CN102527720A - 一种冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统及其控制方法，在主要检测点设置带头位置修正传感器，开卷电机连接编码器，多个操作台上设置模式选择器，PLC内建立三段张力选择程序张力表和带头位置计算程序。矫直机投入时，通过自动控制系统限制开卷、剪切和卷取电机的最大速度，使其与多辊矫直机和张力辊最大速度保持一致，保证带钢板型的修正效果；矫直机不投入时，通过自动控制使其达到辅助穿带、运行脱开的目的，延长矫直辊使用周期，减少费用支出，提高带多辊矫直机的重卷机组产能。可提高带钢生产准备时间70%以上，机组能耗降低50%，矫直辊和张力辊的修磨比例降低10%，重卷矫直机组设计产能提升30%-40%。

Description

一种冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统及其控制方法

技术领域

本发明属于轧钢工艺领域，尤其涉及一种带有多辊矫直机的冷轧重卷生产线可进行速度切换的多辊矫直机投入和切除控制系统及其控制方法。

背景技术

重卷生产线是冷轧带钢生产中重要的生产工序，其主要功能是对上道工序的冷轧带钢进行剪边涂油和分切处理。近年来部分企业在重卷生产线上安装了多辊矫直机，用于改善来料板型缺陷，并取得了较好的效果。但在应用过程中也存在着一些问题，具体缺陷如下：

1、由于多辊矫直机矫直辊的直径较小（一般在40-60毫米），因此多辊矫直机的最大速度一般只能达到180米/分钟；而开卷机、切边圆盘剪和卷取机的最大线速度可以设计到400-500米/分钟，矫直机与重卷线上的其他设备存在着严重的速度不匹配的问题，因此现有带多辊矫直机的重卷生产线设计的最大生产速度由于受矫直机的限制，只能达到180米/分钟，因而极大影响了重卷线机组的产能。

2、由于来料板型问题相对较少，需要多辊矫直机投入修正板型的原料比例低于总产品的10%。而目前的重卷矫直机组的控制方式单一，无论任何情况多辊矫直机均处于运转状态。因此增加了矫直辊的磨损。同时，由于多辊矫直机的主传动电机功率较大（一般为400KW左右），即使将矫直辊打开，空载功耗也十分可观。

3、多辊矫直机的电控系统往往独立于重卷机组的电气控制系统，因此矫直辊的传动电机很难与重卷机组的开卷机、卷曲机和切边剪的线速度一致，机组会由于主要传动设备存在速度偏差产生擦划伤等产品质量问题。 

为解决上述问题，最好的方法是根据来料板形情况选择矫直机是否投入和切除，由于切除矫直机后机组可高速运转，因此可提高产能，降低消耗。然而存在以下难以解决的技术问题：

1、多辊矫直机投入时，为了保证矫直效果，防止由于多辊矫直机速度不匹配产生的带钢表面擦划伤，一般采取开卷机和卷取机双侧张力控制的模式。而不投入模式时由于多辊矫直机打开，张力辊很难分断开卷和卷取之间的张力，因此系统采用开卷张力控制模式和卷取速度控制模式的方法。带钢上线后不同模式下机组从二级系统接收的开卷和卷取的张力设定值和控制方式不同，如果切换将造成张力值错误和机组控制方式混乱。

2、两种控制模式时机组的连锁状态差别很大，同时根据带钢在机组的不同状态控制矫直机应该到达的位置，一方面操作人员很难顺利完成繁琐的操作步骤，另一方面大量的手工操作将浪费大量的生产时间。

3、由于多辊矫直机的投入和切除时机组的控制模式不同，现有带多辊矫直机模式切换的重卷生产线一般是通过带钢来料数据来判断是否使用矫直机的，这就要求机组穿带运行前必须进行模式选择，也就是说带钢上到生产线后机组的运行模式就被固定下来。在生产线运行过程中无法进行多辊矫直机的投入和不投入切换。因此对于非矫直模式下生产过程中发现的带钢板形问题无法及时投入矫直机进行处理，只能做好记录，当下次返修时进行矫直处理。因此降低了机组的运行效率，同时也增加了能源消耗。

发明内容

本发明旨在提供一种可进行速度切换的冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统及其控制方法，实现多辊矫直机在生产过程中可根据带钢板形的需要实时投入和切除，从而有效解决由于设备传动速度不协调产生的产品质量问题，充分发挥机组运行效率，提高带有多辊矫直机的冷轧重卷生产线机组产能，降低电能消耗。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统，包括开卷机、开头夹送辊、切头剪、纠偏辊、圆盘剪、1#夹送辊、前托辊、多辊矫直机、后托辊、张力辊、涂油机、2#夹送辊、分切剪、转向辊、卷取机及机组控制PLC，开卷机、卷取机、圆盘剪采用高线速度设计，其线速度设计值为矫直机线速度设计值的一倍以上；其特征在于：

在开头夹送辊、切头剪、纠偏辊、1#夹送辊、前托辊、多辊矫直机、后托辊、张力辊及上卷小车上均设有位置检测传感器；

在开头夹送辊、后托辊、张力辊后部分别对应设置入口带头位置修正传感器、中部带头位置修正传感器、后部带头位置修正传感器；

在开卷电机变频器上连接编码器；

在至少2个操作台上设置模式切换选择器或在人机接口画面即HMI画面设置模式输入按钮；

控制程序根据矫直机投入或不投入建立两种不同的机组控制模式；

在机组控制PLC内建立模式切换控制程序、三段张力表、张力查询和选择程序以及带头位置计算程序；

所述各位置检测传感器、带头位置修正传感器、编码器、模式选择器及HMI画面输入按钮分别与机组控制PLC控制系统连接。

所述三段张力选择程序张力表分别为开卷矫直机投入模式张力表、开卷矫直机切除模式张力表及卷取机投入模式张力表。

所述三段张力选择程序张力表的建立原则是，每个张力表中都根据带钢厚度H，建立0.3mm≤H＜0.5mm、0.5mm≤H＜0.8mm、0.8mm≤H＜1.0mm、1.0mm≤H＜1.5mm、1.5mm≤H＜2.0mm、2.0mm≤H＜2.5mm、2.5mm≤H＜3.0mm七个厚度级别，并对应七个厚度级别将带钢宽度从800-1500mm范围内、每间隔100 mm为一个规格，划分为七个厚度级别，设定49种单位张力。

一种利用上述冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统的控制方法，其特征在于，所述多辊矫直机控制模式切换的步骤为：

（1）、系统启动后，机组控制PLC通过网络监测与其相连接的各传动设备的状态，判断机组是否具备模式切换条件；当各传动设备的速度和张力全部为零时具备模式切换条件，否则为不具备条件，继续重新判断；

（2）、切换条件具备后，操作人员将设置在多辊矫直机和机组操作台上的模式选择器同时选择到投入或不投入位置；为防止误操作，机组控制PLC控制程序产生模式选择错误快停，控制机组停机，所有传动设备被封锁；

（3）、机组控制PLC接到模式切换信号并切换后，机组对开卷机和卷取机张力设定值进行重新分配，并同时修改张力开卷机和卷取机的张力控制方式；同时机组控制PLC根据带钢位置计算程序确立的带钢实际位置激活多辊矫直机调整的自动辅助动作程序，使相关设备自动调节到预设位置，包括以下内容；

a、机组由多辊矫直机不投入模式切换到投入模式：机组控制PLC接到模式切换命令后，机组控制PLC内的张力控制程序首先重新下发开卷张力数据和卷取张力数据，并解除卷取机张力模式封锁；然后解除多辊矫直机不投入模式对多辊矫直机调整的封锁；最后下发自动命令将矫直机和其他在线辅助设备调整到对应模式状态；

b、机组由多辊矫直机投入模式切换到不投入模式：机组控制PLC张力控制程序首先重新下发开卷张力数据，封锁卷取机张力模式；其次下发自动命令，将多辊矫直机调整到对应模式状态后封锁多辊矫直机调整；最后下发自动命令，将其他在线辅助设备调整到对应模式状态；

（4）、机组控制PLC根据在线各个设备安装的传感器来判断辅助设备是否已经切换到相应模式状态，如果没有则产生快停，封锁机组运行，等待人工调整到辅助位置；

（5）、所有设备位置到达后模式切换完成，机组在新模式下运行。

所述辅助设备的动作以带钢的实际位置自动监测为基础，具体带钢位置判断控制程序为：

当钢卷上到开卷机后，机组控制PLC通过钢卷直径和测量输入部分获得钢卷外径尺寸，并传送给开卷机变频器，开卷机根据编码器的测量结果得到开卷机转动的实际圈数，并与获得的钢卷外径一起计算出带钢的实际线速度，实时传送给机组控制PLC；当带头移动到入口带头位置修正传感器的瞬间，即认为带钢到达检测零点，生成零点到达标志，并将带头实际位置标定为零；之后带钢相对零点的移动距离由机组控制PLC速度积分程序计算得出，从而确认带钢在生产线上的实际位置；计算结果到达辅助设备动作的位置后，机组控制PLC将该处的位置到达标志激活，触发相应设备的辅助动作；当带钢头部到达指定修正位置时，依据带钢位置检测传感器的实测结果，对实际带头移行距离加以标定；当带头移行距离超过机组长度，并且大于卷取机锥头圆周长度的三倍时，即认为带钢已经缠绕在卷取机上，此时机组控制PLC认定卷取机占用，带钢覆盖全机组。

本发明的有益效果为：

由于本发明将机组的控制模式设定为矫直机投入模式和矫直机不投入模式，并在操作台设立模式切换选择，操作人员可以根据机组生产带钢的板型情况，选择是否投入多辊矫直机。当选择投入矫直机模式时，通过自动控制系统限制开卷、剪切和卷取电机的最大速度设定值，使其与多辊矫直机最大速度保持一致，整个设备运转过程中多辊矫直机和张力辊投入运转，保证带钢板型的修正效果。从而避免了将需要矫直的带钢移至精整生产线处理的麻烦，实现了在一条生产线完成矫直和卷取两项工序的功效。

当无须板型修正时，操作人员选择矫直机不投入模式，多辊矫直机开口打开，张力辊穿带时当作夹送辊使用，当带钢头部到达卷取机后打开，机组建立张力后多辊矫直机前、后托辊升起，防止带钢与矫直辊接触产生的矫直辊损伤，极大延长了矫直辊的使用周期，减少了备件消耗和费用支出。

矫直机不投入模式下，机组运行过程中矫直机不运转，全线可以达到400-500米/分钟的最大生产速度，可极大提高重卷机组产量，达到提升机组产能的目的。同时由于多辊矫直机在整个生产过程中不投入使用，张力辊的使用情况亦大大改善，因此可降低张力辊的消耗，达到降低成本的目的。

实施本发明，可提高需要矫直处理的带钢生产时间达70%以上，机组能耗可降低50%，每1000吨需要矫直的带钢可节省工艺时间25小时以上，矫直辊和张力辊的修磨比例降低10%，机组设计产能提升30%-40%。

附图说明

图1为冷轧重卷生产线工艺平面布置图。

图2为冷轧重卷机组多辊矫直机控制方法切换控制过程流程图。

图3为冷轧重卷机组多辊矫直机控制方法张力控制程序图。

    图中：开卷机1、开头夹送辊2、切头剪3、纠偏辊4、圆盘剪5、1#夹送辊6、前托辊7、23辊矫直机8、后托辊9、张力辊10、涂油机11、2#夹送辊12、分切剪13、转向辊14、卷取机15、入口带头位置修正传感器16、中部带头位置修正传感器17、后部带头位置修正传感器18、开卷电机19、编码器20。

具体实施方式

本发明应用是基于重卷机组的开卷机1、圆盘剪5和卷取机15等主要设备的工艺速度远高于矫直机的工艺速度、机组可进行高低速度切换的冷轧重卷机组。

由图1可见，冷轧重卷生产线主要工艺布置依次由开卷机1、开头夹送辊2、切头剪3、纠偏辊4、圆盘剪5、1#夹送辊6、前托辊7、23辊矫直机8、后托辊9、张力辊10、涂油机11、2#夹送辊12、分切剪13、转向辊14、卷取机15、开卷电机19所组成。

本发明冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统分别在开头夹送辊2、切头剪3、纠偏辊4、1#夹送辊6、前托辊7、23辊矫直机8、后托辊9、张力辊10及上卷小车上分别增设了一个位置检测传感器。

在开头夹送辊2的后部增设了入口带头位置修正传感器16；在后托辊9后部增设中部带头位置修正传感器17；同时在张力辊10后部增设后部带头位置修正传感器18。

在开卷电机19的变频器上连接一个编码器20。

在开卷机1入口操作台、23辊矫直机8操作台以及卷取机15出口操作台上设置模式选择器或HMI画面模式输入按钮。

上述各位置检测传感器、带头位置修正传感器、编码器、模式选择器及HMI画面输入按钮分别与机组控制PLC系统连接。

控制程序根据矫直机投入或不投入建立两种不同的机组控制模式。

另外，在机组控制PLC内建立带头位置计算程序。同时，将原有由二级计算机下发的张力表改在机组控制PLC程序中，建立三段张力选择程序张力表，即开卷矫直机投入模式张力表、开卷矫直机切除模式张力表、卷取机投入模式张力表及查询和控制程序。

所述三段张力表和张力选择程序的建立原则是，每个张力表中都根据带钢厚度H，建立0.3mm≤H＜0.5mm、0.5mm≤H＜0.8mm、0.8mm≤H＜1.0mm、1.0mm≤H＜1.5mm、1.5mm≤H＜2.0mm、2.0mm≤H＜2.5mm、2.5mm≤H＜3.0mm七个厚度级别，并对应七个厚度级别将带钢宽度从800-1500mm范围内、每间隔100 mm为一个规格，划分为七个厚度级别，设定49种单位张力。钢卷上到生产线上后分配一次张力设定值。为了保证模式切换时的数据正确，当机组模式切换后重新分配一次张力设定值。

本发明冷轧重卷机组多辊矫直机控制模式切换的步骤如图2所示：

1、系统启动后，机组控制PLC通过网络监测与其相连接的各传动设备的状态，判断开卷机1、开头夹送辊2、切头剪3、纠偏辊4、圆盘剪5、1#夹送辊6、23辊矫直机8、张力辊10、2#夹送辊12和卷取机15是否具备模式切换条件；当上述传动设备的速度和张力全部为零时具备模式切换条件，否则为不具备条件，继续重新判断。

2、切换条件具备后，操作人员将设置在各操作台上的模式选择器同时选择到投入或不投入位置；为防止误操作，机组控制PLC控制程序产生模式选择错误快停，控制机组停机，所有传动设备被封锁。

3、机组控制PLC接到模式切换信号并切换后，机组控制PLC根据带钢位置计算程序确立的带钢实际位置激活23辊矫直机8调整的自动辅助动作程序，使相关设备自动调节到预设位置。其内容包括；

（1）、机组由23辊矫直机8不投入模式切换到投入模式：机组控制PLC接到模式切换命令后，机组控制PLC内的张力控制程序首先重新下发开卷张力数据和卷取张力数据，并解除卷取机15张力模式封锁；然后解除23辊矫直机8不投入模式对23辊矫直机8调整的封锁；最后下发自动命令将23矫直机8和其他在线辅助设备调整到对应模式状态。

（2）、机组由23辊矫直机投入模式切换到不投入模式：机组控制PLC张力控制程序首先重新下发开卷张力数据，封锁卷取机15张力模式；其次下发自动命令，将23辊矫直机8调整到对应模式状态后封锁23辊矫直机8调整；最后下发自动命令，将其他在线辅助设备调整到对应模式状态。

4、机组控制PLC通过各设备传感器状态判断辅助设备是否已经切换到相应模式状态，如果没有则产生快停，封锁机组运行，等待人工调整到辅助位置。

5、所有设备调整位置到达后，模式切换完成，机组在新模式下运行。

23辊矫直机8及辅助设备的具体调整方法为：

在23辊矫直机8投入模式下，根据带钢位置确定23辊矫直机8及辅助设备的调整方法为：

1、开卷机1有卷且带头位置处于中部带头位置修正传感器17前：

23辊矫直机8倾斜度不变，开口度调整到20mm,下辊顶升机构依据带钢厚度调整到预设位置；前托辊7及后托辊9落下；穿带运行后带头到达前开头夹送辊2、纠偏辊4、1#夹送辊6及矫直辊打开，带头过后关闭；张力辊10和2#夹送辊12打开。

2、开卷机1有卷且带头在中部带头位置修正传感器17至卷取机15之间：

23辊矫直机8开口度、倾斜度调整到根据带钢厚度确定的工作位置，23辊矫直机8关闭夹紧带钢,下辊顶升机构依据厚度调整到预设位置；前托辊7及后托辊9落下；穿带运行后带头到达前开头夹送辊2、1#夹送辊6、矫直辊及2#夹送辊12打开，带头过后关闭；张力辊10闭合夹紧带钢。

3、带钢头部到达卷取机15且在卷取机15上卷3圈后：

23辊矫直机8开口度、倾斜度调整到根据带钢厚度工作位置，23辊矫直机8关闭夹紧带钢,下辊顶升机构依据厚度调整到预设位置。前托辊7及后托辊9升起。开头夹送辊2、1#夹送辊6、矫直辊及2#夹送辊12关闭，穿带运行瞬间全部打开。张力辊10闭合夹紧带钢。

4、生产线上无带钢：

23辊矫直机8开口度调整到20mm,下辊顶升机构位置和倾斜度不变。前托辊7及后托辊9落下。穿带运行后带头到达前开头夹送辊2、纠偏辊4、1#夹送辊6、矫直辊、张力辊10及2#夹送辊12打开，带头过后关闭。

在23辊矫直机8不投入模式下，根据带钢位置确定23辊矫直机8及辅助设备的调整方法为：

1、开卷机1有卷且带头位置处于中部带头位置修正传感器17前：

23矫直机8开口度调整到40mm,下辊顶升机构落到-5mm高度。前托辊7及后托辊9落下。穿带运行后带头到达前开头夹送辊2、纠偏辊4、1#夹送辊6、矫直辊打开，带头过后关闭。张力辊10和夹送辊12打开。23矫直机8调整结束后调整功能被封锁。

2、开卷机1有卷且带头在中部带头位置修正传感器17至卷取机15之间：

23矫直机8开口度调整到40mm,下辊顶升机构落到-5mm高度。前托辊7及后托辊9落下。穿带运行后带头到达前开头夹送辊2、纠偏辊4、1#夹送辊6、矫直辊、张力辊10及2#夹送辊12打开，带头过后关闭。23矫直机8调整结束后调整功能被封锁。

3、带钢头部到达卷取机15且在卷取机15上卷3圈后：

23矫直机8开口度调整到40mm,下辊顶升落到零位。前托辊7及后托辊9落下。开头夹送辊2、1#夹送辊6、矫直辊、张力辊10及2#夹送辊12关闭，穿带运行瞬间全部打开。23矫直机8调整结束后调整功能被封锁。

4、生产线上无带钢：

23矫直机8开口度调整到40mm,下辊顶升落到零位。前托辊7及后托辊9落下。开头夹送辊2、1#夹送辊6、矫直辊、张力辊10及2#夹送辊12打开，穿带运行瞬间全部打开。23矫直机8调整结束后调整功能被封锁。

本发明冷轧带多辊矫直机重卷机组的辅助设备动作要以带钢的实际位置自动监测为基础，具体带钢位置判断程序为：

当钢卷上到开卷机1后，机组控制PLC通过钢卷直径和测量输入部分获得钢卷外径尺寸，并传送给开卷机1的变频器，开卷机1根据编码器20的测量结果得到开卷电机19转动的实际圈数，并与获得的钢卷外径一起计算出带钢的实际线速度，实时传送给机组控制PLC；当带头移动到入口带头位置修正传感器16的瞬间，即认为带钢到达检测零点，生成零点到达标志，并将带头实际位置标定为零；之后带钢相对零点的移动距离由机组控制PLC速度积分程序计算得出，从而确认带钢在生产线上的实际位置；计算结果到达辅助设备动作的位置后，机组控制PLC将该处的位置到达标志激活，当带钢头部到达相应位置时，依据带钢位置检测传感器的实测结果，对实际带头移行距离加以标定；当带头移行距离超过机组长度，并且大于卷取机15锥头圆周长度的三倍时，即认为带钢已经缠绕在卷取机15上，此时机组控制PLC认定卷取机15占用，带钢覆盖全机组。具体方法为：

带钢位置的检测实现：

带钢位置的检测目的是确立23矫直机8模式切换后，机组辅助设备应该切换到何种状态，是23矫直机8控制模式切换的基础。

首先，根据公式：

其中： n- 开卷电机转速，转/min;   D- 钢卷直径,mm;  i- 齿轮箱减速比;V- 开卷机线速度,m/s。

计算出带钢的线速度。然后根据公式：

直接计算出带头的移行距离S。

将带钢头部移动距离与机组各个设备的实际位置相比较，判断出机组实际带头的位置，从而给辅助设备的自动调整和张力设定值的下发打基础。

为了保证计算精度，速度积分的机组控制PLC固定速度采样周期设为5-20ms之间。由于各个设备相对零点的机械距离是固定的，因此将机组控制PLC计算的带头相对零点的移动距离与机组设备到零点的相对位置比较，即可准确的得到带头相对各个在线设备的位置。计算结果到达辅助设备动作的位置后，机组控制PLC将该处的位置到达标志激活，当自动调整程序激活时，生成相应的动作命令，为机组的设备自动动作打基础。为了确保带钢位置准确，故增加多个带钢位置检测传感器，当带钢头部到达相应位置时对实际带头移行距离加以标定。

为了保证带钢自动调整的稳定可靠运行，在开头夹送辊2、切头剪3、纠偏辊4、1#夹送辊6、前托辊7、23辊矫直机8、后托辊9、张力辊10上均设有实际位置检测传感器，用于检测机械设备的实际升降位置，并送给机组控制PLC。机组控制PLC可根据机械设备的实际位置情况确认机械设备是否执行相应的调整。为了保证自动调整过程中自动调整失败造成的设备事故，当机组控制PLC检测到机械位置没有按照要求调整到相应位置或调整时间超时的时候，机组控制PLC将产生快停命令，终止生产线运行，直到设备故障处理结束，操作人员手动调节辅助设备到正确位置后，自动调整功能方可再次启动。  

张力控制程序为（见图3）：

在在线传动设备既没有速度又没有张力情况下，允许操作人员任意进行矫直机投入和切除的模式切换，而不仅局限于上料前。切换时操作人员可以通过HMI画面或选择开关将模式信息输入机组控制PLC.切换瞬间，机组控制PLC根据输入模式状态，调用张力设定值控制程序根据在线带钢的厚度、宽度和材质重新从机组控制PLC的张力表程序中找到对应方式的张力设定值，替换模式切换前的张力设定值。同时当机组控制PLC检测到机组已切换到矫直机投入模式时，机组控制PLC通过通讯连接的方式向卷取机15的变频器接通卷取机转矩控制模式，从而接通卷取机15张力控制功能，反之封锁卷取机15变频器的转矩控制模式，关闭卷取机15张力控制，从而解决机组运行数据设定问题。

通过增设传感器和在机组控制PLC中加入带头位置计算程序来检测机组上带钢的状态，根据带钢实际位置自动发送23辊矫直机8的调整命令，将23辊矫直机8调整到不同预定位置。同时，通过机组控制PLC中与带头位置和操作模式相关的自动控制程序对线上需要动作的设备，进行自动调整。

调整结束后，如果机组为23辊矫直机8不投入模式，机组控制PLC封锁23辊矫直机8开口度、顶升机构的调解命令和相应的机组控制PLC输出值，防止该模式下23辊矫直机8的误操作对机组运行造成影响。

通过相应设备的位置检测传感器的状态，机组控制PLC检测到23辊矫直机8调整预定位置和其他辅助设备位置到达后，发“模式切换完成允许线上设备运转”的状态反馈，机组自动切换到新模式运行。

模式切换完成、操作人员起车机组以设定方式运转。

机组必须具备在线带钢位置自动监测功能，以便实时监测生产线上的带钢的位置情况。只有这样才能保证后续设备的自动切换成为可能。

重卷生产线主要的带钢位置自动监测判断状态分为开卷占用、带头位置、卷取占用和带钢机组覆盖四部分。

开卷占用的判断原则：上卷小车带着钢卷升降到上卷高度后，移动到机组中心线，开卷锥头涨径完成，我没认为开卷机已经有钢卷，即开卷占用，开卷缩径后该信号消失。

带头位置判断的原则：当开卷已经有带钢但没有到达卷取机15时，带钢头部在机组的位置主要由开卷机1向前驱动的，带头向前运动的距离实际上等于开卷电机19线速度的积分。因此通过积分长度和机械设备的实际位置比较，就不难确认带钢与机械位置的相对关系，从而实现带钢位置监测。

卷取占用判断的原则：根据带头位置判断原则，当带头移行距离超过机组长度，并且多于卷取机锥头圆周长度的三倍，即认为带钢已经缠绕在卷取机上，称为卷取占用。

带钢机组覆盖的原则：当开卷占用、卷取占用且机组没有带头的状态即认为机组带钢已经占用。

Claims (5)

1.一种冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统，包括开卷机、开头夹送辊、切头剪、纠偏辊、圆盘剪、1#夹送辊、前托辊、多辊矫直机、后托辊、张力辊、涂油机、2#夹送辊、分切剪、转向辊、卷取机及机组控制PLC，开卷机、卷取机、圆盘剪采用高线速度设计，其线速度设计值为矫直机线速度设计值的一倍以上；其特征在于：

在开头夹送辊、切头剪、纠偏辊、1#夹送辊、前托辊、多辊矫直机、后托辊、张力辊及上卷小车上均设有位置检测传感器；

在开头夹送辊、后托辊、张力辊后部分别对应设置入口带头位置修正传感器、中部带头位置修正传感器、后部带头位置修正传感器；

在开卷电机变频器上连接编码器；

在至少2个操作台上设置模式切换选择器或在人机接口画面即HMI画面设置模式输入按钮；

控制程序根据矫直机投入或不投入建立两种不同的机组控制模式；

在机组控制PLC内建立模式切换控制程序、三段张力表、张力查询和选择程序以及带头位置计算程序；

所述各位置检测传感器、带头位置修正传感器、编码器、模式选择器及HMI画面输入按钮分别与机组控制PLC控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统，其特征在于，所述三段张力选择程序张力表分别为开卷矫直机投入模式张力表、开卷矫直机切除模式张力表及卷取机投入模式张力表。

3.根据权利要求1所述的冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统，其特征在于，所述三段张力选择程序张力表的建立原则是，每个张力表中都根据带钢厚度H，建立0.3mm≤H＜0.5mm、0.5mm≤H＜0.8mm、0.8mm≤H＜1.0mm、1.0mm≤H＜1.5mm、1.5mm≤H＜2.0mm、2.0mm≤H＜2.5mm、2.5mm≤H＜3.0mm七个厚度级别，并对应七个厚度级别将带钢宽度从800-1500mm范围内、每间隔100 mm为一个规格，划分为七个厚度级别，设定49种单位张力。

4.一种利用权利要求1所述的冷轧重卷机组多辊矫直机控制系统的控制方法，其特征在于，所述多辊矫直机控制模式切换的步骤为：

（1）、系统启动后，机组控制PLC通过网络监测与其相连接的各传动设备的状态，判断机组是否具备模式切换条件；当各传动设备的速度和张力全部为零时具备模式切换条件，否则为不具备条件，继续重新判断；

（2）、切换条件具备后，操作人员将设置在多辊矫直机和机组操作台上的模式选择器同时选择到投入或不投入位置；为防止误操作，机组控制PLC控制程序产生模式选择错误快停，控制机组停机，所有传动设备被封锁；

（3）、机组控制PLC接到模式切换信号并切换后，机组对开卷机和卷取机张力设定值进行重新分配，并同时修改张力开卷机和卷取机的张力控制方式；同时机组控制PLC根据带钢位置计算程序确立的带钢实际位置激活多辊矫直机调整的自动辅助动作程序，使相关设备自动调节到预设位置，包括以下内容；

a、机组由多辊矫直机不投入模式切换到投入模式：机组控制PLC接到模式切换命令后，机组控制PLC内的张力控制程序首先重新下发开卷张力数据和卷取张力数据，并解除卷取机张力模式封锁；然后解除多辊矫直机不投入模式对多辊矫直机调整的封锁；最后下发自动命令将矫直机和其他在线辅助设备调整到对应模式状态；

b、机组由多辊矫直机投入模式切换到不投入模式：机组控制PLC张力控制程序首先重新下发开卷张力数据，封锁卷取机张力模式；其次下发自动命令，将多辊矫直机调整到对应模式状态后封锁多辊矫直机调整；最后下发自动命令，将其他在线辅助设备调整到对应模式状态；

（4）、机组控制PLC根据在线各个设备安装的传感器来判断辅助设备是否已经切换到相应模式状态，如果没有则产生快停，封锁机组运行，等待人工调整到辅助位置；

（5）、所有设备位置到达后模式切换完成，机组在新模式下运行。

5.根据权利要求4所述的冷轧重卷机组多辊矫直机控制方法，其特征在于，辅助设备的动作以带钢的实际位置自动监测为基础，具体带钢位置判断控制程序为：

当钢卷上到开卷机后，机组控制PLC通过钢卷直径和测量输入部分获得钢卷外径尺寸，并传送给开卷机变频器，开卷机根据编码器的测量结果得到开卷机转动的实际圈数，并与获得的钢卷外径一起计算出带钢的实际线速度，实时传送给机组控制PLC；当带头移动到入口带头位置修正传感器的瞬间，即认为带钢到达检测零点，生成零点到达标志，并将带头实际位置标定为零；之后带钢相对零点的移动距离由机组控制PLC速度积分程序计算得出，从而确认带钢在生产线上的实际位置；计算结果到达辅助设备动作的位置后，机组控制PLC将该处的位置到达标志激活，触发相应设备的辅助动作；当带钢头部到达指定修正位置时，依据带钢位置检测传感器的实测结果，对实际带头移行距离加以标定；当带头移行距离超过机组长度，并且大于卷取机锥头圆周长度的三倍时，即认为带钢已经缠绕在卷取机上，此时机组控制PLC认定卷取机占用，带钢覆盖全机组。

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