熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法
2023-05-19 12:12:01 2
專利名稱：熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法
技術領域：
本發明涉及一種熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法，特別是2250mm熱 軋線精軋機組接軸的自動定位一次完成技術。
背景技術：
2250mm熱軋生產線是一條自動化程度很高，國內領先、國際一流的熱卷板生產線。 其精軋機組在換輥啟動過程中必須首先要進行接軸定位才能抽出工作輥，在推入新的工作 輥的過程中接軸扁槽偏差不能超過士3° ；在精軋機停車和啟動自動換輥的過程中都能啟 動接軸自動定位，操作人員亦可通過操作畫面進行手動操作。
背景技術：
存在問題是精軋機 組F1-F7接軸定位經常出現重複定位和定位不準的情況，既延長了換輥時間又增加了能 耗，影響了正常的換輥節奏及產量。
背景技術：
接軸定位過程如下在啟動接軸定位後(自動停車、啟動自動抽輥或手 動啟動)，接軸開始轉動，在檢測到定位限位後啟動自動定位控制，再次檢測到定位限位信 號並且接軸停止轉動則接軸定位完成。如果檢測到定位限位而接軸沒有停住，或沒有檢測 到定位限位接軸停止轉動，則自動定位控制失敗，系統會自動再此啟動接軸定位。如果兩次 都未完成接軸定位，則必須手動進行接軸定位，自動抽輥也必須改為手動抽輥。接軸定位速度輸出特性為，首先是第一步驟速度控制(stepl)，在啟動接軸自動 定位後，速度輸出為接軸定位設定最低轉速7r/min ；當檢測到定位限位信號時啟動第二步 驟速度控制(step2)，首先接軸加速到接軸定位最高轉速20r/min，當角度偏差大於一定數 值時，按照一階響應特性函數進行減速；當角度偏差小於一定數值時，承接一階響應特性函 數，轉換為線性減速，直到角度偏差為零，接軸停止轉動。減速特性函數為當角度偏差D彡K2 a時角速度輸出函數為《 = KD當角度偏差>K2 a時角速度輸出函數為63 = V2oD-a2其中，D為角度偏差值K為控制增益參數(常數)a為角加速度(度/秒2)，是通過軋機加速度(m/s2)設定來進行換算的。其中軋 機速度大於等於0. 25m/s時，加速度為0. 75m/s2，當小於0. 25m/s時為0. 083m/s2接軸自動定位控制方式為，首先控制目標角度為360度，接軸旋轉反饋角度由主 電機絕對值編碼器進行計算。主電機絕對值編碼器反饋數值為每周的脈衝數，從-32576到 +32576。所以，每旋轉一周，脈衝數變化一個周期。首先要把反饋的脈衝數，通過一定的算 法折算為角度數值，再經過一個角度累加的積分運算，得出當前反饋角度值。通過當前角度 反饋值與控制目標角度值360度的差值，來進行自動定位控制速度輸出的計算依據，當角 度偏差為零時，接軸停止轉動。
實際速度輸出為工作輥轉速(m/s)，輸出方式為角速度(r/min)輸出根據二級下 發上、下工作輥平均輥徑換算為工作輥速度輸出參數，發送給主電機傳動系統。經過對控制程序和0DG(在線數據採集)數據曲線的分析，接軸自動定位存在問題 的根源與二級下發輥徑數值有關。通過上述速度輸出方式可知，實際輸出的轉速為工作輥 轉速(m/s)，較接軸角速度(r/min)特性一定的偏移。當下發輥徑較實際輥徑偏小時(比如， 輥耗較大等)，工作輥速度輸出偏小，角度偏差很小時，接軸停止轉動，定位限位未檢測到， 則定位失敗，及「欠定位」的問題；反之，如果下發輥徑較實際輥徑偏大，則工作輥輸出偏大， 當角度偏差為零時，接軸殘餘速度較大，電機絕對值編碼器反饋脈衝有很小的數值浮動，則 儘管定位限位已經得電，但系統判斷接軸仍未停止轉動，則再次啟動自動定位控制，即「過 定位」問題。「欠定位」和「過定位」均造成重複定位，而重複定位往往解決不了問題，從而使 自動接軸定位失敗，不得不啟動手動定位，同時中斷自動抽輥。
發明內容
本發明目的是提供一種熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法，防止出現 「欠定位」和「過定位」，加快換輥速度，節省換輥時間，儘快正常生產，解決背景技術中存在 的上述問題。本發明的技術方案是熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法包含如下步驟當接軸轉動一周檢測 到定位限位時，並且PLC(可編程控制器)單掃描周期內主電機絕對值速度編碼器反饋脈衝 數變化數小於等於設定值時，則判定接軸定位成功，中斷接軸定位運行，輸出速度參考值為 零，解決定位限位得電而軋機存在殘餘速度造成「過定位」問題；當PLC(可編程控制器)單掃描周期內主電機絕對值編碼器反饋脈衝變化數小於 等於設定值時，如果此時仍未檢測到定位限位信號，則強制軋機運行，對限位信號進行「搜 索」；如果檢測到定位限位得電，則立即將軋機速度參考值輸出切換為零，當滿足「過定位」 條件時同時終止接軸定位運行，解決由於工作輥轉動基本停止，而並未檢測到定位限位造 成「欠定位」問題。所說的PLC(可編程控制器)單掃描周期範圍是0. 01-0. 05秒。當接軸轉動一周檢測到定位限位時，並且PLC單掃描周期內(0.01-0.05秒)主 電機絕對值速度編碼器反饋脈衝數變化數在2-5時，則判定接軸定位成功，中斷接軸定位 運行，輸出速度參考值為零，解決定位限位得電而軋機存在殘餘速度造成「過定位」問題；當PLC單掃描周期內(0. 01-0. 05秒)主電機絕對值編碼器反饋脈衝變化數在 30-50時，如果此時仍未檢測到定位限位信號，則強制軋機以0. 002-0. 0005m/s的速度運 行5-10秒鐘，對限位信號進行「搜索」；如果檢測到定位限位得電，則立即將軋機速度參考 值輸出切換為零，當滿足「過定位」條件時同時終止接軸定位運行，解決由於工作輥基本轉 動停止轉動，而並未檢測到定位限位造成「欠定位」問題。「過定位」問題主要是定位限位得電而軋機存在殘餘速度，定位限位得電，則表明 接軸已經運行到位，單掃描周期內絕對值速度編碼器反饋脈衝數變化在2-5時，則表明軋 機已經基本停穩。「欠定位」問題主要是由於工作輥基本轉動停止轉動，而並未檢測到定位限位，當CN 101837372 A
說明書
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PLC單掃描周期內主電機絕對值編碼器反饋脈衝變化數為30-50時，則表明接軸輸出轉速基本為零，此時如果沒有檢測到定位限位信號，則必須對定位限位進行「搜索」。「欠定位」和「過定位」是相互關聯的；當「欠定位」情況下「搜索」到定位限位時， 軋機開始停止轉動；當此情況下滿足單掃描周期內主電機絕對值編碼器脈衝變化數在2-5 時，同樣會中斷接軸自動定位運行。本發明的有益效果是防止出現「欠定位」和「過定位」，加快換輥速度，節省換輥 時間，儘快正常生產，經濟效益顯著；以每個班平均換輥兩次計算，通過0DG數據可知，一臺 軋機重複接軸定位多耗時30秒左右，每天三個班由於接軸定位問題影響的時間約為3分 鍾。一年按310天作業時間計算，則影響時間為310*3 = 930 (分鐘)，則影響時間折算成 天為=930/60/24 = 0. 646(天)。按當前日產15000噸計算，則影響產量為15000*0. 646 = 9690 (噸)。按每噸創造效益150元計算，則可增加效益為9690*150 = 145. 35 (萬元)。以下通過實施例對本發明作進一步說明。熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法包含如下步驟當接軸轉動一周檢測 到定位限位時，並且PLC單掃描周期內主電機絕對值速度編碼器反饋脈衝數變化數小於等 於設定值時，則判定接軸定位成功，中斷接軸定位運行，輸出速度參考值為零，解決定位限 位得電而軋機存在殘餘速度造成「過定位」問題；當PLC單掃描周期內主電機絕對值編碼器反饋脈衝變化數小於等於設定值時，如 果此時仍未檢測到定位限位信號，則強制軋機運行，對限位信號進行「搜索」;如果檢測到定 位限位得電，則立即將軋機速度參考值輸出切換為零，當滿足「過定位」條件時同時終止接 軸定位運行，解決由於工作輥基本轉動停止轉動，而並未檢測到定位限位造成「欠定位」問 題。更具體的步驟「過定位」問題主要是定位限位得電而軋機存在殘餘速度；1、定位限位得電，則表明接軸已經運行到位；2、單掃描周期內絕對值速度編碼器反饋脈衝數變化小於3時，則表明軋機已經基 本停穩；單掃描周期內反饋脈衝數為3時，對應的接軸轉動速度(m/s)輸出計算如下
360 ltd5nifd. … ^nX65536 Xi60"°-°5 = 16384 鄉⑴山其中，v為工作輥轉速(m/s)n為單掃描周期內變化的脈衝數d為上、下工作輥下發輥徑平均值所以當n = 3 時，31 取 3. 141593 時，v = 0. 00306d一般輥徑在0. 8m左右，當d = 0. 8m時，則工作輥輸出轉速為v = 0. 00306X0. 8 ^0. 00245m/s，則基本可判定工作輥已經停穩；限位自身檢測口徑在10mm以 上，此時中斷接軸定位運行可保證定位完成。「欠定位」問題主要是由於工作輥基本轉動停止轉動，而並未檢測到定位限位；1、當PLC單掃描周期內主電機絕對值編碼器反饋脈衝變化數為40時，根據公式 (1)對應的軋機速度值為
5
v =5X40X 3.141593 X 0.8/16384 ≈0.03068 (m/s)軋機設定的加速度值為0. 75m/s2,由速度輸出函數可知當角度小於某某度時，速 度輸出線性輸出，軋機按照設定的加速度進行減速。所以單掃描周期內的速度變化值為 0. 75X0. 05 = 0. 0375m/s > 0. 03068m/s ；當單掃描周期內絕對值編碼器變化數值小於60時，根據角度輸出特性，及現場檢 測滯後，此時，此時應該檢測到定位限位信號。所以當單掃描周期內絕對值編碼器變化數值 小於40時，則必須對定位限位進行「搜索」；2、當檢測到定位限位時，單掃描周期內(0.05秒)速度參考值從0.003m/s，切換 到Om/s。軋機設定的加速度為0. 083m/s，單掃描周期內最大速度變化值為0. 083X0. 05 = 0. 00415m/s > 0. 003m/s,因此，速度參考值從0. 003m/s單掃描周期內切換到Om/s可行；3、「欠定位」和「過定位」是相互關聯的；當「欠定位」情況下「搜索」到定位限位時， 軋機開始停止轉動；當此情況下滿足單掃描周期內主電機絕對值編碼器脈衝變化數小於3 時，同樣會中斷接軸自動定位運行本實施例採用2250mm熱軋線自動化控制系統中的日本TMEIC公司的V-TOOL PLC 編程軟體，主要的程序結構如下1)主電機脈衝反饋單掃描周期內變化量的計算方法；主電機反饋的是周期性脈衝，從-32576到+32576，PLC 一個掃描周期是0. 05秒， 在一個掃描周期內變化的脈衝數應該是單個掃描周期前後的差值。但是需要考慮到一種臨 界狀態，掃描前後從一個特別大的正脈衝數(+32576附近)階躍到一個特別小的負脈衝數 (-32576)。因此需要一種計算單掃描周期內脈衝數變化的算法。2)剎車」功能比較模塊的設計；根據單掃描周期內反饋的脈衝變化數，設計一個比較模塊，單反饋脈衝變化數小 於3時，輸出1。3) 「剎車」功能聯鎖條件的設計接軸定位需要考慮的聯鎖條件首先要考慮安全，保證在急停情況下仍能立即停 車。利用接軸定位完成進行聯鎖的自鎖復位，接軸定位手動操作也能解除自鎖聯鎖條件。將 輸出的反點並聯到接軸定位的運行聯鎖中。4) 「搜索」功能比較模塊的設計如果當單掃描周期內變化的脈衝數小於40時，並且此時接軸為減速運行狀態，則 停止接軸減速，保持0. 003m/s的速度搜索限位開關信號5秒。如果搜索到限位信號，則立 即接軸速度輸出切換為0。5) 「搜索」功能輸出命令設計「搜索」功能輸出首先同樣是考慮安全，在急停情況下必須立即停車。「搜索」功能 必須在接軸定位運行信號正常的前提下進行，如果滿足「搜索」條件，則門信號輸出切斷原 有的功能塊速度輸出，而保持0. 03m/s的速度進行5秒鐘的搜索。
權利要求
一種熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法，其特徵在於包含如下步驟當接軸轉動一周檢測到定位限位時，並且PLC單掃描周期內主電機絕對值速度編碼器反饋脈衝數變化數小於等於設定值時，則判定接軸定位成功，中斷接軸定位運行，輸出速度參考值為零，解決定位限位得電而軋機存在殘餘速度造成「過定位」問題；當PLC單掃描周期內主電機絕對值編碼器反饋脈衝變化數小於等於設定值時，如果此時仍未檢測到定位限位信號，則強制軋機運行，對限位信號進行「搜索」；如果檢測到定位限位得電，則立即將軋機速度參考值輸出切換為零，當滿足「過定位」條件時同時終止接軸定位運行，解決由於工作輥基本轉動停止轉動，而並未檢測到定位限位造成「欠定位」問題。
2.根據權利要求1所述之熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法，其特徵在於所 說的PLC單掃描周期範圍是0. 01-0. 05秒。
3.根據權利要求2所述之熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法，其特徵在於當 接軸轉動一周檢測到定位限位時，並且PLC單掃描周期內主電機絕對值速度編碼器反饋脈 衝數變化數在2-5時，則判定接軸定位成功，中斷接軸定位運行，輸出速度參考值為零，解 決定位限位得電而軋機存在殘餘速度造成「過定位」問題；當PLC單掃描周期內主電機絕對值編碼器反饋脈衝變化數在30-50時，如果此時仍未 檢測到定位限位信號，則強制軋機以0. 002-0. 0005m/s的速度運行5—10秒鐘，對限位信 號進行「搜索」；如果檢測到定位限位得電，則立即將軋機速度參考值輸出切換為零，當滿足 「過定位」條件時同時終止接軸定位運行，解決由於工作輥基本轉動停止轉動，而並未檢測 到定位限位造成「欠定位」問題。
全文摘要
本發明涉及一種熱軋線精軋機組接軸自動定位一次完成方法，特別是2250mm熱軋線精軋機組接軸的自動定位一次完成技術。當接軸轉動一周檢測到定位限位時，並且PLC單掃描周期內主電機絕對值速度編碼器反饋脈衝數變化數小於等於設定值時，則判定接軸定位成功，中斷接軸定位運行；當PLC單掃描周期內主電機絕對值編碼器反饋脈衝變化數小於等於設定值時，如果此時仍未檢測到定位限位信號，則強制軋機運行，對限位信號進行「搜索」；如果檢測到定位限位得電，則立即將軋機速度參考值輸出切換為零，當滿足「過定位」條件時同時終止接軸定位運行。本發明的有益效果是防止出現「欠定位」和「過定位」，加快換輥速度，節省換輥時間，儘快正常生產，經濟效益顯著。
文檔編號B21B31/08GK101837372SQ20101018151
公開日2010年9月22日 申請日期2010年5月25日 優先權日2010年5月25日
發明者徐海江, 洪國柱, 甘偉, 田建嶺, 申海波, 馬冬凱 申請人:邯鋼集團邯寶鋼鐵有限公司;河北鋼鐵集團有限公司