基于PLC的鍍錫軟熔淬水溫度變PID參數(shù)控制設(shè)計(jì)與分析.docVIP

基于PLC的鍍錫軟熔淬水溫度變PID參數(shù)控制設(shè)計(jì)與分析 彭波 （海南海宇錫板工業(yè)有限公司，海南?？?70311） 摘要：溫度控制具有非線性、大滯后和大慣性的特性，連續(xù)鍍錫生產(chǎn)線對(duì)控制軟熔淬水溫度的超調(diào)量、調(diào)節(jié)時(shí)間和控制精度有較高要求，用常規(guī)的PID定值算法，參數(shù)選擇很難做到最優(yōu)配置，從而影響了控制效果。現(xiàn)提出根據(jù)鍍錫生產(chǎn)線軟熔需要的總淬水冷卻熱量，分別調(diào)整淬水實(shí)際溫度上升階段和下降階段的PID參數(shù)。經(jīng)海宇錫板鍍錫生產(chǎn)線淬水控制使用，證明在溫度控制精度上有良好的效果。 關(guān)鍵詞：連續(xù)鍍錫生產(chǎn)；淬水溫度控制；軟熔；總淬水冷卻熱量；上升階段；下降階段；pid參數(shù) 0引言 連續(xù)鍍錫生產(chǎn)線軟熔在帶鋼的連續(xù)鍍錫生產(chǎn)中起著重要的作用。經(jīng)過(guò)電鍍工序的帶鋼表面是暗色無(wú)光澤的，此時(shí)錫層在帶鋼上的附著力也比較差，只有當(dāng)帶鋼加熱到錫的熔點(diǎn)232以上時(shí)，然后將帶鋼快速在水中冷卻淬水，才能使鍍錫板表面光亮，同時(shí)也可達(dá)到提高鍍錫板抗腐蝕性能的目的。軟熔工序的流程以及設(shè)備對(duì)機(jī)組的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)成本及成品的質(zhì)量有著直接的影響。這其中淬水溫度波動(dòng)對(duì)軟熔合金層的大小及消除淬水水痕缺陷至關(guān)重要。海南海宇錫板工業(yè)有限公司（以下簡(jiǎn)稱海宇錫板）連續(xù)鍍錫生產(chǎn)軟熔，通過(guò)一比例閥的開度大小控制冷卻水量來(lái)控制淬水溫度。其溫度控制具有非線性、大滯后和大慣性的特性，并且因?yàn)樯a(chǎn)的板型不同、生產(chǎn)速度不同和淬水冷卻水溫的不同，采用傳統(tǒng)固定的PID參數(shù)KP、KI定值算法，參數(shù)選擇無(wú)法做到最優(yōu)匹配。特別是鍍錫生產(chǎn)線速度變化或工藝條件變動(dòng)時(shí)，會(huì)使軟熔淬水溫度超調(diào)量大，易出現(xiàn)淬水水痕質(zhì)量缺陷。 因連續(xù)鍍錫生產(chǎn)線是PLC控制，可方便獲得軟熔的輸出加熱功率、帶鋼上的加熱熱量和冷卻水溫度TIN，這樣可計(jì)算出需要的總淬水冷卻熱量，根據(jù)總淬水冷卻熱量的大小，分別調(diào)整淬水溫度控制上升階段和下降階段的PID參數(shù)KP、KI。經(jīng)海宇錫板實(shí)際使用，證明在溫度控制精度上有良好的效果。 1原淬水溫度控制設(shè)計(jì)及問(wèn)題 海宇錫板公司連續(xù)鍍錫生產(chǎn)線的PLC采用的是西門子S7?416，在對(duì)軟熔淬水溫度控制中，使用西門子S7?416內(nèi)部連續(xù)PID模塊FB411對(duì)傳統(tǒng)的PID算法進(jìn)行離散化處理。PLC每個(gè)掃描周期對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣并進(jìn)行PID計(jì)算，簡(jiǎn)化的數(shù)字公式可近似表述為： 3控制結(jié)果對(duì)比及分析 圖3、圖4是WinCC監(jiān)控海宇錫板連續(xù)鍍錫生產(chǎn)線淬水實(shí)際溫度的采樣跟蹤波形。 圖3采用西門子S7?416內(nèi)部連續(xù)PID模塊FB41的方式控制淬水溫度時(shí)，淬水溫度波動(dòng)一般超過(guò)1.5，特別是鍍錫生產(chǎn)線機(jī)組速度波動(dòng)時(shí)，溫度波動(dòng)會(huì)超過(guò)2.5，PID參數(shù)調(diào)節(jié)困難。因淬水溫度偏差大導(dǎo)致的帶鋼水痕降級(jí)量每月多達(dá)12t，造成了極大的生產(chǎn)浪費(fèi)。 圖4采用基于PLC的變PID參數(shù)控制淬水溫度時(shí)，淬水溫度波動(dòng)小于1.0，特別是鍍錫生產(chǎn)線機(jī)組速度波動(dòng)、工藝條件（熱量比值K）發(fā)生變化時(shí)，溫度波動(dòng)依然小于1.0。明顯減少了因淬水溫度偏差導(dǎo)致的帶鋼水痕降級(jí)量，從原來(lái)的12t/月減少到現(xiàn)在的0.4t/月。 4結(jié)語(yǔ) 本文通過(guò)海宇錫板公司連續(xù)鍍錫生產(chǎn)線軟熔淬水溫度控制中，計(jì)算軟熔淬水實(shí)際所需冷卻熱量，得出冷卻的熱量比值，在淬水溫度上升階段，熱量比值越大，表示此時(shí)所需的冷卻水量越多，需冷卻水閥越快打開，PID控制中的PID比例系數(shù)、積分系數(shù)隨之設(shè)定增大，反之減小。在淬水溫度下降階段，熱量比值越大，表示此時(shí)所需的冷卻水量越多，冷卻水閥越慢關(guān)閉，PID控制中的PID積分系數(shù)隨之設(shè)定減小，反之增大。 這樣通過(guò)熱量比值加上分段控制連續(xù)鍍錫生產(chǎn)線軟熔淬水溫度，使淬水溫度波動(dòng)從2.5下降到1.0之內(nèi)，特別是鍍錫生產(chǎn)線機(jī)組速度變化時(shí)，對(duì)溫度控制的效果十分明顯。采用變PID參數(shù)控制淬水溫度后因溫度變化大導(dǎo)致的每月淬水水痕降級(jí)量大幅降低，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，利用該方法同樣可計(jì)算出所需冷卻或加熱功率的溫度控制參數(shù)，因而對(duì)其調(diào)整具有一定的借鑒價(jià)值。 參考文獻(xiàn) 1西門子STEP7V5.5編程手冊(cè)（中文）Z. 2西門子S7?300/400PLC功能塊FB41說(shuō)明Z. 3HuangJunhong.S7?300PLC中FB41PID算法程序設(shè)計(jì)D.南陽(yáng)：南陽(yáng)理工學(xué)院，xx. 4