CN102489544B - 用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法，其特征是当开卷机上剩余带钢长度COIL小于某个设定值时，便启动一个带尾减速定位过程，减速定位开始后便一直检测开卷机上剩余带钢长度COIL，并实时调整定位设定值SETP，定位剩余距离POS也会不断调整，其中POS等于SETP-DIS，定位剩余距离POS对应产生定位速度Vpos，当POS逐渐减小变为零时，Vpos也会跟随逐渐减小变为零，因此当定位剩余距离POS变为零时，机组停车，剪切带尾，至此冷轧处理线开卷机高速甩尾完毕。本发明具有很高的安全性和可靠性，可以保证冷轧处理线开卷机机组的连续生产能力和年产量。

Description

用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法

技术领域

本发明涉及开卷机领域，特别是涉及一种用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法。

背景技术

冷轧处理线机组作为连续生产线，采用了高度自动化的控制系统，能够自主完成很多动作，大大减轻了操作人员的劳动强度。入口开卷机在单卷带钢生产结束后能够高速自动甩尾，使得操作人员可以将更多的精力专注于机组生产的其它问题。

高速甩尾需要完成两个目标：一是带尾能够及时停车，保证带尾能够可靠地停在分切剪前或焊机前；二是能够使得机组的减速尽可能晚地进行，以保证生产效率和入口活套的套量。

目前冷轧处理线开卷机一般采用双开卷上下通道的布置方式，通过焊机焊接带钢以保证生产线的连续运行。机组入口段工艺操作主要有上卷、切头、带头到等待位、带头到焊机、焊接、建张运行、甩尾、停车、切尾、带尾到焊机等主要步骤。在这些步骤中，开卷机甩尾具有至关重要的作用，是机组连续运行的关键。

传统的甩尾可以采用限速法，即当开卷机上剩余带钢长度小于X1米时，将速度设定值降低为V1；当开卷机上剩余带钢长度小于X2米时，将速度设定值再次降低为V2；这种阶梯状的速度调节，在一些工艺要求不高的场合可以采用，但存在生产效率不高，安全可靠性不够的缺点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法，以克服现有技术存在的缺陷。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法，具体是：当开卷机上剩余带钢长度COIL小于某个设定值时，便启动一个带尾减速定位过程，减速定位开始后便一直检测开卷机上剩余带钢长度COIL，并实时调整定位设定值SETP，定位剩余距离POS也会不断调整，其中POS等于SETP-DIS，定位剩余距离POS对应产生定位速度Vpos，当POS逐渐减小变为0时，Vpos也会跟随逐渐减小变为0，因此当定位剩余距离POS变为零时，机组停车，剪切带尾，至此冷轧处理线开卷机高速甩尾完毕。

在高速甩尾减速定位过程中涉及到的参数有R_PT、OFFS和POS，其中：R_PT为同步光栅到双层剪的距离，现场调试的时候该距离值用卷尺实际测量得到；OFFS为需要剪切的带尾长度，其由HMI画面或Level2计算机系统设定的废料片数*HMI画面或Level2计算机系统设定的每片废料长度得到：POS为定位剩余距离，其由定位设定值SETP减去1号张力辊码盘记录的带钢走过的距离DIS得到。

所述定位设定值SETP调整的目标是保证定位剩余距离POS的值始终处于COIL+OFFS的值加减容差的范围内。

在带尾甩过同步光栅时，对定位剩余距离进行最后一次同步修正，从而使得带尾最终停在双层剪前的距离准确可控。

所述定位速度Vpos可以由以下公式得到：

$\sqrt{2*A_m*[\mathrm{POS}-\frac{A_m*T_{\mathrm{pulse}}^2}{24}+\frac{{(A_m+A_f)}^3}{6*\frac{A_m^2}{T_{\mathrm{pulse}}^2}}]}=V_{\mathrm{pos}}$

式中：Am为加速度设定值；Af为加速度实际值；Tpulse为圆角时间设定值；POS为定位剩余距离；Vpos为定位速度。

本发明与现有技术相比具有以下的主要有益效果：

其一.在定位过程中，对定位设定值进行实时调整，保证定位剩余距离始终处于一个可靠的容差范围之内，从而得到一个比较准确的能够产生定位速度的定位剩余距离值；

其二.在带尾甩过同步光栅时，对定位剩余距离进行最后一次同步修正，可以使得带尾最终停在双层剪前的距离准确可控，为后续的带尾自动剪切做好准备；

其三.通过定位剩余距离进行最优化的减速，从而使得机组减速可以尽可能晚地进行，保证入口活套的套量在充满的状态，从而保证酸洗头部甩尾完毕带头头尾焊接时酸洗段不减速不停机，提高了生产效率。

本发明通过在鞍钢1450mm冷轧生产线工程酸洗轧机联合机组的实验得知，甩尾完毕后待剪切的带尾长度和设定值的误差在0.05～0.08m之间，采用高速甩尾后，由于头部焊接导致酸洗段停机的概率减少到0.43％左右。现场运行情况表明此方法具有很高的安全性和可靠性，可以保证机组的连续生产能力和年产量。

附图说明

图1是本发明冷轧处理线开卷机高速甩尾的机组布置典型示意图。

图2是本发明冷轧处理线开卷机高速甩尾的定位设定值调整的控制程序流程示意图。

图3是本发明冷轧处理线开卷机高速甩尾的最后一次同步调整的控制程序流程示意图。

图4是本发明冷轧处理线开卷机高速甩尾的过程中定位设定值调整的PDA记录示意图。

图5是本发明冷轧处理线开卷机高速甩尾的最后一次同步调整的PDA记录示意图。

图6是本发明冷轧处理线开卷机高速甩尾减速过程的PDA记录示意图。

图中：1.开卷机；2.同步光栅；3.带尾停止的最终位置；4.双层剪；5.1号张力辊。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。

实施例1.用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法

该方法是：当开卷机上剩余带钢长度COIL小于某个值(一般设定为250米)时，便启动一个带尾减速定位过程，减速定位开始后便一直检测开卷机上剩余带钢长度COIL，并实时调整定位设定值SETP，因为定位开始后带钢走过的实际距离DIS由1号张力码盘实时记录，所以调整定位设定值SETP，定位剩余距离POS(POS＝SETP-DIS)也会不断调整；当带尾甩过同步光栅时，进行最后一次定位设定值同步调整，当定位剩余距离POS变为零时，机组停车，剪切带尾，甩尾完毕。

本实施例提供的上述用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法，其步骤包括：

1.确定高速甩尾涉及到的重要参数：

R_PT为同步光栅到双层剪的距离，现场调试的时候该距离值可以用卷尺实际测量。

OFFS为需要剪切的带尾长度，其由以下公式得到：HMI画面或Level2计算机系统设定的废料片数*HMI画面或Level2计算机系统设定的每片废料长度；

POS为定位剩余距离，其由以下公式得到：定位设定值SETP-1号张力辊码盘记录的带钢走过的距离DIS。

2.高速甩尾过程中的定位设定值调整：

高速甩尾控制的精髓在于定位设定值SETP的不断调整，定位设定值调整的目标是保证定位剩余距离POS的值始终处于COIL+OFFS的值加减ERRM(容差，一般设为0.5～1.0米，根据现场情况可调)范围内。开卷机上剩余带钢长度COIL为250米时开始定位，如果定位开始时开卷机上剩余的实际带钢长度恰恰就是250米，则根本就不需要调整；但实际上定位开始时开卷机上剩余的实际带钢长度COIL不一定就是250m，可能小于250米也可能大于250米，故需要对定位设定值进行修正；钢卷外径DIA由传动(假设工程配置西门子传动，此处指T400工艺控制板)计算，此计算本身是个复杂的不断修正的过程，而开卷机上剩余带钢长度与钢卷外径是成正比例的，因此开卷机上剩余的带钢长度COIL也在不断修正，定位设定值因此会不断地调整，从而可以保证定位剩余距离POS始终处于COIL+OFFS的值加减ERRM范围内。

其方法是：参见图3，具体调整过程如下，对开卷机1上剩余带钢长度COIL及需要剪切的带尾长度OFFS之和(定义为ADD)跟定位剩余距离POS进行比较，如果两者比较在容差ERRM范围之内，则不需要调整。如果两者比较超出了容差ERRM的范围，则需要对定位设定值进行调整，如果ADD大于POS，则将当前定位设定值加一个修正值ADD-POS作为新的定位设定值；如果ADD小于POS，则将当前定位设定值减一个修正值ADD-POS作为新的定位设定值。定位剩余距离POS等于定位设定值SETP减去1号张力辊码盘记录的带钢走过的距离DIS，由于DIS是一个测量值，反映了带钢实际走过的距离，该值是准确无误的，故将定位设定值SETP调整后，定位剩余距离POS跟着也会调整，从而保证定位剩余距离POS始终处于ADD的值加减ERRM范围内，即定位剩余距离POS始终跟随开卷机上的剩余带钢长度COIL，随着生产过程的进行，开卷机上的钢卷外径DIA逐渐减小，剩余带钢长度COIL也逐渐减小，定位剩余距离POS也会逐渐减小，机组速度也会逐渐减小直至速度变零停车，在第4步中我们再讨论如何根据POS值进行速度的最优化处理。

3.高速甩尾的最后一次同步调整：

其方法是：参见图4，当带尾甩过同步光栅时，进行最后一次设定值同步调整，目的是让停在分切剪前的带尾长度准确可控。在带尾甩过同步光栅2时，先对同步光栅距离双层剪的长度R_PT及需要剪切的带尾长度OFFS之差(定义为SUB)跟定位剩余距离POS进行比较，如果两者不等的话，需要将定位设定值进行最后一次调整，如果SUB大于POS，则将当前定位设定值加一个修正值SUB-POS作为新的定位设定值；如果SUB小于POS，则将当前定位设定值减一个修正值SUB-POS作为新的定位设定值，即经过该调整后，带尾甩过同步光栅时定位剩余距离恰恰等于R_PT-OFFS，从而可以使得机组停车时，带尾停在分切剪前的距离恰好为OFF值，为后续的带尾剪切做好准备。

4.高速甩尾中遵循的减速公式：

减速曲线可以从基本物理公式V²＝2AΔS推导得出，考虑平滑距离和圆角时间的影响，将定位剩余距离POS做一个补偿处理，得出以下减速公式：

$\sqrt{2*A_m*[\mathrm{POS}-\frac{A_m*T_{\mathrm{pulse}}^2}{24}+\frac{{(A_m+A_f)}^3}{6*\frac{A_m^2}{T_{\mathrm{pulse}}^2}}]}=V_{\mathrm{pos}}$

式中：Am为加速度设定值；Af为加速度实际值；Tpulse为圆角时间设定值；POS为定位剩余距离；Vpos为定位速度。

从上述减速公式可以看出，随着定位剩余距离POS的不断减小，定位速度Vpos不断减小直至变零，从而完成可靠减速停车。

综上所述，经过一个带有定位设定值不断调整过程和最后一次同步调整的减速定位之后，再遵循一个最优化的减速曲线，高速甩尾能够可靠可控的完成。

实施例2.用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法的具体应用

以鞍钢1450mm冷轧生产线工程酸洗-轧机联合机组为例，来验证本发明冷轧处理线开卷机高速甩尾控制方法的有效性。具体如下：

(1)确定高速甩尾的重要参数：

同步光栅2到双切剪4的距离R_PT为11.44m；

一般情况下，HMI画面或Level2计算机系统设定的废料片数为3片，HMI画面或Level2计算机系统设定的每片废料长度为1.1m，因此需要剪切的带尾长度OFFS为3.3m；

此工程中1号张力辊5装测速码盘，用于记录带钢走过的距离DIS；

此工程中比较容差ERRM设定为1.5m。

(2)高速甩尾过程中定位设定值调整的PDA记录如图4所示，其中：

第1条曲线为HMI画面或Level2计算机系统设定的废料片数；

第2条曲线为开卷机上剩余带钢长度COIL；

第3条曲线为定位剩余距离POS；

第4条曲线为定位设定值SETP。

从图4中可以看到，从14:57:10～14:57:20的10s时间内，经历了四次定位设定值调整，定位设定值曲线有四次跳变，定位剩余距离曲线从而也有四次跳变，经过类似的多次调整后，定位剩余距离曲线从而可以跟随开卷机上剩余带钢长度曲线而变化，从而可以验证定位设定值调整过程的有效性。

(3)高速甩尾的最后一次同步调整的PDA记录如图5所示，其中：

第1条曲线为同步光栅信号；

第2条曲线为定位剩余距离POS；

第3条曲线为定位设定值SETP。

从图5中可以看到，在14:58:44时刻带尾甩过同步光栅，此时定位剩余距离为12.17m，同步光栅距离带尾最后位置的长度R_PT及需要剪切的带尾长度OFFS之差SUB为11.44-3.3＝8.14m，而此时定位剩余距离为12.17m，两者之差为4.03m，需要进行最后一次同步调整，定位设定值跳变减小了4.07m，定位剩余距离随之从12.21跳变为8.01m，近似等于SUB值，因此可以准确完成带尾在双层剪前的定位，进而可以验证最后一次同步调整的有效性。

(4)高速甩尾的减速过程的PDA记录如图6所示，其中：

第1条曲线为定位剩余距离POS；

第2条曲线为定位速度Vpos。

从图6中可以看到，定位过程启动后，随着定位剩余距离的减小，定位速度也会遵循减速公式逐渐减小，实时地根据定位剩余距离进行减速，从而使得机组能够尽量保持高速运行，并考虑平滑距离对减速的影响，可以实现定位剩余距离变为零时，速度恰好减为零，带尾停止最终位置3跟实际相符，从而可以验证上述减速公式的有效性。

Claims (2)

1.一种用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法，其特征是当开卷机上剩余带钢长度COIL小于某个设定值时，便启动一个带尾减速定位过程，减速定位开始后便一直检测开卷机上剩余带钢长度COIL，并实时调整定位设定值SETP，定位剩余距离POS也会不断调整，其中POS等于SETP-DIS，DIS是指1号张力辊码盘记录的带钢走过的距离,定位剩余距离POS对应产生定位速度Vpos，当POS逐渐减小变为零时，Vpos也会跟随逐渐减小变为零，因此当定位剩余距离POS变为零时，机组停车，剪切带尾，至此冷轧处理线开卷机高速甩尾完毕；

所述定位速度Vpos由以下公式得到：

$\sqrt{2*A_m*[\mathrm{POS}-\frac{A_m*T_{\mathrm{pulse}}^2}{24}+\frac{{(A_m+A_f)}^3}{6*\frac{A_m^2}{T_{\mathrm{pulse}}^2}}]}=V_{\mathrm{pos}}$

式中：Am为加速度设定值；Af为加速度实际值；Tpulse为圆角时间设定值；POS为定位剩余距离；Vpos为定位速度；

高速甩尾减速定位过程中涉及到的参数有R_PT、OFFS和POS，其中：R_PT为同步光栅到分切剪的距离，现场调试的时候该距离值用卷尺实际测量得到；OFFS为需要剪切的带尾长度，其值为HMI画面废料片数*HMI画面的每片废料的长度，或Level2计算机系统设定的废料片数*Level2计算机系统设定的每片废料的长度；

所述定位设定值SETP调整的目标是保证定位剩余距离POS的值始终处于COIL+OFFS的值加减容差ERRM的范围内，其方法是：对开卷机上剩余带钢长度COIL及需要剪切的带尾长度OFFS之和即ADD跟定位剩余距离POS进行比较，如果两者比较在容差ERRM范围之内，则不需要调整；如果两者比较超出了容差ERRM的范围，则需要对定位设定值进行调整，如果ADD大于POS，则将当前定位设定值加一个修正值ADD-POS作为新的定位设定值，如果ADD小于POS，则将当前定位设定值减一个修正值ADD-POS作为新的定位设定值；由于定位剩余距离POS等于定位设定值SETP减去1号张力辊码盘记录的带钢走过的距离DIS，DIS是一个测量值，反映了带钢实际走过的距离，该值是准确无误的，故将定位设定值SETP调整后，定位剩余距离POS跟着也会调整，从而保证定位剩余距离POS始终处于ADD的值加减ERRM范围内，即定位剩余距离POS始终跟随开卷机上的剩余带钢长度COIL，随着生产过程的进行，开卷机上的钢卷外径DIA逐渐减小，剩余带钢长度COIL也逐渐减小，定位剩余距离POS也会逐渐减小，机组速度也会逐渐减小直至速度变零停车。

2.根据权利要求1所述的用于冷轧处理线开卷机高速甩尾的控制方法，其特征是在带尾甩过同步光栅时，对定位剩余距离进行最后一次同步修正，从而使得带尾最终停在分切剪前的距离准确可控，其方法是：当带尾甩过同步光栅时，进行最后一次设定值同步调整，目的是让停在分切剪前的带尾长度准确可控，在带尾甩过同步光栅时，先对同步光栅距离分切剪的长度R_PT及需要剪切的带尾长度OFFS之差，定义为SUB，然后将SUB跟定位剩余距离POS进行比较，如果两者不等的话，需要将定位设定值进行最后一次调整，如果SUB大于POS，则将当前定位设定值加一个修正值SUB-POS作为新的定位设定值；如果SUB小于POS，则将当前定位设定值减一个修正值SUB-POS作为新的定位设定值，即经过该调整后，带尾甩过同步光栅时定位剩余距离恰恰等于R_PT-OFFS，从而可以使得机组停车时，带尾停在分切剪前的距离恰好为OFFS值，为后续的带尾剪切做好准备。