀壓力來消除速度變化引起的鍍層厚度波動。通過鍍層厚度與速度、氣刀壓力、氣刀間距之間的近似線性關(guān)系，間接計算出氣刀壓力附加設(shè)定值。反饋閉環(huán)控制回路采用氣刀壓力、間距聯(lián)合調(diào)節(jié)控制方式，采用氣刀壓力優(yōu)先調(diào)節(jié)方式，當(dāng)壓力調(diào)節(jié)達(dá)到限幅時保持壓力設(shè)定值不變進(jìn)行間距調(diào)節(jié)。根據(jù)鍍層厚度實際值，通過鍍層厚度與速度、氣刀壓力、氣刀間距之間的近似線性關(guān)系，計算氣刀壓力和間距的附加設(shè)定值?？刂撇呗?，首先根據(jù)設(shè)定值模型計算出氣刀壓力、氣刀間距的初始設(shè)定值；前饋控制消除速度波動引起的厚度偏差，根據(jù)速度變化計算氣刀壓力的附加設(shè)定值；反饋控制以單側(cè)表面平均鍍層厚度和兩側(cè)表面鍍層厚度偏差為控制目標(biāo)，通過壓力調(diào)節(jié)消除平均鍍層厚度偏差，通過氣刀噴嘴開口度調(diào)節(jié)消除兩側(cè)鍍層厚度偏差。此系統(tǒng)能夠?qū)﹀儗雍穸葘崿F(xiàn)閉環(huán)自動控制，但是前饋和反饋閉環(huán)控制回路中對控制器增益進(jìn)行了線性化處理，認(rèn)為鍍層厚度與氣刀間距、氣刀壓力、運行速度之間是線性關(guān)系，而氣刀壓力、間距與鍍層厚度之間是非線性關(guān)系，尤其是氣刀間距與鍍層厚度之間存在較強(qiáng)的非線性，因此進(jìn)行線性化處理存在較大誤差。`
“鍍層厚度系統(tǒng)DMC串級控制仿真研究”(姚剛霞，微計算機(jī)信息，2007 23 (25))， 介紹了武鋼熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)采用DMC預(yù)測控制算法，根據(jù)鍍層厚度和速度變化計算氣刀壓力設(shè)定值。采用DMC預(yù)測控制解決了模型失配時系統(tǒng)魯棒性問題， 但是文章只講述了通過壓力調(diào)節(jié)進(jìn)行鍍層厚度控制的仿真試驗結(jié)果，實際應(yīng)用過程中僅通4過調(diào)整氣刀壓力來控制鍍層厚度是不夠的。
“寶鋼熱鍍鋅機(jī)組鋅層重量控制模型的應(yīng)用”(林莉軍，寶鋼技術(shù)，2007 (4))，介紹寶鋼熱鍍鋅線的鋅層厚度控制系統(tǒng)，系統(tǒng)包括預(yù)測模型和反饋閉環(huán)控制回路。預(yù)測模型計算氣刀壓力和氣刀間距初始設(shè)定值，反饋控制回路計算氣刀壓力和氣刀間距附加設(shè)定值。 系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)鍍層厚度自動控制，但是預(yù)測控制回路和反饋控制回路都是建立在模型基礎(chǔ)上，控制性能過于依賴模型精度，當(dāng)模型失配時控制效果不佳。
目前，國內(nèi)大多數(shù)熱鍍鋅生產(chǎn)線的鍍層厚度控制依然由操作工手動調(diào)整完成，不可避免地會引起鍍層厚度偏差過大?，F(xiàn)有的鍍層厚度自動控制系統(tǒng)中也存在調(diào)節(jié)時間長和控制效果不佳的缺陷。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)能夠快速消除鍍層厚度偏差，尤其是變規(guī)格和升降速過程中具有很好的控制效果，從而達(dá)到提高成材率和降低鋅原料消耗的目的。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)，包括以下內(nèi)容
I、系統(tǒng)包括氣刀、測厚儀、工業(yè)PC機(jī)、PLC控制器、鍍層厚度控制程序。鍍層厚度控制系統(tǒng)中氣刀是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，測厚儀是檢測機(jī)構(gòu)，控制程序運行在工業(yè)PC中。工業(yè)PC機(jī)與 PLC控制器之間采用PROFIBUS DP現(xiàn)場總線連接，測厚儀與PLC之間采用工業(yè)以太網(wǎng)連接。 PLC控制器采集鍍層厚度實際值和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)發(fā)送到工業(yè)PC機(jī)中，鍍層厚度自動控制程序根據(jù)鍍層厚度實際值和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實時計算氣刀壓力、間距、框架位置設(shè)定值并發(fā)送到PLC控制器中，實現(xiàn)氣刀壓力、間距、框架位置調(diào)整。
鍍層厚度控制程序采用串級控制，副回路采用常規(guī)PID控制算法，利用常規(guī)PID密集采樣優(yōu)勢將副回路設(shè)計成隨動系統(tǒng)。主回路采樣周期為副回路采樣周期的50-100倍，通過多層次控制把抗干擾性和魯捧性這兩個相互矛盾的性能要求分割到不同層次進(jìn)行處理。 系統(tǒng)的主回路為鍍層厚度閉環(huán)控制回路，系統(tǒng)的副回路為氣刀裝置的壓力、間距、框架位置閉環(huán)控制回路。主回路實時地為副回路計算設(shè)定值數(shù)據(jù)，包括氣刀壓力、間距、框架位置設(shè)定值。
2、主回路由氣刀間距預(yù)設(shè)定、前饋閉環(huán)控制、反饋閉環(huán)控制三部分組成。
(I)氣刀間距預(yù)設(shè)定，根據(jù)生產(chǎn)過程經(jīng)驗數(shù)據(jù)，建立原料帶鋼厚度和鍍層厚度與氣刀間距之間關(guān)系的二維數(shù)據(jù)表格，通過查表法選擇氣刀間距設(shè)定值。
(2)前饋閉環(huán)控制通過前饋控制模型計算氣刀壓力基礎(chǔ)設(shè)定值。根據(jù)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采用最小二乘法回歸出描述鍍層厚度W與帶鋼速度V，氣刀壓力P，氣刀間距d等參數(shù)之間的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。模型輸入為鍍層厚度設(shè)定值、速度實際值、氣刀間距實際值，輸出為氣刀壓力設(shè)定值，當(dāng)鍍層厚度設(shè)定值或帶鋼速度或氣刀間距發(fā)生變化時系統(tǒng)根據(jù)前饋模型計算氣刀壓力設(shè)定值，通過改變氣刀壓力來實現(xiàn)鍍層厚度控制。
(3)反饋閉環(huán)控制采用雙面平均鍍層厚度和偏差鍍層厚度聯(lián)合控制方式。以雙面平均鍍層厚度為控制目標(biāo)，通過氣刀壓力調(diào)節(jié)消除雙面平均鍍層厚度誤差。以偏差鍍厚為控制目標(biāo)，通過調(diào)節(jié)氣刀框架位置，保證帶鋼位于氣刀的中心位置，消除帶鋼上下表面的鍍5層厚度偏差。反饋控制針對控制對象大滯后、非線性、強(qiáng)耦合等特性采用無模型自適應(yīng)控制器，消除模型失配誤差和系統(tǒng)長期累積誤差。
3、副回路包括氣刀壓力閉環(huán)控制、氣刀間距位置閉環(huán)控制回路。氣刀壓力控制采用比例積分控制器，氣刀間距、氣刀框架控制采用比例控制器。
4、鍍層厚度控制手動/自動模式無擾動切換控制方法。手動模式時主回路不參與控制，副回路氣刀壓力、間距位置、框架位置設(shè)定值由操作工手動給定。氣刀間距預(yù)設(shè)定回路跟隨當(dāng)前手動設(shè)定值，前饋控制模型實時計算氣刀壓力基礎(chǔ)設(shè)定值，反饋控制中偏差鍍層厚度控制回路停止計算，平均鍍層厚度控制回路設(shè)定值為當(dāng)前氣刀壓力手動設(shè)定值與前饋控制模型計算的基礎(chǔ)設(shè)定值之差。當(dāng)由手動切換到自動模式時，氣刀間距位置保持不變， 偏差鍍層厚度控制回路開始計算，當(dāng)前氣刀壓力設(shè)定值作為雙面平均鍍層厚度主回路輸出的初始設(shè)定值。自動模式切換到手動模式時，鎖存主回路前一掃描周期輸出的設(shè)定值作為副回路的初始設(shè)定值，主回路控制切除。
5、換卷過程鍍層厚度控制方法。換卷過程中前饋控制模型始終進(jìn)行計算。如果換卷過程鍍層厚度規(guī)格不變，當(dāng)焊縫到達(dá)氣刀時將當(dāng)前氣刀間距設(shè)定值和反饋控制器輸出值鎖存，直到焊縫經(jīng)過測厚儀時鎖存解除。如果換卷過程鍍層厚度規(guī)格改變，當(dāng)焊縫到達(dá)氣刀時首先將反饋控制器輸出清零，然后通過查表選擇氣刀間距預(yù)設(shè)定值進(jìn)行氣刀間距調(diào)整， 當(dāng)焊縫進(jìn)過測厚儀時反饋控制器開始計算氣刀壓力附加設(shè)定值。
鍍層厚度自動控制系統(tǒng)投入運行消除了手動操作存在的一些缺陷，產(chǎn)品的鍍層厚度能夠快速達(dá)到目標(biāo)值，調(diào)節(jié)過程小于2分鐘(寶鋼系統(tǒng)小于3分鐘)，鍍層厚度偏差和均勻性有所改善，同時還降低了鋅原料消耗，不同規(guī)格鍍厚降低鋅原料消耗f4g/m2。


圖I熱鍍鋅鍍層厚度控制示意圖2控制系統(tǒng)構(gòu)成圖3前饋控制模型消除速度擾動的控制效果曲線；
圖4雙面平均鍍層厚度控制效果曲線；
圖5雙面偏差鍍層厚度控制效果曲線。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實施方式
作進(jìn)一步的說明
國內(nèi)某熱鍍鋅線，測厚儀距離氣刀150米，運行速度50-150米/分。6種常用鍍厚規(guī)格 80、100、120、180、220、275g/m2。
I、系統(tǒng)配置。
選用德國FOEN公司氣刀、美國THERMO公司鍍層測厚儀、氣刀控制器選用SIEMENS 公司S7-300PLC控制器、工業(yè)PC機(jī)選擇SIEMENS公司IPC427C型嵌入式工業(yè)PC機(jī)。如圖 I所示，PC機(jī)與PLC控制器之間采用PROFIBUS DP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，PC機(jī)做從站，PLC控制器做主站。PC機(jī)側(cè)配置CP5611網(wǎng)卡，PLC控制器側(cè)配置CP342-5網(wǎng)卡，網(wǎng)卡之間通過 PROFIBUS DP 總線連接。PC 機(jī)中安裝 WIN PE 操作系統(tǒng)、SIMATIC NET 6. 2,LABVIEff 8. 6 開發(fā)軟件。PC機(jī)側(cè)的網(wǎng)絡(luò)配置在SIMATIC NET 6. 2軟件中完成，PLC側(cè)網(wǎng)絡(luò)配置在STEP75. 3開發(fā)軟件中完成。在LABVIEW 8. 6軟件中開發(fā)主回路控制程序，在STEP75. 3軟件中開發(fā)副回路控制程序。
2、如圖2所示，系統(tǒng)采用串級控制，主回路控制程序運行在PC機(jī)中，副回路控制程序運行在PLC控制器中?？刂葡到y(tǒng)主回路掃描周期ls，副回路掃描周期20ms。
3、主回路由氣刀間距預(yù)設(shè)定、前饋閉環(huán)控制、反饋閉環(huán)控制三部分組成。
(I)氣刀間距預(yù)設(shè)定表格
厚度U.3-0.40.4-0.80.8 1.51.5-2.080 1209 10IO 1313 1515 18120 18010 1313 1515 1818-22
I80 22013 1515-1818-2222 26220 27515 1818 2222 2626 30
(2)前饋控制模型。根據(jù)不同鍍層厚度規(guī)格，利用最小二乘法建立對象的數(shù)學(xué)模型
W (80) =-0. 029P+2. 795D+0. 229V ；
W(IOO) =-0. 285P+5. 567D+0. 704V ；
ff(120)=-0. 174P+5. 672D+0. 451V ；
W (180) =-0. 409P+7. 587D+0. 780V ；
W (220) =-0. 148P+5. 485D+0. 508V ；
ff(275)=-0. 191P+3. 181D+1. 027V ；
其中W-鍍層厚度，P-氣刀壓力，D-氣刀間距，V運行速度。
如圖3所示前饋控制模型消除速度擾動的控制效果，當(dāng)速度變化時前饋控制模型計算的壓力設(shè)定值進(jìn)行調(diào)整，消除速度波動對鍍層厚度的擾動。
(3)反饋控制回路包括雙面平均鍍層厚度控制回路和雙面偏差鍍層厚度控制回路。針對過程的大滯后、非線性、時變特性選用通用型無模型自適應(yīng)控制器，控制器通過前N 個采樣值來分析偏差的整個趨勢，觀察過程的動態(tài)特性。通過這種觀察利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 根據(jù)偏差的歷史數(shù)據(jù)直接計算出下一步控制作用。
雙面平均鍍層厚度控制回路，當(dāng)偏差小于3g/m2時，進(jìn)行微調(diào)，控制器參數(shù)Kc=O. 5， Tc=30s，過程的滯后時間最大300s，最小80s。當(dāng)鍍厚偏差大于3g/m2小于30g/m2時，調(diào)節(jié)幅度加強(qiáng)，控制器參數(shù)選擇Kc=O. 55，Tc=45s。如圖4所示雙面平均鍍層厚度控制效果，鍍層厚度規(guī)格為36g/m2，穩(wěn)態(tài)運行過程中通過動態(tài)調(diào)整氣刀壓力進(jìn)行雙面平均鍍層厚度控制， 雙面平均鍍層厚度偏差控制在4g/m2以內(nèi)。
雙面偏差鍍層厚度控制回路，當(dāng)鍍厚偏差小于2g/m2時，進(jìn)行微調(diào)，控制器參數(shù) Kc=O. 1，Tc=8s,過程的滯后時間最大300s，最小80s。當(dāng)鍍厚偏差大于3g/m2小于30g/m2 時，調(diào)節(jié)幅度加強(qiáng)，控制器參數(shù)選擇Kc=0。25，Tc=45s。如圖5所示雙面偏差鍍層厚度控制效果，鍍層厚度規(guī)格為36g/m2，當(dāng)雙面鍍層厚度出現(xiàn)較大偏差時，通過調(diào)整氣刀框架位置進(jìn)CN 102912275 A書明說5/5頁行雙面偏差鍍層厚度控制，將雙面鍍層厚度偏差控制在4g/m2以內(nèi)。
4、副回路包括氣刀壓力、間距、框架位置閉環(huán)控制，如圖2所示。
(I)氣刀壓力閉環(huán)控制回路?；芈钒ㄗ冾l電機(jī)、壓力傳感器、PI控制器。通過變頻電機(jī)驅(qū)動氣刀風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)氣刀壓力，通過控制變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速控制氣刀壓力。
(2)氣刀間距閉環(huán)控制回路?；芈钒ú竭M(jìn)電機(jī)，位置傳感器，P控制器。通過步進(jìn)電機(jī)啟?？刂普{(diào)節(jié)氣刀間距。
(3)氣刀框架位置閉環(huán)控制回路?；芈钒ㄆ胀ń涣麟姍C(jī)，位置傳感器，P控制器。 通過電機(jī)啟?？刂普{(diào)節(jié)氣刀框架位置。
5、鍍層厚度控制手動/自動模式無擾動切換。手動模式時主回路不參與控制，副回路氣刀壓力、間距位置、框架位置設(shè)定值由操作工手動給定。氣刀間距預(yù)設(shè)定回路跟隨當(dāng)前手動設(shè)定值，前饋控制模型實時計算氣刀壓力基礎(chǔ)設(shè)定值，反饋控制中偏差鍍層厚度控制回路停止計算，平均鍍層厚度控制回路設(shè)定值為當(dāng)前氣刀壓力手動設(shè)定值與前饋控制模型計算的基礎(chǔ)設(shè)定值之差。當(dāng)由手動切換到自動模式時，氣刀間距位置保持不變，偏差鍍層厚度控制回路開始計算，當(dāng)前氣刀壓力設(shè)定值作為雙面平均鍍層厚度主回路輸出的初始設(shè)定值。自動模式切換到手動模式時，鎖存主回路前一掃描周期輸出的設(shè)定值作為副回路的初始設(shè)定值，主回路控制切除。
6、換卷過程鍍層厚度控制。換卷過程中前饋控制模型始終進(jìn)行計算。如果換卷過程鍍層厚度規(guī)格不變，當(dāng)焊縫到達(dá)氣刀時將當(dāng)前氣刀間距設(shè)定值和反饋控制器輸出值鎖存，直到焊縫經(jīng)過測厚儀時鎖存解除。如果換卷過程鍍層厚度規(guī)格改變，當(dāng)焊縫到達(dá)氣刀時首先將反饋控制器輸出清零，然后通過查表選擇氣刀間距預(yù)設(shè)定值進(jìn)行氣刀間距調(diào)整，當(dāng)焊縫進(jìn)過測厚儀時反饋控制器開始計算氣刀壓力附加設(shè)定值。8
權(quán)利要求
1.一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)，其特征在于包括氣刀、測厚儀、工業(yè)PC機(jī)、 PLC控制器、鍍層厚度控制程序，控制程序運行在工業(yè)PC中，工業(yè)PC機(jī)與PLC控制器之間采用PROFIBUS DP現(xiàn)場總線連接，PLC控制器采集鍍層厚度實際值和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)發(fā)送到工業(yè)PC機(jī)中，鍍層厚度控制程序采用串級控制方法，利用常規(guī)PID密集采樣優(yōu)勢將副回路設(shè)計成隨動系統(tǒng)，主回路采樣周期為副回路采樣周期的50-100倍，鍍層厚度自動控制程序根據(jù)鍍層厚度實際值和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實時計算氣刀壓力、間距、框架位置設(shè)定值并發(fā)送到PLC 控制器中，實現(xiàn)氣刀壓力、間距、框架位置調(diào)整，同時還設(shè)計了手動/自動模式無擾動切換方法和換卷過程鍍層厚度控制方法。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)，其特征在于主回路由氣刀間距預(yù)設(shè)定、前饋閉環(huán)控制、反饋閉環(huán)控制三部分組成，(I)氣刀間距預(yù)設(shè)定，根據(jù)生產(chǎn)過程經(jīng)驗數(shù)據(jù)，建立原料帶鋼厚度和鍍層厚度與氣刀間距之間關(guān)系的二維數(shù)據(jù)表格，通過查表法選擇氣刀間距設(shè)定值；(2)前饋閉環(huán)控制通過前饋控制模型計算氣刀壓力基礎(chǔ)設(shè)定值，根據(jù)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采用最小二乘法回歸出描述鍍層厚度w與帶鋼速度V，氣刀壓力p， 氣刀間距d等參數(shù)之間的關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，模型輸入為鍍層厚度設(shè)定值、速度實際值、氣刀間距實際值，輸出為氣刀壓力設(shè)定值，當(dāng)鍍層厚度設(shè)定值或帶鋼速度或氣刀間距發(fā)生變化時系統(tǒng)根據(jù)前饋模型計算氣刀壓力設(shè)定值，通過改變氣刀壓力來實現(xiàn)鍍層厚度控制；(3) 反饋閉環(huán)控制采用雙面平均鍍層厚度和偏差鍍層厚度聯(lián)合控制方式，以雙面平均鍍層厚度為控制目標(biāo)，通過氣刀壓力調(diào)節(jié)消除雙面平均鍍層厚度誤差，以偏差鍍厚為控制目標(biāo)，通過調(diào)節(jié)氣刀框架位置，保證帶鋼位于氣刀的中心位置，消除帶鋼上下表面的鍍層厚度偏差，反饋控制針對控制對象大滯后、非線性、強(qiáng)耦合等特性采用無模型自適應(yīng)控制器，消除模型失配誤差和系統(tǒng)長期累積誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)，其特征在于副回路包括氣刀壓力閉環(huán)控制、氣刀間距位置、框架位置閉環(huán)控制回路，氣刀壓力控制采用比例積分控制器，氣刀間距、氣刀框架控制采用比例控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)，其特征在于鍍層厚度控制手動/自動模式無擾動切換控制方法，手動模式時主回路不參與控制，副回路氣刀壓力、間距位置、框架位置設(shè)定值由操作工手動給定；氣刀間距預(yù)設(shè)定回路跟隨當(dāng)前手動設(shè)定值，前饋控制模型實時計算氣刀壓力基礎(chǔ)設(shè)定值，反饋控制中偏差鍍層厚度控制回路停止計算，平均鍍層厚度控制回路設(shè)定值為當(dāng)前氣刀壓力手動設(shè)定值與前饋控制模型計算的基礎(chǔ)設(shè)定值之差；當(dāng)由手動切換到自動模式時，氣刀間距位置保持不變，偏差鍍層厚度控制回路開始計算，當(dāng)前氣刀壓力設(shè)定值作為雙面平均鍍層厚度主回路輸出的初始設(shè)定值；自動模式切換到手動模式時，鎖存主回路前一掃描周期輸出的設(shè)定值作為副回路的初始設(shè)定值，主回路控制切除。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種熱鍍鋅線鍍層厚度自動控制系統(tǒng)，其特征在于換卷過程鍍層厚度控制方法，換卷過程中前饋控制模型始終進(jìn)行計算，如果換卷過程鍍層厚度規(guī)格不變，當(dāng)焊縫到達(dá)氣刀時將當(dāng)前氣刀間距設(shè)定值和反饋控制器輸出值鎖存，直到焊縫經(jīng)過測厚儀時鎖存解除；如果換卷過程鍍層厚度規(guī)格改變，當(dāng)焊縫到達(dá)氣刀時首先將反饋控制器輸出清零，然后通過查表選擇氣刀間距預(yù)設(shè)定值進(jìn)行氣刀間距調(diào)整，當(dāng)焊縫進(jìn)過測厚儀時反饋控制器開始計算氣刀壓力附加設(shè)定值。.
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷軋熱鍍鋅線鍍層厚度控制系統(tǒng)，包括氣刀、測厚儀、工業(yè)PC機(jī)、PLC控制器、鍍層厚度控制程序，控制程序運行在工業(yè)PC中，工業(yè)PC機(jī)與PLC控制器之間采用PROFIBUS DP現(xiàn)場總線連接，PLC控制器采集鍍層厚度實際值和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)發(fā)送到工業(yè)PC機(jī)中，控制程序采用串級控制方法，利用常規(guī)PID密集采樣優(yōu)勢將副回路設(shè)計成隨動系統(tǒng)，主回路采樣周期為副回路的50-100倍，控制程序根據(jù)鍍層厚度實際值和生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)實時計算氣刀壓力、間距、框架位置設(shè)定值并發(fā)送到PLC控制器中，實現(xiàn)氣刀壓力、間距、框架位置調(diào)整，同時還設(shè)計了手動/自動模式無擾動切換和換卷過程鍍層變規(guī)格切換控制。本發(fā)明能夠快速消除鍍層厚度偏差，在變規(guī)格和升降速過程中具有很好的控制效果。
文檔編號C23C2/20GK102912275SQ201210408578
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者秦大偉, 王軍生, 張巖, 費靜, 侯永剛, 宋君, 劉寶權(quán), 吳萌, 王奎越, 柴明亮 申請人:鞍鋼股份有限公司