冷軋中活套的控制方案

摘 要 活套在熱軋機(jī)組中是為了調(diào)整張力，在冷軋及精整機(jī)組中主要是為了儲(chǔ)存帶鋼滿足后續(xù)軋機(jī)用料，當(dāng)冷軋機(jī)組在頭尾段進(jìn)行帶鋼上卷、剪切、焊接及卸卷等工序時(shí)，能保證整個(gè)機(jī)組的工序能正常連續(xù)的運(yùn)行?；钐椎挠行萘烤褪菐т摰拇鎯?chǔ)能力，帶鋼的存貯能力決定了機(jī)組生產(chǎn)節(jié)奏的穩(wěn)定性，同時(shí)也直接影響機(jī)組的長度。

關(guān)鍵詞 水平活套;活套量;傳動(dòng)控制;位置控制;張力控制;速度控制

中圖分類號：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0124-01

目前，活套的型式有四種：①帶鋼堆成多層的活套坑;②帶鋼自由懸垂的活套坑;③垂直活套塔;④水平活套車。本文以酸軋聯(lián)機(jī)機(jī)組采用的水平活套車為例，說明項(xiàng)目中具體采用的活套控制方案。

1 活套結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1

不同于鋼絲繩通過卷筒卷取和展開的活套車，該活套車類似于纜車，鋼絲繩通過傳動(dòng)鋼絲繩導(dǎo)輪運(yùn)行。即活套車由鋼絲繩和張緊鋼絲繩鎖緊，如圖1所示。

鋼絲繩和張緊鋼絲繩錨固于固定點(diǎn)。在錨固點(diǎn)之間，活套車可通過傳動(dòng)3個(gè)傳動(dòng)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)活套小車的前移或者后退。張緊鋼絲繩通過一個(gè)液壓缸對其進(jìn)行預(yù)張緊，用來保證鋼絲繩張緊防止鋼絲繩在導(dǎo)輪上打滑。

鋼絲繩通過一個(gè)張力檢測裝置檢測張力值，用于鋼絲繩中的張力控制。所需帶鋼張力，由3個(gè)獨(dú)立傳動(dòng)的電機(jī)通過鋼絲繩傳遞給活套小車。即活套車為張力控制。3個(gè)獨(dú)立傳動(dòng)的電機(jī)的負(fù)荷分配基于三輥張力輥的原理。

2 活套控制功能

1）活套傳動(dòng)控制。根據(jù)機(jī)組設(shè)定線速度計(jì)算出各個(gè)傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速;設(shè)定卷揚(yáng)機(jī)速度;采用直接張力測量，控制活套張力，傳動(dòng)控制的處理，包括：起動(dòng)控制;制動(dòng)控制;點(diǎn)動(dòng);斷帶監(jiān)控和檢測;輔助設(shè)備;活套小車擺動(dòng)控制。

2）活套位置及張力控制?；钐卓刂破鋵?shí)是以活套小車位置控制來實(shí)現(xiàn)張力控制。整個(gè)活套分為二層，每一層都裝有一臺(tái)活套小車，用以帶動(dòng)帶鋼，活套小車本身不能驅(qū)動(dòng)，為此在活套底部裝置了由變頻器控制的鋼絲繩卷筒（即卷揚(yáng)機(jī)），由鋼絲繩牽引活套小車向前移動(dòng)。

3）活套速度的自動(dòng)控制。

①活套量的周期計(jì)算。

活套量就是活套內(nèi)已經(jīng)存在的總的帶鋼長度。計(jì)算活套量是為了隨時(shí)了解活套內(nèi)儲(chǔ)存的帶鋼情況，了解帶鋼儲(chǔ)存情況可以更好地對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制譬如張力投入/切除、軋機(jī)速度等等，最終達(dá)到更好的自動(dòng)化控制效果。

為了計(jì)算活套量，在活套小車上安裝了一個(gè)絕對值編碼器。每隔一段時(shí)間，通過絕對值編碼器計(jì)算獲得該絕對值編碼器（脈沖數(shù)），并通過公式計(jì)算出當(dāng)前的活套量。LBSP=4 * WZ *WK 式中LBSP-當(dāng)前活套存儲(chǔ)量，m;WZ-絕對值編碼器的脈沖計(jì)數(shù)值;WK-一個(gè)脈沖數(shù)對應(yīng)的活套小車移動(dòng)距離。

活套小車的移動(dòng)方向在不斷變化，從而引起絕對值編碼器頻繁地由正計(jì)數(shù)向負(fù)計(jì)數(shù)或由負(fù)計(jì)數(shù)向正計(jì)數(shù)變化。絕對值編碼器的這種變化與活套內(nèi)活套小車在運(yùn)行方向變化時(shí)所通過的路徑不完全一致。因此會(huì)產(chǎn)生計(jì)算值與實(shí)際值的誤差越來越大。為減少這種情況對系統(tǒng)造成的影響，可以在適時(shí)對編碼器值進(jìn)行清零，然后再配合增加幾個(gè)活套量同步接近開關(guān)來盡可能縮減這個(gè)誤差量。

②速度控制。

向活套內(nèi)送入帶鋼的速度Vin為活套入口速度;從活套內(nèi)取走帶鋼的速度Vout為活套出口速度;活套速度Vact可定義為活套入口速度和出口速度之差：Vact=Vin – Vout。

顯然，當(dāng)Vact>0，即Vin >Vout時(shí)活套呈充套狀態(tài)，反之當(dāng)Vact<0，即Vin

③活套小車的自動(dòng)控制。

對活套的控制其實(shí)就是對活套小車的控制，包括內(nèi)容如下：點(diǎn)動(dòng)時(shí)活套小車的速度控制;正常運(yùn)行時(shí)的張力控制;加減時(shí)的加速度補(bǔ)償控制;活套內(nèi)帶鋼振蕩補(bǔ)償控制;活套小車相對靜止時(shí)的擺動(dòng)控制;帶鋼內(nèi)的斷帶監(jiān)控。

3 活套控制方案

1#電機(jī)為Master，2#、3#電機(jī)為Slave?；钐姿俣仍O(shè)定值=Vin-Vout+活套實(shí)際張力偏差附加速度。

活套靜張轉(zhuǎn)矩：二級設(shè)定單層帶鋼張力給三臺(tái)電機(jī)。

負(fù)荷分配：Master轉(zhuǎn)矩參考數(shù)與Slave轉(zhuǎn)矩參考數(shù)的偏差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后，累加到Slave的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值。如圖2所示。

4 結(jié)束語

本文以酸軋聯(lián)機(jī)機(jī)組采用的水平活套車為例，從活套結(jié)構(gòu)及工作原理到活套的控制功能來說明，最后總結(jié)出項(xiàng)目中具體采用的活套控制方案。

圖2

作者簡介

王曉霞（1982-），女，河南人，主要從事冷軋自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和現(xiàn)場實(shí)施工作。endprint

摘 要 活套在熱軋機(jī)組中是為了調(diào)整張力，在冷軋及精整機(jī)組中主要是為了儲(chǔ)存帶鋼滿足后續(xù)軋機(jī)用料，當(dāng)冷軋機(jī)組在頭尾段進(jìn)行帶鋼上卷、剪切、焊接及卸卷等工序時(shí)，能保證整個(gè)機(jī)組的工序能正常連續(xù)的運(yùn)行。活套的有效容量就是帶鋼的存儲(chǔ)能力，帶鋼的存貯能力決定了機(jī)組生產(chǎn)節(jié)奏的穩(wěn)定性，同時(shí)也直接影響機(jī)組的長度。

關(guān)鍵詞 水平活套;活套量;傳動(dòng)控制;位置控制;張力控制;速度控制

中圖分類號：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0124-01

目前，活套的型式有四種：①帶鋼堆成多層的活套坑;②帶鋼自由懸垂的活套坑;③垂直活套塔;④水平活套車。本文以酸軋聯(lián)機(jī)機(jī)組采用的水平活套車為例，說明項(xiàng)目中具體采用的活套控制方案。

1 活套結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1

不同于鋼絲繩通過卷筒卷取和展開的活套車，該活套車類似于纜車，鋼絲繩通過傳動(dòng)鋼絲繩導(dǎo)輪運(yùn)行。即活套車由鋼絲繩和張緊鋼絲繩鎖緊，如圖1所示。

鋼絲繩和張緊鋼絲繩錨固于固定點(diǎn)。在錨固點(diǎn)之間，活套車可通過傳動(dòng)3個(gè)傳動(dòng)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)活套小車的前移或者后退。張緊鋼絲繩通過一個(gè)液壓缸對其進(jìn)行預(yù)張緊，用來保證鋼絲繩張緊防止鋼絲繩在導(dǎo)輪上打滑。

鋼絲繩通過一個(gè)張力檢測裝置檢測張力值，用于鋼絲繩中的張力控制。所需帶鋼張力，由3個(gè)獨(dú)立傳動(dòng)的電機(jī)通過鋼絲繩傳遞給活套小車。即活套車為張力控制。3個(gè)獨(dú)立傳動(dòng)的電機(jī)的負(fù)荷分配基于三輥張力輥的原理。

2 活套控制功能

1）活套傳動(dòng)控制。根據(jù)機(jī)組設(shè)定線速度計(jì)算出各個(gè)傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速;設(shè)定卷揚(yáng)機(jī)速度;采用直接張力測量，控制活套張力，傳動(dòng)控制的處理，包括：起動(dòng)控制;制動(dòng)控制;點(diǎn)動(dòng);斷帶監(jiān)控和檢測;輔助設(shè)備;活套小車擺動(dòng)控制。

2）活套位置及張力控制。活套控制其實(shí)是以活套小車位置控制來實(shí)現(xiàn)張力控制。整個(gè)活套分為二層，每一層都裝有一臺(tái)活套小車，用以帶動(dòng)帶鋼，活套小車本身不能驅(qū)動(dòng)，為此在活套底部裝置了由變頻器控制的鋼絲繩卷筒（即卷揚(yáng)機(jī)），由鋼絲繩牽引活套小車向前移動(dòng)。

3）活套速度的自動(dòng)控制。

①活套量的周期計(jì)算。

活套量就是活套內(nèi)已經(jīng)存在的總的帶鋼長度。計(jì)算活套量是為了隨時(shí)了解活套內(nèi)儲(chǔ)存的帶鋼情況，了解帶鋼儲(chǔ)存情況可以更好地對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制譬如張力投入/切除、軋機(jī)速度等等，最終達(dá)到更好的自動(dòng)化控制效果。

為了計(jì)算活套量，在活套小車上安裝了一個(gè)絕對值編碼器。每隔一段時(shí)間，通過絕對值編碼器計(jì)算獲得該絕對值編碼器（脈沖數(shù)），并通過公式計(jì)算出當(dāng)前的活套量。LBSP=4 * WZ *WK 式中LBSP-當(dāng)前活套存儲(chǔ)量，m;WZ-絕對值編碼器的脈沖計(jì)數(shù)值;WK-一個(gè)脈沖數(shù)對應(yīng)的活套小車移動(dòng)距離。

活套小車的移動(dòng)方向在不斷變化，從而引起絕對值編碼器頻繁地由正計(jì)數(shù)向負(fù)計(jì)數(shù)或由負(fù)計(jì)數(shù)向正計(jì)數(shù)變化。絕對值編碼器的這種變化與活套內(nèi)活套小車在運(yùn)行方向變化時(shí)所通過的路徑不完全一致。因此會(huì)產(chǎn)生計(jì)算值與實(shí)際值的誤差越來越大。為減少這種情況對系統(tǒng)造成的影響，可以在適時(shí)對編碼器值進(jìn)行清零，然后再配合增加幾個(gè)活套量同步接近開關(guān)來盡可能縮減這個(gè)誤差量。

②速度控制。

向活套內(nèi)送入帶鋼的速度Vin為活套入口速度;從活套內(nèi)取走帶鋼的速度Vout為活套出口速度;活套速度Vact可定義為活套入口速度和出口速度之差：Vact=Vin – Vout。

顯然，當(dāng)Vact>0，即Vin >Vout時(shí)活套呈充套狀態(tài)，反之當(dāng)Vact<0，即Vin

③活套小車的自動(dòng)控制。

對活套的控制其實(shí)就是對活套小車的控制，包括內(nèi)容如下：點(diǎn)動(dòng)時(shí)活套小車的速度控制;正常運(yùn)行時(shí)的張力控制;加減時(shí)的加速度補(bǔ)償控制;活套內(nèi)帶鋼振蕩補(bǔ)償控制;活套小車相對靜止時(shí)的擺動(dòng)控制;帶鋼內(nèi)的斷帶監(jiān)控。

3 活套控制方案

1#電機(jī)為Master，2#、3#電機(jī)為Slave。活套速度設(shè)定值=Vin-Vout+活套實(shí)際張力偏差附加速度。

活套靜張轉(zhuǎn)矩：二級設(shè)定單層帶鋼張力給三臺(tái)電機(jī)。

負(fù)荷分配：Master轉(zhuǎn)矩參考數(shù)與Slave轉(zhuǎn)矩參考數(shù)的偏差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后，累加到Slave的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值。如圖2所示。

4 結(jié)束語

本文以酸軋聯(lián)機(jī)機(jī)組采用的水平活套車為例，從活套結(jié)構(gòu)及工作原理到活套的控制功能來說明，最后總結(jié)出項(xiàng)目中具體采用的活套控制方案。

圖2

作者簡介

王曉霞（1982-），女，河南人，主要從事冷軋自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和現(xiàn)場實(shí)施工作。endprint

摘 要 活套在熱軋機(jī)組中是為了調(diào)整張力，在冷軋及精整機(jī)組中主要是為了儲(chǔ)存帶鋼滿足后續(xù)軋機(jī)用料，當(dāng)冷軋機(jī)組在頭尾段進(jìn)行帶鋼上卷、剪切、焊接及卸卷等工序時(shí)，能保證整個(gè)機(jī)組的工序能正常連續(xù)的運(yùn)行?；钐椎挠行萘烤褪菐т摰拇鎯?chǔ)能力，帶鋼的存貯能力決定了機(jī)組生產(chǎn)節(jié)奏的穩(wěn)定性，同時(shí)也直接影響機(jī)組的長度。

關(guān)鍵詞 水平活套;活套量;傳動(dòng)控制;位置控制;張力控制;速度控制

中圖分類號：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1671-7597（2014）22-0124-01

目前，活套的型式有四種：①帶鋼堆成多層的活套坑;②帶鋼自由懸垂的活套坑;③垂直活套塔;④水平活套車。本文以酸軋聯(lián)機(jī)機(jī)組采用的水平活套車為例，說明項(xiàng)目中具體采用的活套控制方案。

1 活套結(jié)構(gòu)及工作原理

圖1

不同于鋼絲繩通過卷筒卷取和展開的活套車，該活套車類似于纜車，鋼絲繩通過傳動(dòng)鋼絲繩導(dǎo)輪運(yùn)行。即活套車由鋼絲繩和張緊鋼絲繩鎖緊，如圖1所示。

鋼絲繩和張緊鋼絲繩錨固于固定點(diǎn)。在錨固點(diǎn)之間，活套車可通過傳動(dòng)3個(gè)傳動(dòng)電機(jī)來實(shí)現(xiàn)活套小車的前移或者后退。張緊鋼絲繩通過一個(gè)液壓缸對其進(jìn)行預(yù)張緊，用來保證鋼絲繩張緊防止鋼絲繩在導(dǎo)輪上打滑。

鋼絲繩通過一個(gè)張力檢測裝置檢測張力值，用于鋼絲繩中的張力控制。所需帶鋼張力，由3個(gè)獨(dú)立傳動(dòng)的電機(jī)通過鋼絲繩傳遞給活套小車。即活套車為張力控制。3個(gè)獨(dú)立傳動(dòng)的電機(jī)的負(fù)荷分配基于三輥張力輥的原理。

2 活套控制功能

1）活套傳動(dòng)控制。根據(jù)機(jī)組設(shè)定線速度計(jì)算出各個(gè)傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速;設(shè)定卷揚(yáng)機(jī)速度;采用直接張力測量，控制活套張力，傳動(dòng)控制的處理，包括：起動(dòng)控制;制動(dòng)控制;點(diǎn)動(dòng);斷帶監(jiān)控和檢測;輔助設(shè)備;活套小車擺動(dòng)控制。

2）活套位置及張力控制?；钐卓刂破鋵?shí)是以活套小車位置控制來實(shí)現(xiàn)張力控制。整個(gè)活套分為二層，每一層都裝有一臺(tái)活套小車，用以帶動(dòng)帶鋼，活套小車本身不能驅(qū)動(dòng)，為此在活套底部裝置了由變頻器控制的鋼絲繩卷筒（即卷揚(yáng)機(jī)），由鋼絲繩牽引活套小車向前移動(dòng)。

3）活套速度的自動(dòng)控制。

①活套量的周期計(jì)算。

活套量就是活套內(nèi)已經(jīng)存在的總的帶鋼長度。計(jì)算活套量是為了隨時(shí)了解活套內(nèi)儲(chǔ)存的帶鋼情況，了解帶鋼儲(chǔ)存情況可以更好地對相應(yīng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制譬如張力投入/切除、軋機(jī)速度等等，最終達(dá)到更好的自動(dòng)化控制效果。

為了計(jì)算活套量，在活套小車上安裝了一個(gè)絕對值編碼器。每隔一段時(shí)間，通過絕對值編碼器計(jì)算獲得該絕對值編碼器（脈沖數(shù)），并通過公式計(jì)算出當(dāng)前的活套量。LBSP=4 * WZ *WK 式中LBSP-當(dāng)前活套存儲(chǔ)量，m;WZ-絕對值編碼器的脈沖計(jì)數(shù)值;WK-一個(gè)脈沖數(shù)對應(yīng)的活套小車移動(dòng)距離。

活套小車的移動(dòng)方向在不斷變化，從而引起絕對值編碼器頻繁地由正計(jì)數(shù)向負(fù)計(jì)數(shù)或由負(fù)計(jì)數(shù)向正計(jì)數(shù)變化。絕對值編碼器的這種變化與活套內(nèi)活套小車在運(yùn)行方向變化時(shí)所通過的路徑不完全一致。因此會(huì)產(chǎn)生計(jì)算值與實(shí)際值的誤差越來越大。為減少這種情況對系統(tǒng)造成的影響，可以在適時(shí)對編碼器值進(jìn)行清零，然后再配合增加幾個(gè)活套量同步接近開關(guān)來盡可能縮減這個(gè)誤差量。

②速度控制。

向活套內(nèi)送入帶鋼的速度Vin為活套入口速度;從活套內(nèi)取走帶鋼的速度Vout為活套出口速度;活套速度Vact可定義為活套入口速度和出口速度之差：Vact=Vin – Vout。

顯然，當(dāng)Vact>0，即Vin >Vout時(shí)活套呈充套狀態(tài)，反之當(dāng)Vact<0，即Vin

③活套小車的自動(dòng)控制。

對活套的控制其實(shí)就是對活套小車的控制，包括內(nèi)容如下：點(diǎn)動(dòng)時(shí)活套小車的速度控制;正常運(yùn)行時(shí)的張力控制;加減時(shí)的加速度補(bǔ)償控制;活套內(nèi)帶鋼振蕩補(bǔ)償控制;活套小車相對靜止時(shí)的擺動(dòng)控制;帶鋼內(nèi)的斷帶監(jiān)控。

3 活套控制方案

1#電機(jī)為Master，2#、3#電機(jī)為Slave?；钐姿俣仍O(shè)定值=Vin-Vout+活套實(shí)際張力偏差附加速度。

活套靜張轉(zhuǎn)矩：二級設(shè)定單層帶鋼張力給三臺(tái)電機(jī)。

負(fù)荷分配：Master轉(zhuǎn)矩參考數(shù)與Slave轉(zhuǎn)矩參考數(shù)的偏差進(jìn)行PI調(diào)節(jié)后，累加到Slave的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值。如圖2所示。

4 結(jié)束語

本文以酸軋聯(lián)機(jī)機(jī)組采用的水平活套車為例，從活套結(jié)構(gòu)及工作原理到活套的控制功能來說明，最后總結(jié)出項(xiàng)目中具體采用的活套控制方案。

圖2

作者簡介

王曉霞（1982-），女，河南人，主要從事冷軋自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究、設(shè)計(jì)和現(xiàn)場實(shí)施工作。endprint