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通钢35万吨冷轧镀锌线卷取机张力控制系统设计

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摘要

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景及意义

1.2 卷取张力系统的国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 本文主要研究内容

第2章 冷轧镀锌线工艺及控制系统分析

2.1 冷轧镀锌线的组成及工艺流程

2.4.1 入口段工艺流程

2.4.2 工艺段工艺流程

2.4.3 出口段工艺流程

2.2 卷取机结构及工作流程

2.2.1 卷取机的结构

2.2.2 卷取机工作流程

2.3 镀锌线控制系统分析

2.3.1 开卷和卷取控制

2.3.2 张紧辊控制

2.3.3 活套控制

2.3.4 液压伺服控制

2.3.5 光整机的控制

2.4 卷取机张力控制需求分析

2.5 本章小结

第3章 卷取机张力控制算法研究

3.1 张力控制概述

3.2 卷取机张力控制原理

3.3 卷取机张力控制算法

3.3.1 钢卷直径的测量

3.3.2 传动电机力矩补偿分析

3.3.3 PID控制算法

3.4 张力控制系统仿真

3.4.1 空卷时的系统仿真

3.4.2 满卷时的系统仿真

3.4.3 系统进行动态补偿时的仿真

3.5 本章小结

第4章 卷取机张力控制系统设计

4.1 系统组成

4.2 硬件设计

4.2.1 可编程控制器选型

4.2.2 变频器的选型及设置

4.2.3 编码器的选型

4.3 软件设计

4.3.1 程序设计

4.3.2 WinCC的应用

4.4 通讯设计

4.5 本章小结

第5章 总结与展望

参考文献

致谢

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摘要

冷轧镀锌带钢广泛应用于工业生产各个领域,是一种非常重要的原材料。随着我国工业现代化水平的不断提高,市场对冷轧板带材的需求量不断增加,应用领域也随之拓宽。目前,冷轧镀锌板凭借其尺寸精度高,表面质量优,机械性能强等优点,已是家电、电子、汽车、航空航天、船舶以及日常生活用品等制造行业不可缺少的材料。
  卷取环节是冷轧镀锌带钢生产过程非常重要的一道工序,对产品质量的优劣起着决定性作用。而稳定的卷取张力将对产品板形、厚度以及质量产生很大的影响。本文以冷轧镀锌带钢生产过程为研究背景,深入地分析与研究冷轧镀锌线卷取恒张力控制系统的特点以及控制方式,以西门子S7-400PLC为控制核心,实现了卷取过程恒张力控制的目标。
  具体步骤概括如下:
  (1)依据冷轧镀锌带钢卷取控制系统要求,分析了冷轧带钢卷取张力产生的机理,得出卷取机恒张力控制的基本原理,提出了实现带钢卷取张力控制系统的设计方案。
  (2)依据带钢卷取张力的数学模型及系统所采用的间接恒张力控制方法,分析了卷取过程中卷径变化与动态力矩补偿问题及解决方案。
  (3)利用Matlab工具,对结果进行动态仿真并进行分析。
  (4)通过系统硬件设备的选型和系统功能参数设定等步骤,完成卷取张力控制系统的硬件系统设计。
  (5)利用S7-400PLC的STEP7编程软件进行硬件组态,并完成带钢卷取张力控制系统的主程序、闭环控制及接口通信等程序的设计,最后通过工控机WinCC监控系统实现上位监控,进而完成了整个冷轧镀锌线卷取机张力控制系统的设计。

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