1.一種圓坯連鑄拉矯電機負荷動態(tài)分配及速度調(diào)節(jié)控制系統(tǒng),其特征在于:包括工控機、作為主站的PLC控制器、作為從站的多臺變頻器、多臺直流調(diào)速傳動裝置和多臺圓坯連鑄拉矯電機,所述工控機通過網(wǎng)絡與PLC控制器相連,所述PLC控制器與多臺變頻器間通過現(xiàn)場總線相連接,所有變頻器與所有直流調(diào)速傳動裝置進行一對一通信連接,所述直流調(diào)速傳動裝置與圓坯連鑄拉矯電機進行一對一通信連接,進而對拉矯電機進行變頻調(diào)速控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種圓坯連鑄拉矯電機負荷動態(tài)分配控制系統(tǒng),其特征在于,所述PLC控制器采用西門子SP7-400系列PLC。
3.如權(quán)利要求1所述的一種圓坯連鑄拉矯電機負荷動態(tài)分配控制系統(tǒng),其特征在于,所述工控機與PLC控制器之間的通信網(wǎng)絡采用工業(yè)以太網(wǎng)。
4.如權(quán)利要求3所述的一種圓坯連鑄拉矯電機負荷動態(tài)分配控制系統(tǒng),其特征在于,所述PLC控制器與變頻器之間的數(shù)據(jù)傳輸用現(xiàn)場總線采用Profibus總線。
5.如權(quán)利要求4所述的一種圓坯連鑄拉矯電機負荷動態(tài)分配控制系統(tǒng),其特征在于,所述變頻器采用西門子s120系列矢量控制變頻器,變頻器對圓坯連鑄拉矯電機進行帶速度反饋的矢量控制模式,速度反饋采用脈沖編碼器。
6.如權(quán)利要求5所述的一種圓坯連鑄拉矯電機負荷動態(tài)分配控制系統(tǒng),其特征在于,所述PLC控制器包括電源模塊、CPU、Profibus通訊模塊、數(shù)字量信號輸入模塊和數(shù)字量信號輸出模塊,CPU采用c7-626/dp,通過cp342-5通訊模塊與工業(yè)以太網(wǎng)通訊,同時通過Profibus-dp接口與s120變頻器通訊。
7.一種如權(quán)利要求1-6任一項所述的圓坯連鑄拉矯電機負荷動態(tài)分配控制系統(tǒng)所采用的控制方法,其特征在于,PLC控制器通過Profibus總線從各變頻器內(nèi)讀取圓坯連鑄拉矯電機的轉(zhuǎn)矩實際值,將每臺拉矯電機變頻器轉(zhuǎn)矩實際值與所有工作狀態(tài)下變頻器的平均值進行比較,經(jīng)過變換與限幅后輸出一個修正后的速度偏差值,將這一偏差值與速度設定值相加作為總的速度給定值,再通過Profibus總線傳輸給變頻器,參與調(diào)速過程。
8.如權(quán)利要求7所述的一種負荷動態(tài)分配控制方法,其特征在于,方法具體包括如下步驟:
(1)建立所述動態(tài)負荷分配控制系統(tǒng)的模型,在系統(tǒng)模型中包括負載優(yōu)化控制器、PID調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制器、轉(zhuǎn)矩模型、開關控制器、逆變器和磁鏈模型,其中負載優(yōu)化控制器包括平均負載計算功能單元、偏差負載計算單元和速度修正計算單元,由負載優(yōu)化控制器的輸出作為變頻器速度設定值的偏差參與控制;
(2)檢測圓坯連鑄拉矯電機的鑄坯速度,即拉矯電機的實際轉(zhuǎn)速,主要是根據(jù)生產(chǎn)設備的工藝參數(shù),分析拉矯電機的實際轉(zhuǎn)速與拉矯電機給定拉速之間的關系,確定拉矯電機的實際轉(zhuǎn)速rpm與拉矯電機給定拉速之間的關系式如下:
電機轉(zhuǎn)速m/min[rpm]=拉速[m/min]/Km (1)
式中,Km是轉(zhuǎn)換常數(shù),且Km=Krpm/K半徑,Krpm=矯直輥徑*π/τ,K半徑=R/[R-(Hmax+Hmin)/4],其中,Krpm為拉矯輥的機械特性;π為圓周率3.14,τ為齒輪箱總減速比(嚙合);K半徑為針對拉矯輥的位置補償常數(shù),(內(nèi)半徑與外半徑存在的差異);R為鑄機半徑,在夾送輥處的鑄機半徑;Hmax為鑄坯的最大直徑;Hmin為板坯的最小直徑;
(3)在步驟(1)所建模型的基礎上增加速度微調(diào)補償,對報故障的變頻器進行速度微調(diào),所述速度微調(diào)補償具體是設定在負載優(yōu)化控制器和PID調(diào)節(jié)器之間,將負載優(yōu)化控制器的輸出值經(jīng)過速度微調(diào)補償后再作為變頻器速度設定值的偏差量輸入PID調(diào)節(jié)器中。
9.如權(quán)利要求8所述的一種負荷動態(tài)分配控制方法,其特征在于,所述圓坯連鑄拉矯電機的速度微調(diào)補償量為0.0156。