一種冷連軋帶鋼飛剪控制系統的製作方法
2023-05-21 12:50:51 1
專利名稱：一種冷連軋帶鋼飛剪控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於五機架帶鋼冷連軋出口飛剪控制技術領域，涉及五機架帶鋼冷連軋出口飛剪傳動控制、剪刃定位控制和剪切控制，具體涉及一種冷連軋帶鋼飛剪控制系統。
背景技術：
在冷連軋帶鋼生產中，出口飛剪的主要任務是把從軋機出來的帶鋼進行頭部剪切、焊縫剪切或分卷剪切，剪切後的帶鋼進入卷取機捲成鋼卷。飛剪的剪切精度和速度，直接關係到冷連軋生產線產品的質量和產量。目前的飛剪剪切過程為軋線在剪刃在50°位置時穿帶，穿帶完畢後，剪刃定位於139°初始位置，剪切開始，剪刃在139°初始位置開始起動加速，旋轉191° (此時位於 330° )達到與帶鋼同步的速度，進入剪切區(330° 30°之間)，剪刃速度保持恆定，剪刃速度Vknift = (l+x% ) ★ Vsteip, 為速度超前係數。離開剪切區後飛剪開始進行以139° 為目標位的位置閉環控制，並最終停止在139°位置，等待下一次剪切。飛剪的剪切位置通過焊縫跟蹤實現，焊縫位置跟蹤計算方法如下L2 =f v*tVl0<L2<LlV2L\<L2<L\ + 4000V3Zl + 4000 ^ Z2< Zl+ 8000[0006]V = \V4Zl + 8000 ^ Z2< Zl+ 12000V5Ll + 12000 <L2<L\ + 16000V6Zl+ 16000^12其中L1為姊焊縫檢測儀到一號軋機中心線的帶鋼長度。L2為姊焊縫檢測儀到剪切點長度。V1-V6為圖4所示各位置帶鋼速度。冷連軋飛剪控制精度高低對產品質量和產品成材率產生直接影響，而控制精度高低主要由3個因素決定(1)飛剪剪刃位置定位精度；(2)飛剪傳動響應速度；(3)軋線焊縫跟蹤精度。傳統飛剪控制方法採用飛剪傳動控制系統與軋線自動化配合控制，即傳動負責飛剪的速度、電流閉環控制；軋線自動化負責飛剪剪刃位置定位控制和軋線焊縫跟蹤控制。這種控制方法由於傳動控制系統與軋線自動化分離控制，存在因通信速度問題造成控制精度低、故障不易查找、調試複雜、軟硬體成本高等缺點。
發明內容本實用新型的目的是為了解決上述問題，提出一種冷連軋帶鋼飛剪控制系統，本實用新型在飛剪傳動控制系統中增加一塊工藝控制板及絕對值位置編碼器，在飛剪傳動控制系統中完成傳動速度、電流閉環控制、飛剪剪刃位置定位及軋線焊縫跟蹤控制，大大提高剪切精度。另外，系統調試簡單，故障查找方便，同時也降低軟硬體成本。一種冷連軋帶鋼飛剪控制系統，包括自動化控制系統、傳動控制系統、電機、工藝控制板和絕對值位置編碼器，傳動控制系統內設有傳動控制板，傳動控制系統驅動電機，電機連接飛剪；自動化控制系統通過串行通訊接口與工藝控制板進行通訊，工藝控制板和傳動控制板之間通過總線進行通訊，工藝控制板根據自動化控制系統發出的信號控制傳動控制板，實現剪刃的定位、焊縫剪切和分卷剪切；工藝控制板通過絕對值編碼器接口與絕對值編碼器連接，絕對值編碼器連接於飛剪的轉鼓軸上，絕對值位置編碼器對飛剪剪刃位置在 0-360度進行連續檢測，將檢測結果輸出給工藝控制板，形成位置閉環控制。應用上述控制系統的一種冷連軋帶鋼飛剪控制方法，包括以下幾個步驟步驟一飛剪位置控制；當軋機穿帶時，自動化控制系統向工藝控制板發出穿帶信號，工藝控制板向傳動控制系統內傳動控制板發出指令，傳動控制系統啟動，通過電機使剪刃自動定位到50°穿帶位置，進行穿帶，當軋機穿帶結束後，自動化系統向工藝控制板發出穿帶完畢信號，工藝控制板向傳動控制系統內傳動控制板發出指令，傳動控制系統啟動，通過電機使剪刃自動定位到139°剪切等待位置；絕對值編碼器實時的將檢測到的剪刃位置發送給工藝控制板，形成位置閉環控制；其中剪刃50°時為穿帶位置，剪刃139°時為剪切等待及加速開始位置，剪刃330°時為加速完成位置，剪刃0°時為剪切位置，剪刃30°時為剪切完成位置；步驟二 選擇焊縫剪切或者分卷剪切，當需要焊縫剪切時，自動化控制系統向工藝控制板發出焊縫剪切模式信號，進入步驟三，當需要分卷剪切時，自動化控制系統向工藝控制板發出分卷剪切模式信號，進入步驟四；步驟三焊縫剪切控制；焊縫檢測儀對帶鋼的焊縫進行檢測，並且將檢測結果發送至工藝控制板，工藝控制板根據焊縫檢測儀發送的焊縫檢測結果，進行焊縫跟蹤，當焊縫到達飛剪前時，工藝控制板向傳動控制系統的傳動控制板發出指令，傳動控制系統通過電機驅動飛剪啟動加速，然後進行剪切，工藝控制板通過絕對值編碼器對剪刃位置進行實時跟蹤，剪切完畢後，工藝控制板控制傳動控制系統將剪刃定位到139°剪切等待位置，等待下一次焊縫剪切，返回步驟二，否則，結束；步驟四，分卷剪切控制；當生產要求將大鋼卷分為小鋼卷時，自動化控制系統向工藝控制板發出分卷剪切模式信號、軋線速度及分卷長度；當工藝控制板經計算帶鋼達到分卷長度時，工藝控制板向傳動控制系統的傳動控制板發出指令，傳動控制系統通過電機驅動飛剪啟動加速，然後進行剪切，工藝控制板通過絕對值編碼器對剪刃位置進行實時跟蹤，剪切完畢後，工藝控制板將剪刃定位到139°剪切等待位置，如果等待下一次焊縫剪切，返回步驟二，否則，結束。本實用新型的優點在於傳動控制和飛剪的工藝控制通過在傳動控制系統增加工藝控制板在傳動系統內部完成，極大的提高系統可靠性和控制精度，並且降低成本；安裝絕對值位置器對剪刃位置進行檢測，提高了剪刃位置控制精度和位置控制手段，為提高剪切精度提供保證。
圖1是本實用新型的冷連軋帶鋼飛剪控制系統結構示意圖；圖2是本實用新型的冷連軋帶鋼飛剪控制方法流程圖；圖3是本實用新型的飛剪剪刃位置示意圖；圖4是本實用新型的飛剪焊縫位置跟蹤示意圖。圖中1-自動化控制系統 2-傳動控制系統 3-絕對值位置編碼器4-飛剪5-電機6-工藝控制板201-傳動控制板
具體實施方式
下面將結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。本實用新型是一種冷連軋帶鋼飛剪控制系統，如圖1所示，在現有的傳動控制系統中，增加一個工藝控制板6，在飛剪4轉鼓軸上安裝絕對值位置編碼器3替代傳統的極限開關，所述的冷連軋帶鋼飛剪控制系統包括自動化控制系統1、傳動控制系統2、工藝控制板6、絕對值位置編碼器3和電機5。自動化控制系統1通常採用為工控機或者PLC。自動化控制系統1通過串行通訊接口與工藝控制板6進行通訊，向工藝控制板發出穿帶信號、穿帶完畢信號、焊縫剪切模式信號、分卷剪切模式信號等信號，使得工藝控制板6能夠進行飛剪位置控制、焊縫剪切控制和分卷剪切控制。通過焊縫剪切模式信號或者分卷剪切模式信號，確定進行焊縫剪切或者分卷剪切。傳動控制系統2內設有傳動控制板201。傳動控制系統驅動電機5，電機5連接飛剪4，傳動控制板201通過控制電機5的運行，進而控制飛剪4的運行。AC380V交流電源由外部提供，作為傳動系統2和工藝控制板 6的動力電源。工藝控制板6和傳動控制板201通過背板總線進行通訊，具有通訊速度快、可靠性高的特點。工藝控制板6和傳動控制板201集成在一個機箱中。工藝控制板6根據自動化控制系統1發出的信號控制傳動控制板201，實現剪刃的定位、焊縫剪切和分卷剪切。工藝控制板6內置高速CPU，具備浮點數運算功能，工藝控制板6本身具有數字量 I/O接口、模擬量I/O接口、絕對值編碼器(SSI)接口、串行通訊接口。數字量I/O接口、模擬量I/O接口作為備用。絕對值編碼器3連接於飛剪4的軸上，工藝控制板6通過絕對值編碼器(SSI)接口與絕對值編碼器3連接。工藝控制板6通過設置程序，控制傳動控制板 201完成飛剪4剪刃位置定位控制、軋線焊縫跟蹤控制、分卷長度計算及飛剪啟停控制。本發明中在飛剪4轉鼓軸上安裝絕對值位置編碼器3替代傳統的極限開關，絕對值位置編碼器3對飛剪4剪刃位置在0-360度進行連續檢測，將檢測結果通過SSI信號輸出給工藝控制板6，形成閉環，飛剪4剪刃位置控制採用先進的閉環控制，剪刃位置控制速度快，精度高。所述的工藝控制板6為西門子公司工藝控制板T400。本實用新型在飛剪傳動控制系統中增加一塊工藝控制板6及絕對值位置編碼器3，在飛剪傳動控制系統中完成傳動速度、電流閉環控制、飛剪剪刃位置定位及軋線焊縫跟蹤控制及分卷長度計算，大大提高剪切精度，調試簡單，故障查找方便，同時也降低軟硬體成本。應用上述控制系統的一種冷連軋帶鋼飛剪控制方法，流程如圖2所示，包括以下幾個步驟步驟一飛剪位置控制；飛剪4剪刃位置如圖3所示，剪刃50°時為穿帶位置，剪刃139°時為剪切等待及加速開始位置，剪刃330°時為加速完成位置，剪刃0°時為剪切位置，剪刃30°時為剪切完成位置。當軋機穿帶時，自動化控制系統1向工藝控制板6發出穿帶信號，工藝控制板6向傳動控制系統2內傳動控制板201發出指令，傳動控制系統2啟動，通過電機5使剪刃自動定位到50°穿帶位置，進行穿帶，當軋機穿帶結束後，自動化系統1向工藝控制板6發出穿帶完畢信號，工藝控制板6向傳動控制系統2內傳動控制板201發出指令，傳動控制系統2 啟動，通過電機5使剪刃自動定位到139°剪切等待位置。絕對值編碼器3實時的將檢測到的剪刃位置發送給工藝控制板6，形成位置閉環控制。步驟二 選擇焊縫剪切或者分卷剪切，當需要焊縫剪切時，自動化控制系統1向工藝控制板6發出焊縫剪切模式信號，進入步驟三，當需要分卷剪切時，自動化控制系統1向工藝控制板6發出分卷剪切模式信號，進入步驟四。步驟三焊縫剪切控制；飛剪焊縫位置跟蹤如圖4所示，焊縫檢測儀對焊縫進行檢測並發送給工藝控制板 6。圖中1#-5#表示1-5號軋機，兩個機架間距離為4000毫米，焊縫檢測儀與1#軋機之間的距離為Li，V1-V6分別表示帶鋼在Ll位置、1-5號軋機位置的速度。2#焊縫檢測儀對帶鋼的焊縫進行檢測，並且將檢測結果發送至工藝控制板6，當焊縫到來時，工藝控制板6根據2#焊縫檢測儀發送的焊縫檢測結果，進行焊縫跟蹤，當焊縫到達飛剪4前時，工藝控制板6向傳動控制系統2的傳動控制板201發出指令，傳動控制系統2通過電機5驅動飛剪4啟動加速，然後進行剪切，工藝控制板6通過絕對值編碼器 3對剪刃位置進行實時跟蹤，剪切完畢後，工藝控制板6控制傳動控制系統2將剪刃定位到 139°剪切等待位置，如果等待下一次焊縫剪切，返回步驟二，否則，結束。步驟四，分卷剪切控制；當生產要求將大鋼卷分為小鋼卷時，自動化控制系統1向工藝控制板6發出分卷剪切模式信號、軋線速度及分卷長度。當工藝控制板6經計算帶鋼達到分卷長度時，工藝控制板6向傳動控制系統2的傳動控制板201發出指令，傳動控制系統2通過電機5驅動飛剪 4啟動加速，然後進行剪切，工藝控制板6通過絕對值編碼器3對剪刃位置進行實時跟蹤，剪切完畢後，工藝控制板6將剪刃定位到139°剪切等待位置，如果等待下一次焊縫剪切，返回步驟二，否則，結束。
權利要求1. 一種冷連軋帶鋼飛剪控制系統，其特徵在於，包括自動化控制系統、傳動控制系統、 電機、工藝控制板和絕對值位置編碼器；傳動控制系統內設有傳動控制板，傳動控制系統驅動電機，電機連接飛剪；自動化控制系統通過串行通訊接口與工藝控制板進行通訊，工藝控制板和傳動控制板通過背板總線進行通訊，工藝控制板根據自動化控制系統發出的信號控制傳動控制板，實現剪刃的定位、焊縫剪切和分卷剪切；工藝控制板通過絕對值編碼器接口與絕對值編碼器連接，絕對值編碼器連接於飛剪的轉鼓軸上，絕對值位置編碼器對飛剪剪刃位置在0-360度進行連續檢測， 將檢測結果輸出給工藝控制板，形成閉環；所述的傳動系統和工藝控制板通過AC380V交流電源外部供電； 所述的工藝控制板和傳動控制板集成在一個機箱中； 所述的工藝控制板為西門子公司工藝控制板T400。
專利摘要本實用新型公開了一種冷連軋帶鋼飛剪控制系統，包括自動化控制系統、傳動控制系統、電機、工藝控制板和絕對值位置編碼器；傳動控制系統內設有傳動控制板，傳動系統驅動電機，電機連接飛剪；自動化控制系統與工藝控制板之間進行通訊，工藝控制板和傳動控制板之間進行通訊，工藝控制板根據自動化控制系統發出的信號控制傳動控制板，實現剪刃的定位、焊縫剪切和分卷剪切；工藝控制板通過絕對值編碼器接口與絕對值編碼器連接，絕對值編碼器連接於飛剪的轉鼓軸上。本實用新型提高控制系統可靠性和控制精度，提高了剪刃位置控制精度和位置控制手段，並且降低了成本。
文檔編號G05B19/18GK202126610SQ20112026155
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月22日 優先權日2011年7月22日
發明者劉松斌, 周亞寧, 朱聞江, 肖鐵妹, 陳小磊, 顏文華 申請人:北京金自天正智能控制股份有限公司