CN103071682B - 防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统，所述控制系统由切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元、切头切尾剪异常切头状态识别单元以及切头切尾剪异常切头状态处理单元三个控制单元组成；所述切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元设定合适的剪刃位置脉冲数用于切头切尾剪异常切头状态的判定，所述切头切尾剪异常切头状态识别单元将实际剪刃位置脉冲数与切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元设定的剪刃位置脉冲数比较，若实际剪刃位置脉冲数大于设定的剪刃位置脉冲数，则向切头切尾剪异常切头状态处理单元发出切头切尾剪处于异常切头状态信号，切头切尾剪异常切头状态处理单元向轧机控制PLC发出启动剪刃紧急停车操作指令。

Description

防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统

技术领域

本发明属电气控制技术领域，尤其涉及棒材切头切尾剪的控制技术领域。

背景技术

马钢第三钢轧总厂棒材生产线于1998年6月投入生产，该生产线的机械设备和电控设备分别由意大利波米尼机械设备制造商(POMINI)以及瑞典ABB电气设备制造商提供，但自投产以来，该生产线6#机架后轧件切头切尾剪(简称棒材6#飞剪或棒材6#剪)时常出现在连续异常切头之后并反转的故障现象，如图1所示。由该图可知，此棒材6#剪在轧件切头时出现连续异常切头并反转的故障完全是由于ABB电气公司所提供的这种飞剪控制程序存在缺陷所致。针对棒材6#剪所存在的问题，我们曾多次与ABB电气公司联系，要求尽快对该故障现象进行处理，但得到的答复均是在现有的控制系统上无法解决。另外，就棒材6#剪所存在的问题，我们也与国内一些相关公司联系过，得到的答复也是在现有的控制系统上无法处理。

马钢三钢轧棒材6#剪控制系统(如图3所示)主要由以下几个部分所组成：轧机控制PLC(AC450)、6#剪剪切定位控制板(DSDP140)、6#剪传动接口及逻辑控制板(APC)、6#剪直流传动控制装置(DCV700)、6#剪直流传动电动机(额定功率335KW、额定电枢电压600V、额定转速850转/分)、6#剪电机速度检测编码器、6#剪减速机(减速比为1∶11.5)、6#剪上下剪盘以及6#剪剪刃位置检测编码器。该棒材6#剪剪切定位控制板(DSDP140)是插在轧机控制PLC(AC450)的机箱内，其通过背板与轧机控制PLC相连接，以实现两者间的数据和信号的传送，而通过两根硬线与6#剪传动接口及逻辑控制板(APC)相连接，输出6#剪剪切定位控制板(DSDP140)给出的6#剪电动机速度基准值，6#剪直流传动控制装置(DCV700)将按照该电动机速度基准值控制6#剪电动机的实际速度。该棒材6#剪轧机控制PLC(AC450)通过现场总线AF100与6#剪直流传动控制装置(DCV700)相连接，以获得6#剪传动电动机的实际速度、实际电流以及实际扭矩等。在生产过程中，6#剪前的初轧机组末机架出口轧件速度(即轧件穿过6#剪的速度)、6#剪手动剪切命令以及6#剪碎断命令等由轧机控制PLC(AC450)传送至6#剪剪切定位控制板(DSDP140)，而6#剪切头和切尾的启动信号(即初轧机组末机架前热金属检测器信号)则直接传送至6#剪剪切定位控制板(DSDP140)。该棒材轧机控制PLC(AC450)控制程序的循环时间大约为165毫秒，该时间可通过6#剪在空载连续碎断状态下的剪刃速度以及剪刃实际位置采样点间的位置脉冲数的差值计算所得；6#剪剪切定位控制板(DSDP140)与棒材轧机控制PLC间的通讯时间以及6#剪剪切定位控制板(DSDP140)自身的控制响应时间大约分别为50毫秒和20毫秒；6#剪直流传动电动机正反向扭矩限幅值均为200％电动机额定扭矩；6#剪剪刃在紧停状态下的制动速率为250转/分/秒。

棒材6#剪的上下剪盘均采用对称的双剪刃，剪刃每旋转180°产生一次剪切。6#剪上下剪刃处于剪切等待位置时，其两个上剪刃的对角连线或两个下剪刃的对角连线均与轧制线成20°夹角，如图2所示。在正常切头或切尾启动后，剪刃位置脉冲数与剪刃位置一一对应，即剪刃旋转180°对应的剪刃位置计数器所存储的剪刃位置脉冲数为2048，当剪刃由剪切前升速、稳速、剪切、剪切后减速以及慢速定位而完成一次剪切又回到剪刃等待位置时，剪刃位置计数器所存储的剪刃位置脉冲数将从2048复位至0。当6#剪启动轧件碎断操作时，剪刃将升速至轧件碎断所设定的速度并保持该速度直至轧件碎断完毕(即轧件碎断操作结束)，然后剪刃由碎断后减速以及慢速定位又回到剪切等待位置。在6#剪碎断过程中，随着剪刃旋转180°剪切一次，剪刃位置计数器所存储的剪刃位置脉冲数将增加2048，直至剪刃碎断结束又回到剪切等待位置后，剪刃位置计数器所存储的剪刃位置脉冲数被重新复位至0。由此可知，在正常切头或切尾操作下，鉴于剪刃在剪切后减速定位过程中的动态位置超差量也很小，6#剪剪刃位置计数器所存储的剪刃位置脉冲数不会超过2048过多，通常在2250以内。但在6#剪出现异常切头时，6#剪的切头操作变成了异常碎断，并且在持续碎断一段时间后又出现剪刃反向剪切的事故，在这异常切头操作过程中，6#剪剪刃位置计数器所存储的剪刃位置脉冲数随着剪刃连续异常切头(通常持续时间在十几秒以上)而连续增加，即剪刃每旋转180°其剪刃位置脉冲数增加2048，这样，6#剪剪刃位置计数器累计存储的剪刃位置脉冲数将是2048的几十倍。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统，本发明投入使用后,彻底地避免了棒材切头切尾剪因异常切头而产生反向剪切以及卡钢的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统，所述控制系统由切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元、切头切尾剪异常切头状态识别单元以及切头切尾剪异常切头状态处理单元三个控制单元组成；所述切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元设定合适的剪刃位置脉冲数用于切头切尾剪异常切头状态的判定，所述切头切尾剪异常切头状态识别单元将实际剪刃位置脉冲数与切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元设定的剪刃位置脉冲数比较，若实际剪刃位置脉冲数大于设定的剪刃位置脉冲数，则向切头切尾剪异常切头状态处理单元发出切头切尾剪处于异常切头状态信号，切头切尾剪异常切头状态处理单元向轧机控制PLC发出启动剪刃紧急停车操作指令。

所述切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元由FFYJC03～FFYJC05功能块组成，所述切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元采用乘法器功能块FFYJC03完成切头切尾剪异常切头速度的计算，并将计算所得的切头切尾剪异常切头速度通过数值比较功能块FFYJC04与切头切尾剪异常切头状态判定点切换速度相比较，当切头切尾剪异常切头速度大于该切换速度时，切头切尾剪异常切头状态判定点的位置脉冲数设定为4096，反之，则切头切尾剪异常切头状态判定点的位置脉冲数设定为4437。

所述切头切尾剪异常切头状态识别单元由功能块FFYJC01～FFYJC02以及FFYJC06～FFYJC08所组成，所述切头状态识别单元通过数值比较功能块FFYJC06判定切头切尾剪剪刃实际位置脉冲数是否大于或等于选定的切头切尾剪异常切头状态判定点的位置脉冲数，若成立，则通过功能块FFYJC07产生一个前沿脉冲，此时，若切头切尾剪轧件碎断启动信号为‘0’态，则该切头切尾剪异常切头状态识别单元通过功能块FFYJC08的输出端Q发出切头切尾剪处于异常切头状态的信息脉冲，即该功能块的输出端Q产生一个由‘0’态变‘1’态的脉冲；若切头切尾剪轧件碎断启动信号为‘1’态，则该切头切尾剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q在轧件碎断的过程中始终为‘0’态。

所述切头切尾剪异常切头状态处理单元由功能块FFYJC09～FFYJC16组成，切头切尾剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q与切头切尾剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的置位端S相连接，当切头切尾剪处于异常切头状态时，切头切尾剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q输出一个由‘0’态变‘1’态的脉冲，切头切尾剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的输出端Q被置为‘1’态，这时轧机控制PLC给切头切尾剪剪切定位控制板发出切头切尾剪紧急停车指令，切头切尾剪将按照其剪切定位控制板所设定的制动速率停车降速，同时使切头切尾剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC13的输出端Q被置为‘1’态，这样，轧机控制PLC给加热炉控制PLC发出加热炉出钢机停止出钢指令，直至切头切尾剪通过启动手动剪切操作使其由异常切头后的紧急停车状态恢复至正常剪切的等待状态，在切头切尾剪出现异常切头后，在轧件尾部离开切头切尾剪时刻，切头切尾剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的复位端R将出现一个由‘0’态变‘1’态的复位脉冲，这样，轧机控制PLC解除切头切尾剪紧急停车指令，并同时在该单元功能块FFYJC16的输出端QP产生一个由‘0’态变‘1’态的脉冲用于自动启动一次切头切尾剪手动剪切操作，以使切头切尾剪由异常切头后的紧急停车状态恢复至正常剪切的等待状态。

鉴于棒材6#剪的异常切头完全是由于ABB电气公司所提供的这种飞剪控制程序存在缺陷所致，并且该飞剪控制程序是固化在6#剪剪切定位控制板(DSDP140)中，故此，为了防止棒材6#剪出现连续异常切头，基于棒材6#剪异常切头时所具有的特征，我们在6#剪的上一级控制系统(即轧机控制PLC)中设计了一种防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统，其控制结构图如图4所示。图4中，NSW为“数字转换开关”功能块，当I＝‘1’时，Y＝X2，当I＝‘0’时，Y＝X1；NCM为“数值比较”功能块，当X1＞X2时，QU为‘1’，当X1＝X2时，QE为‘1’，当X1＜X2时，QL为‘1’；RSR为“复位端R优先的RS触发器”功能块，当S为‘1’，R为‘0’时，Q为‘1’，QN为‘0’，当S为‘1’，R为‘1’时，Q为‘0’，QN为‘1’，当S为‘0’，R为‘0’时，Q和QN保持原态，当S为‘0’，R为‘1’时，Q为‘0’QN为‘1’；OR为“或”门；AND为“与”门；NOT为“非”门；PDE为“前沿延时”功能块；MUL为“乘法器”功能块。这种防止棒材切头切尾剪异常切头的控制程序其设计及控制思想如下：

由背景技术可知，马钢三钢轧棒材6#剪在切头操作过程中，一旦其剪刃位置计数器所存储的剪刃位置脉冲数超过2250，则表明6#剪已处于异常切头状态，即6#剪处于异常碎断的切头状态。对于棒材6#剪，在正常轧件碎断的情况下，为了便于碎断的轧件段下落，6#剪出口侧翻板式导槽是处于打开状态，而当6#剪出现异常碎断的切头状态时，其出口侧翻板式导槽并不处于打开状态，在这种情况下，由于轧件碎断的长度(约850毫米)比正常切头长度(约150毫米)长许多，碎断的轧件段在分离下落的过程中易与剪出口侧翻板式导槽机构相碰，由此导致轧件在6#剪处卡钢。故此，为了降低6#剪异常碎断的轧件段与其出口侧翻板式导槽机构相碰而出现卡钢的可能性，该防止棒材切头切尾剪异常切头的控制程序应能及时判定出6#剪的异常切头状态，并使6#剪紧急停车至非剪切区(即上下剪刃相会点左右25°之外的区间)的任何位置。考虑到该防止棒材切头切尾剪异常切头的控制程序只能编制在6#剪的上一级控制系统(即轧机控制PLC)中，这样，该控制程序从剪刃达到选定的剪刃异常切头状态判定点(即剪刃位置脉冲数)到剪刃处于停止状态，需要经历轧机控制PLC输入采样偏差时间(最大为轧机控制PLC的控制程序循环时间，约165毫秒)、轧机控制PLC的控制程序循环时间(约165毫秒)、6#剪剪切定位控制板(DSDP140)与轧机控制PLC间的通讯时间(约50毫秒)、6#剪剪切定位控制板(DSDP140)的控制响应时间(约20毫秒)以及6#剪剪刃紧急停车制动(制动速率为250转/分/秒)时间，在这一段时间内，剪刃旋转了很大一个角度，并且该角度的大小与异常切头碎断过程中剪刃的实际速度成正比。故此，为了使剪刃在不同剪切速度下的异常切头控制后均能尽快停在非剪切区，该控制程序需要选择合适的剪刃位置(即剪刃位置脉冲数)用于6#剪异常切头状态的判定，若剪刃位置脉冲数超过此值，则说明6#剪已处于异常切头状态，并及时启动剪刃紧急停车操作。对于马钢三钢轧棒材6#剪，根据轧件的不同品种与规格，其剪刃异常切头过程中的平均剪切速度(即剪刃平均异常切头速度)通常在55～78转/分之间。这样，依据剪刃异常切头控制后的定位过程以及剪刃平均异常剪切速度，可以计算出在不同的剪刃平均异常切头速度下6#剪异常切头控制后的定位区间，即剪刃相对于异常切头状态判定点的最小定位角和最大定位角，现以剪刃平均异常切头速度78转/分为例，计算6#剪异常切头控制后的定位区间。

当轧机控制PLC对6#剪异常切头状态判定点的采样偏差为零(即剪刃异常切头后刚达到异常切头状态判定点时即被轧机控制PLC采样输入)时，6#剪在异常切头控制后的定位角为最小定位角，在这种情况下，从剪刃异常切头状态判定点到异常切头控制后剪刃紧急停车制动完毕，剪刃所旋转的角度计算如下：

1.剪刃从异常切头状态判定点到异常切头控制后剪刃紧急停车制动起点所旋转的角度：

(轧机控制PLC的程序循环时间+6#剪剪切定位控制板与轧机控制PLC间的通讯时间+6#剪剪切定位控制板的控制响应时间)(毫秒)×[78转/分÷60÷1000](转/毫秒)×360(度/转)

＝(165+50+20)(毫秒)×[78转/分÷60÷1000](转/毫秒)×360(度/转)

≈110°

2.剪刃从异常切头控制后紧急停车制动起点到紧急停车制动完毕所旋转的角度：

剪刃紧急停车过程所持续的时间(秒)×[异常切头控制后剪刃紧急停车制动过程中的平均速度(转/分)÷60](转/秒)×360(度/转)

＝(78转/分÷250转/分/秒)×[(78转/分÷2)÷60](转/秒)×360(度/转)

≈73°

这样，当剪刃平均异常切头速度为78转/分时，剪刃从异常切头状态判定点到异常切头控制后剪刃紧急停车制动完毕所旋转的最小角度为183°(＝110°+73°)。

当轧机控制PLC对6#剪异常切头状态判定点的采样偏差达到最大值(即轧机控制PLC刚好在剪刃到达异常切头状态判定点之前完成采样)时，6#剪在异常切头控制后的定位角为最大定位角，在这种情况下，从剪刃异常切头状态判定点到异常切头控制后剪刃紧急停车制动完毕，剪刃所旋转的角度计算如下：

1.剪刃从异常切头状态判定点到异常切头控制后剪刃紧急停车制动起点所旋转的角度：

(2×轧机控制PLC的程序循环时间+6#剪剪切定位控制板与轧机控制PLC间的通讯时间+6#剪剪切定位控制板的控制响应时间)(毫秒)×[78转/分÷60÷1000](转/毫秒)×360(度/转)

＝(2×165+50+20)(毫秒)×[78转/分÷60÷1000](转/毫秒)×360(度/转)

≈187°

2.剪刃从异常切头控制后紧急停车制动起点到紧急停车制动完毕所旋转的角度：

剪刃紧急停车过程所持续的时间(秒)×[异常切头控制后剪刃紧急停车制动过程中的平均速度(转/分)÷60](转/秒)×360(度/转)

＝(78转/分÷250转/分/秒)×[(78转/分÷2)÷60](转/秒)×360(度/转)

≈73°

这样，当剪刃平均异常切头速度为78转/分时，剪刃从异常切头状态判定点到异常切头控制后剪刃紧急停车制动完毕所旋转的最大角度为260°(＝187°+73°)。

同样，依据上述方法可以计算出剪刃在不同的平均异常切头速度下其异常切头控制后相对于异常切头状态判定点的最小和最大定位角。当剪刃平均异常切头速度为70转/分时，其异常切头控制后相对于异常切头状态判定点的最小和最大定位角分别为158°(＝99°+59°)和227°(＝168°+59°)；当剪刃平均异常切头速度为55转/分时，其异常切头控制后相对于异常切头状态判定点的最小和最大定位角分别为114°(＝78°+36°)和168°(＝132°+36°)。

基于6#剪在上述三个不同的剪刃平均异常切头速度下其剪刃在异常切头控制后相对于异常切头状态判定点的最小和最大定位角可知：当6#剪剪刃平均异常切头速度在70～78转/分之间时，其剪刃在异常切头控制后相对于异常切头状态判定点的定位区间在158°～260°之间，并且异常切头控制后其剪刃紧急停车制动的起点距剪刃异常切头状态判定点的最小角度为99°。由此可知，为了确保6#剪剪刃在异常切头控制后能够定位在非剪切区，并且使异常切头控制后剪刃紧急停车制动起点尽可能靠近或超过上下剪刃的相会点(即轧件的分断点)，以防剪刃在分断轧件前因制动降速过多而低于轧件速度，由此导致剪刃卡钢，可将6#剪异常切头状态判定点设定在位置脉冲数为4096的剪刃位置。当6#剪剪刃平均异常切头速度在55～70转/分之间时，其剪刃在异常切头控制后相对于异常切头状态判定点的定位区间在114°～227°之间，而异常切头控制后其剪刃紧急停车制动的起点距剪刃异常切头状态判定点的最小角度仅为78°。故此，为了确保6#剪剪刃在异常切头控制后能够定位在非剪切区，并且使异常切头控制后剪刃紧急停车制动起点尽可能靠近或超过上下剪刃的相会点，可将6#剪异常切头状态判定点设定在位置脉冲数为4437的剪刃位置(该位置比位置脉冲数为4096所对应的剪刃位置刚好超前30°)，如上图2所示。

针对马钢三钢轧棒材6#剪所存在的连续异常切头并反转的故障，由于自投产以来始终得不到解决，该故障每个月都会发生多次，每次故障不仅会造成平均30分钟以上停产故障时间以及一根轧件轧废，而且还会给棒材6#剪及其相关设备带来损伤。自从本发明防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统实施后，马钢三钢轧棒材6#剪没有发生一次连续异常切头并反转的故障。

附图说明

下面结合附图对具体实施方式进行详细说明：

图1马钢三钢轧棒材6#剪连续异常切头后并反转的波形图。

图2.马钢三钢轧棒材6#剪剪刃等待位置示意图。

图3.马钢三钢轧棒材6#剪控制系统结构示意图。

图4.防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统结构示意图。

图5.6#剪异常切头控制效果图。

具体实施方式

下面以6#剪为了来详细说明本发明。

正是基于上面所获得的在不同异常切头速度下其异常切头状态的判定点，我们设计了这种防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统。该控制系统由三个控制单元所组成，即6#剪异常切头状态判定点切换单元、6#剪异常切头状态识别单元以及6#剪异常切头状态处理单元。对于6#剪异常切头状态判定点切换单元，该单元由FFYJC03～FFYJC05功能块组成。考虑到6#剪异常切头线速度(米/秒)仅略超前于6#轧机出口轧件线速度，故此，可通过6#轧机出口轧件设定的线速度(V6＿SPREF)以及6#剪剪刃回转直径(725毫米)近似计算6#剪异常切头速度(转/分)，其计算方法如下：

6#剪异常切头速度(转/分)＝[6#轧机出口轧件设定的线速度(米/秒)×60](米/分)÷[6#剪剪刃回转直径(毫米)÷圆周率(π)×1000](米/转)

＝[V6＿SPREF(米/秒)×60](米/分)÷[725(毫米)÷π×1000](米/转)

＝[26.3×V6＿SPREF(米/秒)](转/分)

由此，该6#剪异常切头状态判定点切换单元采用乘法器功能块FFYJC03完成6#剪异常切头速度的计算，并将计算所得的6#剪异常切头速度通过数值比较功能块FFYJC04与6#剪异常切头状态判定点切换速度(70转/分)相比较，当6#剪异常切头速度大于该切换速度时，6#剪异常切头状态判定点的位置脉冲数设定为4096，反之，则6#剪异常切头状态判定点的位置脉冲数设定为4437。对于6#剪异常切头状态识别单元，该单元由功能块FFYJC01～FFYJC02以及FFYJC06～FFYJC08所组成。该单元通过数值比较功能块FFYJC06判定6#剪剪刃实际位置脉冲数是否大于或等于选定的6#剪异常切头状态判定点的位置脉冲数，若成立，则通过功能块FFYJC07产生一个前沿脉冲，此时，若6#剪轧件碎断启动信号(S6＿OP＿COBCUT＿ON)为‘0’态(即6#剪未启动轧件碎断操作)，则该6#剪异常切头状态识别单元通过功能块FFYJC08的输出端Q发出6#剪处于异常切头状态的信息脉冲，即该功能块的输出端Q产生一个由‘0’态变‘1’态的脉冲；若6#剪轧件碎断启动信号(S6＿OP＿COBCUT＿ON)为‘1’态(即6#剪启动了轧件碎断操作)，则该6#剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q在轧件碎断的过程中始终为‘0’态，即6#剪异常切头状态识别单元在轧件碎断的过程中被封锁，这样，使得6#剪正常的轧件碎断状态不会被误判为异常的切头状态。对于6#剪异常切头状态处理单元，该单元由功能块FFYJC09～FFYJC16组成。6#剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q与6#剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的置位端S相连接，当6#剪处于异常切头状态时，6#剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q输出一个由‘0’态变‘1’态的脉冲，6#剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的输出端Q被置为‘1’态，这时轧机控制PLC给6#剪剪切定位控制板(DSDP140)发出6#剪紧急停车指令，6#剪将按照6#剪剪切定位控制板(DSDP140)所设定的制动速率停车降速，同时使6#剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC13的输出端Q被置为‘1’态，这样，轧机控制PLC给加热炉控制PLC发出加热炉出钢机停止出钢指令，直至6#剪通过启动手动剪切操作使其由异常切头后的紧急停车状态恢复至正常剪切的等待状态(即6#剪处于等待位置的状态信号S6＿AHOME为‘1’态)。在6#剪出现异常切头后，在轧件尾部离开6#剪(即轧件尾部离开剪前6#轧机并经1.5秒延时)时刻，6#剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的复位端R将出现一个由‘0’态变‘1’态的复位脉冲，这样，轧机控制PLC解除6#剪紧急停车指令，并同时在该单元功能块FFYJC16的输出端QP产生一个由‘0’态变‘1’态的脉冲用于自动启动一次6#剪手动剪切操作，以使6#剪由异常切头后的紧急停车状态恢复至正常剪切的等待状态。

在2012年7月，一种防止棒材切头切尾剪异常切头的控制方系统在马钢三钢轧棒材生产线6#剪上投入了使用。在该防止棒材切头切尾剪异常切头的控制方法投入使用后，彻底地避免了该6#剪因异常切头而产生反向剪切以及卡钢的问题，其实际使用效果如图5所示。

在图5中，6#剪剪刃实际位置(S6＿POSACT)以及剪刃速度基准值(S6＿SREF2)由6#剪剪切定位控制板(DSDP140)通过PLC机箱内背板传送至轧机控制PLC，再由轧机PLC传送至过程数据记录仪(PDA)，而6#剪剪刃实际速度(S6＿NACTMV)以及6#剪传动电动机输出转矩(S6＿TQACTMV)则由6#剪传动控制装置(DCV700)通过现场总线AF100传送至轧机控制PLC，再由轧机PLC传送至过程数据记录仪(PDA)，这样，由图5可知，由于过程数据传送至过程数据记录仪(PDA)所需时间的不同，导致6#剪剪刃实际速度以及6#剪传动电动机输出转矩与6#剪剪刃实际位置以及剪刃速度基准值虽然在控制时间上几乎同步，但在过程数据记录仪(PDA)上则出现了200毫秒的记录时间差，故此，在数据分析时，应将6#剪剪刃实际速度以及6#剪传动电动机输出转矩波形朝图的左侧移动200毫秒，让图中所示的4个变量(即数据)的变化量在时间上保持相对应。图5中过程数据记录仪(PDA)的采样周期(即PDA两个采样点间隔时间)为100毫秒。

由图5可知，6#剪以大于70转/分的剪刃切头速度进行切头操作时出现了异常切头状况，该6#剪异常切头控制系统在检测到剪刃实际位置脉冲数大于4096并经过轧机控制PLC的循环时间之后，由轧机PLC给6#剪剪切定位控制板(DSDP140)发出6#剪紧急停车指令，6#剪按照6#剪剪切定位控制板(DSDP140)所设定的制动速率停车降速(紧急停车制动速率为250转/分/秒)。当6#剪剪刃实际位置脉冲数到达6663(即图中的A点)时，6#剪剪刃实际速度已制动降速至39转/分(即图中的B点)，在此之后，6#剪按照设定的制动速率又经过150毫秒后被制动到0转/分。针对6#剪此次异常切头故障，6#剪剪刃的最终定位角(即剪刃相对于位置脉冲数4096点所旋转的角度)计算如下：

{6663(脉冲数)+[0.5×39转/分÷60÷1000](转/毫秒)×150(毫秒)×4096(脉冲数/转)－4096(脉冲数)}÷4096(脉冲数/转)×360(度/转)

＝243°

这样，由图2可知，6#剪上/下剪盘的两个剪刃在异常切头控制后最终制动停车在非剪切区。

Claims (4)

1.一种防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统，其特征在于，所述控制系统由切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元、切头切尾剪异常切头状态识别单元以及切头切尾剪异常切头状态处理单元三个控制单元组成；所述切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元设定合适的剪刃位置脉冲数用于切头切尾剪异常切头状态的判定，所述切头切尾剪异常切头状态识别单元将实际剪刃位置脉冲数与切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元设定的剪刃位置脉冲数比较，若实际剪刃位置脉冲数大于设定的剪刃位置脉冲数，则向切头切尾剪异常切头状态处理单元发出切头切尾剪处于异常切头状态信号，切头切尾剪异常切头状态处理单元向轧机控制PLC发出启动剪刃紧急停车操作指令。

2.如权利要求1所述的防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统，其特征在于，所述切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元由FFYJC03～FFYJC05功能块组成，所述切头切尾剪异常切头状态判定点切换单元采用乘法器功能块FFYJC03完成切头切尾剪异常切头速度的计算，并将计算所得的切头切尾剪异常切头速度通过数值比较功能块FFYJC04与切头切尾剪异常切头状态判定点切换速度相比较，当切头切尾剪异常切头速度大于该切换速度时，切头切尾剪异常切头状态判定点的位置脉冲数设定为4096，反之，则切头切尾剪异常切头状态判定点的位置脉冲数设定为4437。

3.如权利要求1所述的防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统，其特征在于，所述切头切尾剪异常切头状态识别单元由功能块FFYJC01～FFYJC02以及FFYJC06～FFYJC08所组成，所述切头切尾剪异常切头状态识别单元通过数值比较功能块FFYJC06判定切头切尾剪剪刃实际位置脉冲数是否大于或等于选定的切头切尾剪异常切头状态判定点的位置脉冲数，若成立，则通过功能块FFYJC07产生一个前沿脉冲，此时，若切头切尾剪轧件碎断启动信号为‘0’态，则该切头切尾剪异常切头状态识别单元通过功能块FFYJC08的输出端Q发出切头切尾剪处于异常切头状态的信息脉冲，即功能块FFYJC08的输出端Q产生一个由‘0’态变‘1’态的脉冲；若切头切尾剪轧件碎断启动信号为‘1’态，则该切头切尾剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q在轧件碎断的过程中始终为‘0’态。

4.如权利要求1所述的防止棒材切头切尾剪异常切头的控制系统，其特征在于，所述切头切尾剪异常切头状态处理单元由功能块FFYJC09～FFYJC16组成，切头切尾剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q与切头切尾剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的置位端S相连接，当切头切尾剪处于异常切头状态时，切头切尾剪异常切头状态识别单元功能块FFYJC08的输出端Q输出一个由‘0’态变‘1’态的脉冲，切头切尾剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的输出端Q被置为‘1’态，这时轧机控制PLC给切头切尾剪剪切定位控制板发出切头切尾剪紧急停车指令，切头切尾剪将按照其剪切定位控制板所设定的制动速率停车降速，同时使切头切尾剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC13的输出端Q被置为‘1’态，这样，轧机控制PLC给加热炉控制PLC发出加热炉出钢机停止出钢指令，直至切头切尾剪通过启动手动剪切操作使其由异常切头后的紧急停车状态恢复至正常剪切的等待状态，在切头切尾剪出现异常切头后，在轧件尾部离开切头切尾剪时刻，切头切尾剪异常切头状态处理单元的RS触发器功能块FFYJC12的复位端R将出现一个由‘0’态变‘1’态的复位脉冲，这样，轧机控制PLC解除切头切尾剪紧急停车指令，并同时在该切头切尾剪异常切头状态处理单元功能块FFYJC16的输出端QP产生一个由‘0’态变‘1’态的脉冲用于自动启动一次切头切尾剪手动剪切操作，以使切头切尾剪由异常切头后的紧急停车状态恢复至正常剪切的等待状态。