CN103135496A - 一种基于运动控制的高线交流飞剪控制装置及控制系统 - Google Patents

一种基于运动控制的高线交流飞剪控制装置及控制系统 Download PDF

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钱延杰
张成宽
郭冬梅
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Abstract

本发明公开了一种基于运动控制的高线交流飞剪控制装置及控制系统，包括运动控制器，所述运动控制器连接上位机，其特征是：所述运动控制器分别连接交流调速装置、热金属检测仪、轧机速度检测装置、主轴位置检测装置、零位检测装置、头尾处理装置。本发明采用运动控制技术和交流传动技术，减少了控制设备数量和复杂的通讯网络连接，保证了系统的快速响应，提高了系统的可靠性和剪切精度，实现了轧件的自动切头、切尾、事故碎断，同时降低了电能消耗。

Description

一种基于运动控制的高线交流飞剪控制装置及控制系统
技术领域
本发明涉及自动化控制领域，具体地讲，涉及一种基于运动控制的高线交流飞剪控制装置及控制系统。 
背景技术
目前，公知的高线飞剪控制系统，主要由PLC、高速计数模块、工艺控制板以及直流或交流传动装置等组成。系统所涉及的自动化控制设备较多，设备之间大多通过网络连接。由于计算和交换数据量大，通讯速度以及个别设备的运算速度对系统的快速响应影响较大，造成了定位精度不高，剪切长度误差大、容易出现误动作等问题，使飞剪成为影响高线正常生产的重要原因。同时，直流飞剪与交流飞剪相比，还具有电机等设备维护工作量大、能耗高等缺点。 
发明内容
     本发明要解决的技术问题是提供一种基于运动控制的高线交流飞剪控制系统，使传动与自动化控制系统融为更加紧密的整体，减少了控制设备的数量，避免了传动与自动化之间的通讯延迟时间，保证了系统的响应速度和可靠性。 
本发明采用如下技术方案实现发明目的： 
一种基于运动控制的高线交流飞剪控制装置，包括运动控制器，所述运动控制器连接上位机，其特征是：所述运动控制器分别连接交流调速装置、热金属检测仪、轧机速度检测装置、主轴位置检测装置、零位检测装置、头尾处理装置。
作为对本技术方案的进一步限定，所述主轴位置检测装置包括旋转编码器和适配器。 
一种基于运动控制的高线交流飞剪控制系统，其特征是：包括： 
设定值及上位显示处理功能模块：实现各种工艺参数的设定和实际值的上位显示，监视系统的工作状态；
轧件速度检测处理功能模块：检测轧件的实际速度，进行快速精确的计算和处理，作为传动系统的给定参考值及控制方程的参考量；
剪切方式优化功能模块：根据设定的不同剪切方式，采用相应的优化控制，保证各种剪切方式下的最佳性能；
传动系统诊断功能模块：用于传动装置的诊断，必要时自动调整相应的控制参数，保证传动系统满足控制要求；
速度同步控制功能模块：实现剪刃与轧件的速度同步闭环控制，保证剪切的断面质量；
位置同步控制功能模块：完成剪刃与轧件的位置同步闭环控制，保证剪切长度始终满足设定值的要求；
补偿功能模块：用于速度、长度、温度变量的补偿，提高系统的控制精度。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：所述运动控制器为系统的核心，热金属检测仪、轧机速度检测装置、主轴位置检测装置、零位检测装置通过硬线或通讯与之连接，作为控制系统的现场输入信号。运动控制器发出运动控制命令，与之融为一体的交流调速装置根据轧件以及飞剪的速度确定电机的启动时间和运行曲线，实现在一定超前、滞后系数前提下的同步剪切。所述运动控制器连接有上位机，运动控制器从上位机获取工作指令，并将相关数据信息发送到上位机，同时通过上位机可以监视飞剪的实时运行状态，查询历史趋势。所述头尾处理装置用于飞剪剪切后的废料处理。本发明采用运动控制技术和交流传动技术，减少了控制设备数量和复杂的通讯网络连接，保证了系统的快速响应，提高了系统的可靠性和剪切精度，实现了轧件的自动切头、切尾、事故碎断，同时降低了电能消耗。 
附图说明
图1为本发明的原理方框图。 
图中，1运动控制器、2热金属检测仪、3轧机速度检测装置、4主轴位置检测装置、5零位检测装置、6交流调速装置、7头尾处理装置、8上位机。 
具体实施方式
下面结合附图和优选实施例对本发明作更进一步的详细描述。 
参见图1，本发明包括运动控制器1，所述运动控制器1连接上位机8，所述运动控制器1分别连接交流调速装置6、热金属检测仪2、轧机速度检测装置3、主轴位置检测装置4、零位检测装置5、头尾处理装置7。 
所述主轴位置检测装置4包括旋转编码器和适配器。 
所述热金属检测仪2安装在剪前轧机与飞剪之间，对轧件头部和尾部进行在线检测，判断到达和离开的时刻，并把信号送至运动控制器1，作为启动、停止飞剪的必要条件。所述轧机速度检测装置3通过脉冲编码器分配器，接收剪前轧机的实际运行速度，转换为轧件的线速度后作为飞剪的动态参考速度，保证了飞剪控制速度的实时性。所述主轴位置检测装置4由安装在飞剪主电机轴上的旋转编码器和适配器组成，通过机械系统的减速比，计算主轴的当前位置，同时此信号也作为速度反馈信号用于交流传动的速度控制和位置控制。所述零位检测装置5安装在飞剪机架上，主轴旋转到此位置后触发零位信号，并发送到运动控制器1进行零位校正，避免出现累积位置误差。飞剪运行前，如果不在初始位置，可通过回零操作使其自动返回零位，做好剪切的准备工作。所述交流调速装置6是交流电机的传动控制装置，采用矢量控制技术，本身具有完备的检测与保护功能。所述头尾处理装置7是飞剪的附属设备，在切头、切尾和碎断时自动对剪切废料进行处理，保证生产的顺利进行。所述上位机8用于各种功能、参数的选择和设定，包括操作方式、剪切方式、剪切长度等，同时显示系统的运行状态，对系统故障、报警进行诊断，对历史数据进行相应的记录。 
所述运动控制器1完成系统的运动控制、逻辑控制和过程数据计算，通过同步的方式实现飞剪和轧件的协调运行。系统有两种同步控制方式，分别为位置同步控制和速度同步控制。位置同步控制用同步长度的方式来确定同步的整个过程，同步过程中的电机速度和加速度由系统计算得出，根据同步长度的不同，得到不同的动态响应和位置曲线。速度同步控制首先确定轧件和飞剪的速度函数关系，计算出飞剪的速度设定值，同步功能启动后，飞剪按照计算得到的加速度控制主轴电机，在设定的位置同步点调整达到同步速度。系统的编程有多种语言，可方便地实现不同的功能，运动控制采用直接面向对象的图形化编程方式，易于理解掌握。 
本发明还提供一种基于运动控制的高线交流飞剪控制系统，包括： 
设定值及上位显示处理功能模块：实现各种工艺参数的设定和实际值的上位显示，监视系统的工作状态；
轧件速度检测处理功能模块：检测轧件的实际速度，进行快速精确的计算和处理，作为传动系统的给定参考值及控制方程的参考量；
剪切方式优化功能模块：根据设定的不同剪切方式，采用相应的优化控制，保证各种剪切方式下的最佳性能；
传动系统诊断功能模块：用于传动装置的诊断，必要时自动调整相应的控制参数，保证传动系统满足控制要求；
速度同步控制功能模块：实现剪刃与轧件的速度同步闭环控制，保证剪切的断面质量；
位置同步控制功能模块：完成剪刃与轧件的位置同步闭环控制，保证剪切长度始终满足设定值的要求；
补偿功能模块：用于速度、长度、温度变量的补偿，提高系统的控制精度。
当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。 
  

Claims (3)

1.一种基于运动控制的高线交流飞剪控制装置，包括运动控制器，所述运动控制器连接上位机，其特征是：所述运动控制器分别连接交流调速装置、热金属检测仪、轧机速度检测装置、主轴位置检测装置、零位检测装置、头尾处理装置。
2.根据权利要求1所述的基于运动控制的高线交流飞剪控制装置，其特征是：所述主轴位置检测装置包括旋转编码器和适配器。
3.一种基于运动控制的高线交流飞剪控制系统，其特征是：包括：
设定值及上位显示处理功能模块：实现各种工艺参数的设定和实际值的上位显示，监视系统的工作状态；
轧件速度检测处理功能模块：检测轧件的实际速度，进行快速精确的计算和处理，作为传动系统的给定参考值及控制方程的参考量；
剪切方式优化功能模块：根据设定的不同剪切方式，采用相应的优化控制，保证各种剪切方式下的最佳性能；
传动系统诊断功能模块：用于传动装置的诊断，必要时自动调整相应的控制参数，保证传动系统满足控制要求；
速度同步控制功能模块：实现剪刃与轧件的速度同步闭环控制，保证剪切的断面质量；
位置同步控制功能模块：完成剪刃与轧件的位置同步闭环控制，保证剪切长度始终满足设定值的要求；
补偿功能模块：用于速度、长度、温度变量的补偿，提高系统的控制精度。
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