連退飛剪剪切定位控制研究與改進

張益滔

[中圖分類號] TG95

[文獻標(biāo)志碼]A

[文章編號]2095-6487 （2021） 02-0034-02

Research and Improvement on Shear Positioning Control of Flying Shear

Zhang Yi-tao

[ Abstract]In this paper， the positioning control of flying shear in Shougang Jingtang cold rolling continuous annealing line is studied. Aiming atthe problem that the positioning failure of flying shear is caused by manually modifying the curting length during the positioning operation of flying shear，the positioning control system of flying shear is studied and optunized， and good results are achieved， which ensures the normal automatic cutting of flyingshear

[ Keywords] nying shear; positioning; control system; optimization

苜鋼京唐1700連退機組出口段剪切帶鋼采用的是曲柄式飛剪，飛剪通過一級自動化定位程序?qū)崿F(xiàn)自動剪切功能，從而能夠保證產(chǎn)線的連續(xù)生產(chǎn)。在實際生產(chǎn)過程中，人為修改b剪剪切長度造成飛剪剪切定位設(shè)定值發(fā)生變化，導(dǎo)致飛剪剪切定位失敗，

b剪剪切自動步報錯無法自動運行，影響出口區(qū)域正常生產(chǎn)。本文針對飛剪剪切定位控制進行了分析研究，并制定了一系列措施，解決了飛剪定位失敗問題。

1 飛剪剪切定位

1.1 飛剪剪切定位介紹

1700連退機組出口區(qū)域安裝一臺曲柄飛剪，該飛剪的作用是用來帶尾或帶中分切，同時還具有切廢和取樣的功能。曲柄飛剪在運行過程中，帶鋼能夠以60 m/min速度通過飛剪，從而保證了產(chǎn)線的連續(xù)運行，提高了產(chǎn)線的生產(chǎn)效率。

1700連退機組出口飛剪剪切的順序為前卷帶鋼帶尾取樣，帶尾切廢，焊縫前后兩卷分卷，后卷帶鋼帶頭切廢，帶頭取樣或者帶中分切。飛剪剪切刀數(shù)及剪切長度可以通過計算機二級系統(tǒng)或操作人員通過操作界而進行手動設(shè)定下發(fā)。飛剪剪切定位程序根據(jù)設(shè)定的帶鋼剪切刀數(shù)和剪切長度計算出帶鋼第一刀剪切點位置。這個位置以帶鋼焊縫為參照，并在b剪剪切定位程序內(nèi)部實時計算并更新。

當(dāng)帶鋼第一刀剪切點距離飛剪300 m時，飛剪剪切定位程序觸發(fā)，開始對帶鋼第一刀剪切點的位置進行實時跟蹤，剪切定位程序啟動后定位設(shè)定值凍結(jié)，無法更改，第一刀剪切點到達飛剪時，出口帶鋼速度減速至剪切速度60 m/min，此時飛剪剪切定位完成，同時啟動飛剪剪切自動步對帶鋼進行剪切。

在實際生產(chǎn)過程中，當(dāng)飛剪剪切定位啟動后，定位設(shè)定值凍結(jié)，無法更改，為保證剪切定位正常完成，要求操作人員飛剪剪切定位啟動后不能修改剪切長度，由于操作人員經(jīng)常需要焊縫過表榆儀（ 200m）后根據(jù)帶鋼缺陷修改帶鋼帶尾剪切長度，帶鋼第一刀剪切點實際位置發(fā)生變化，而定位程序里還是按照初始第一刀剪切點進行定位，導(dǎo)致帶鋼第一刀剪切點到達飛剪時速度不為60 m/min，飛剪剪切定位失敗，飛剪剪切自動步報錯無法自動運行，從而影響出口區(qū)域正常生產(chǎn)。目前，針對飛剪剪切定位啟動后，為防止修改飛剪剪切長度影響出口運行，產(chǎn)線操作人員往往手動將焊縫停到飛剪前采取半自動模式進行剪切，嚴(yán)重影響了出口操作人員的工作效率，增人了操作人員的勞動強度。

1.2 飛剪剪切定位控制模型

飛剪剪切定位的過程是確定第一刀剪切點到飛剪的長度，并實時根據(jù)出口區(qū)域8#張力輥電機編碼器計算反饋實際長度，進行速度斜坡定位控制。

（1）定位實際值。當(dāng)帶鋼第一刀剪切點距離飛剪300m時，飛剪剪切定位程序啟動，S set=300m作為飛剪剪切定位控制模型的定位設(shè)定值。

（2）定位實際值。S。ct：實際位置是由出口區(qū)域8#張緊輥電機編碼器通過高速計數(shù)器計算編碼器旋轉(zhuǎn)過的脈沖數(shù)，根據(jù)編碼器旋轉(zhuǎn)一劇的固定脈沖數(shù)和旋轉(zhuǎn)一劇電機轉(zhuǎn)動的固定距離，可計算出帶鋼實際位置。另外，由于自動化一級系統(tǒng)CPU掃描時間及現(xiàn)場長距離通信導(dǎo)致延時問題，程序里計算出來的定位實際值存在延時，通過在程序中引入死區(qū)時間Tdead來補償定位偏差，定位實際值計算公式如下：

Sac，=CpulseI/1OOO+VLTdead

式中：Cpulse。：為脈沖數(shù);I為脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）。

（3）制動距離Sbrk。帶鋼通過制動降速由運行狀態(tài)到停止?fàn)顟B(tài)，制動降速的距離取決于帶鋼實際運行速度、最人制動加速度，以及制動起始運行狀態(tài)，是加速過程、恒速過程還是減速過程。

制動距離分為四個部分，分別由Sl、S2、S3、S4四個部分組成。

根據(jù)帶鋼速度控制原理，帶鋼在加減速起始階段和結(jié)束階段速度會有平滑過渡，同樣，定位過程在加減速起始階段和結(jié)束階段速度會有下滑過渡。

制動距離Sbrk的計算分為加速階段、恒速階段、減速階段3種情況。

（1）加速階段。如圖1（a）所示。

S1=（Vf+Vr）Tpulse S￡

S2= （Vf+ V）Tpulse-Sr

S3=警

S3=V2f-V2r/2Aset

Sbrk= S1+S2+S3+S4

上述式中，Sl - S4分別為帶鋼速度光滑加速段、光滑減速段、恒減速段、光滑停止段的制動距離;Aset為設(shè)定加速度;Tpulse。為光滑時間，即加速度從O到設(shè)定加速度（加速度從設(shè)定加速度到O）經(jīng)過的時間;Sr為光滑距離，即加速度從O到設(shè)定加速（加速度從設(shè)定加速度到O）經(jīng)過的距離;Vr為光滑速度，即加速度從O到設(shè)定加速度（加速度從設(shè)定加速度到O）的速度變化量。Vf為定位開始時的帶鋼線速度。

（2）恒速階段。如圖1（b）所示，制動距離由S2、S3、S4三部分組成。

（3）減速階段。如圖l（c）所示，制動距離由S3、S&兩部分組成。

當(dāng)定位偏差△S=S。et-S。ctrS_brk時，帶鋼開始減速，直至當(dāng)剪切第一刀到達E剪時，速度降速到剪切速度60 m/min。

J set為設(shè)定位置，為一常數(shù)300m。

S act為E剪第一刀剪切點距離E剪的實際位置。

S_brk為制動距離，帶鋼啟動降速的距離。

△J為定位偏差。

Vset為設(shè)定速度。

Vmax為帶鋼運行運行的最人速度。

Path-controll為路徑控制器，該控制器的作用是通過定位偏差△S的實時變化不斷重新計算帶鋼的速度設(shè)定值Vset，從而達到E剪剪切定位的精確性和快速性。當(dāng)設(shè)定位置S set和實際位置S。ct的偏差△S較人時，帶鋼能夠以工藝設(shè)定的帶鋼最人運行速度Vmax運行，以滿足b剪剪切定位控制的快速性。隨著△S逐漸減小，當(dāng)△S莖S。時，Vse，逐漸減小，直至△S為O時，Vset等于完成定位速度設(shè)定值。2飛剪剪切定位控制模型優(yōu)化

在實際生產(chǎn)過程中，當(dāng)b剪剪切定位啟動后，定位設(shè)定值凍結(jié)，無法更改，為保證剪切定位正常完成，要求操作人員飛剪剪切定位啟動后不能修改剪切長度，由于操作人員經(jīng)常需要焊縫過表榆儀（ 200m）后根據(jù)帶鋼缺陷修改帶鋼帶尾剪切長度，帶鋼第一刀剪切點實際位置發(fā)生變化，而定位程序里還是按照初始第一刀剪切點進行定位，導(dǎo)致帶鋼第一刀剪切點到達飛剪時速度不為60 m/min，飛剪剪切定位失敗，飛剪剪切自動步報錯無法自動運行，影響出口區(qū)域正常生產(chǎn)。目前，針對飛剪剪切定位啟動后，為防止修改飛剪剪切長度影響出口運行，產(chǎn)線操作人員往往手動將焊縫停到飛剪前采取半自動模式進行剪切，嚴(yán)重影響了出口操作人員的工作效率，增人了操作人員的勞動強度。

為避免飛剪定位運行過程中手動修改剪切長度導(dǎo)致飛剪定位失敗的問題，對飛剪定值控制進行優(yōu)化，建立一種基于剪切長度的自適應(yīng)飛剪定位控制模型，如圖2所示，在飛剪定位控制程序中增加變量S_chg，該變量代表手動修改帶尾剪切長度，當(dāng)飛剪剪切定位啟動時變量S_chg初始值為零，此時定位設(shè)定值S set=300m，定位偏差△S通過路徑控制器后，將得到的Vset作為帶鋼的速度設(shè)定值。當(dāng)焊縫過表檢儀后，操作人員根據(jù)帶鋼帶頭尾的缺陷情況，手動修改帶尾的剪切長度S_chg，定位系統(tǒng)接收剪切長度修改信號，同時對飛剪剪切定位設(shè)定值進行修正，修正后的定位設(shè)定值：

Sset=S set-S_chg

實際定位偏差根據(jù)手動修改帶尾的剪切長度進行！史時修正：

△s=set-S_chg

當(dāng)△S小于等于制動距離S brk時，帶鋼開始逐漸降速，直至第一刀剪切點以60 m/min速度到達飛剪時定位完成，飛剪啟動剪切自動步進行剪切。

b剪剪切定位模型優(yōu)化后，在實際生產(chǎn)過程中，當(dāng)焊縫停到切邊剪時，此時距離飛剪距離為49m，位置偏差△S‘△S=52m，操作人員修改剪切長度S_chg=12m，此時位置偏差自動修正△SL△S-S曲g=37m，當(dāng)帶鋼升速到速度為210 m/min時，此時制動距離S_brk=17.3 m，剪切笫一飛位置距離b剪△S'=17.3 m，△S'=S_brk，帶鋼開始降速，當(dāng)剪切第一刀到飛剪時，帶鋼速度降為60 m/min，飛剪剪切定位完成，飛剪自動步啟動開始自動剪切。3結(jié)束語

通過深入研究飛剪剪切定位控制邏輯，建立一種基于剪切長度的自適應(yīng)飛剪定位控制方法，提高了飛剪剪切定位位置的計算和控制精度，消除了由于人工修改飛剪剪切長度所帶來的定位失敗的問題，保證了產(chǎn)線的穩(wěn)定運行。

參考文獻

[1]李全鑫冷軋連續(xù)退火線帶鋼跟蹤系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用[D]大連：大

連理工大學(xué)，2017[2]馬偉亮寶鋼熱鍍鋅機組焊縫跟蹤系統(tǒng)[J]冶金自動化，2013 （1）：

53-56[3]劉宇楠淺談二冷軋連退機組帶鋼跟蹤故障處理與系統(tǒng)完善【J]

本鋼技術(shù)，2010 （5）：19-24[4]王明，李海亮，李立，等冷軋連退機組出口剪故障原因分析及

改進措施[J]冶金信息導(dǎo)刊，2016 （6）：43-47.[5]劉向彬，李立冷軋連續(xù)退火機組出口飛剪角度自適應(yīng)修正控制

[J]冶金自動化，2017，41 （1）：74-76.