连铸轻压下离线控制系统中触摸屏应用.doc

连铸轻压下离线控制系统中触摸屏应用 摘要: 连铸轻压下离线控制系统主要完成对实施轻压下的扇形段进行离线测试的功能。主要涉及到扇形段的离线标定、液压升降动作、油缸压力监测、辊缝自动调整等内容。作者开发了一套基于PLC 和触摸屏相结合的轻压下离线控制系统，结合连铸轻压下离线测试的要求，主要介绍了作为人机界面的触摸屏部分的设计开发过程和功能。结果表明，人机界面合理的设计为充分发挥系统的功能提供了强有力的工具。 关键词: 连铸; 轻压下; 离线; 触摸屏; 扇形段 轻压下技术始于20 世纪70 年代末、80 年代初，是在70 年代收缩辊缝技术的基础上发展而来的，也是近年来应用推广较快的连铸核心技术之一。所谓轻压下就是指通过在连铸坯液芯末端附近施加压力产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量［1］。它一方面可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙，防止晶间富集熔质元素的钢液向铸坯中心横流动; 另一方面，轻压下所产生的挤压作用可以促进液芯中心富集的熔质元素钢液沿拉坯方向反向流动，使熔质元素在钢液中重新分配，从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密，起到改善中心偏析和减少中心疏松的作用［2］。其控制技术的核心主要是根据凝固传热模型计算的铸坯中心温度和坯壳厚度等信息，计算出两相区的开始位置和结束位置。再根据钢种和断面自动读取冶金知识库的设定值，以计算出轻压下区域的位置。 根据压下区域在扇形段的不同位置，模型选择合适的扇形段来实施轻压下，并分配各个段的压下量和压下速率。要精确地执行模型下达的指令，其扇形段的调整精度至关重要。因此，必须在扇形段上线之前，在离线区域将设备调整完毕。由于受到离线区域地域的限制，开发的控制系统必须具备携带方便，操作简捷，设备状态能够直观显示的特点。用PLC 作为控制系统核心，成本较低，稳定性高，完全能够满足控制要求。而要使操作人员方便地对扇形段做离线标定、直观地了解离线辊缝调节过程中各个检测信号的动态变化，及时进行故障判断等功能，必须为PLC 研制出一个适合的人机界面，才能组成较完备的离线轻压下控制系统。本文主要介绍基于PLC 控制的连铸轻压下离线控制系统中，选用FUJI POD 触摸屏作为人机界面的应用设计过程和主要功能。 1 POD 触摸屏 POD 触摸式可编程操作显示器［3］是一个新颖的人机界面产品，主要面向各种嵌入式系统和产品。它具有安全可靠、功耗低、温升小、热稳定性高、不怕断电、支持多种通信接口、显示图像更逼真等优点，非常适用于工业现场环境，在工业控制中应用越来越广泛。POD 触摸屏内嵌的UGOOSCWV3嵌入式组态软件可读取并实时显示出PLC监测到的生产过程设备操作，模拟量采样数据等信息，能以动画方式直观显示出控制设备的运行状态，同时还具有实时趋势曲线和生成各种报表等功能。 2 系统配置 基于对设备控制精度及实时显示状态的要求，本系统智能控制核心由西门子S7300 系列PLC 与POD 触摸屏组成，轻压下离线控制设备主要由4 个液压缸、8 个三位双线圈电磁阀、4 个位移传感器、1 个压力传感器等组成。智能控制核心与轻压下离线控制设备连接构成轻压下离线智能化控制系统。整体配置结构如图1 所示。 图1 系统配置结构图 PLC 采用西门子模块化微型处理器系统，具备自由扩展的功能。配备1 个SSI 数字接口功能模块，用来高速采集油缸位移传感器的数据; 同时还配备1 个继电器输出形式的数字量输出模块，这样可以省掉外带的继电器，节省了大量的空间。数字量输出模块主要用来控制电磁阀的开闭以完成扇形段的升降功能。 POD 触摸屏作为人机界面，通过MPI 接口与PLC 进行数据传输。通过UGOOS-CWV3 组态软件首先定义好通信对象，我们选择西门子S7300系列PLC，再确定通信速率为19 200 b /s，同时站号必须定义为2。当设备定义好后，则可以对相应的显示内容定义相应的数据地址，以和PLC 内部的相应数据块对应，完成数据的读写功能。当连接建立完备，核心控制系统就可以完成对离线轻压下系统现场信号的采集和处理了。 3 UGOOS-CWV3 组态软件的设计 3．1 总体设计方法 UG00S-CWV3 嵌入版组态软件，用“工程”来表示组态生成的应用系统，创建一个新工程就是创建一个新的用户应用系统。建立工程的一般步骤为: 定义设备、设计图形界面、构造数据库( 定义变量) 、建立动画连接、运行和调试。 首先创建一个新工程，在设备选项中选定需要的设备连接。UG00S-CWV3 提供的设备连接向导对话框列出了工业生产常用的一些硬件设备，如PLC、板卡、智能仪表、变频器等，并且已经根据这些常用设备各自的通信协议制作了相应的通信协议，使应用人员从繁琐的底层驱动程序中解脱出来。选择西门子S7300-400 /MPI 系列PLC 及通信方式后，可进