CN103962387A - 一种轧机侧导板位置跟随的动态控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轧机侧导板位置跟随的动态控制方法，主要步骤包括位置检测传感器安装和推板位置标定，所述位置检测传感器分别安装在每侧推板的两个液压缸上；还包括侧导板运动过程中的位置自动跟随。本发明的中厚钢板轧制生产线轧机前后侧导板两侧推板位置自动跟随的控制方法，能很好地做到以一侧推板宽度为基准，对另一侧推板进行自动调节、控制，使其在操作过程中始终跟随基准端宽度的变化，可靠达到使侧导板两侧推板自动进行对中调整的目的，使用效果极佳。使用本发明的调整方法后，可以减少轧制过程中的镰刀弯现象，从而提高产品质量、成材率以及降低故障停机时间；并且降低对轧机设备的冲击损坏，加快了生产节奏，提高生产产量。

Description

一种轧机侧导板位置跟随的动态控制方法

技术领域

本发明涉及到一种机械运动控制方法，具体的说是一种轧机侧导板两侧推板位置自动跟随的动态控制方法。

背景技术

在目前全国范围内的中厚板厂，还有很多厂家的轧机前后的侧导板使用的是两侧推板由一个液压缸驱动中间加机械同步轴硬连接的方式进行轧件对中，辅助安装绝对值编码器进行宽度测量，但由于机械间隙的存在以及接手的紧固与否等问题会造成测量不准，而且推板的推力也不够。在这种形势下，将侧导板的机械结构改成全液压驱动的结构形式，每侧推板各安装两个液压缸，并安装辅助测量的直线式位移传感器，用来对轧件的宽度进行测量。如果两侧推板在运动过程中不能保持同步，会使轧件不对中，钢板进入轧机后会造成板形不良，严重的更会将轧机设备撞坏，给生产厂家带来巨大的经济损失和产品质量问题。因此必须对两侧推板的运动控制实现同步，确保钢板对中、板形稳定、宽度准确。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种有利于改善成品质量，降低同板差，提高成材率，减少设备损失和故障停机时间，保证轧机安全的侧导板两侧推板位置自动跟随的动态控制方法。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种轧机侧导板位置跟随的动态控制方法，包括推板位置标定，在所述推板位置标定步骤中记录两侧推板的零点数据，其特征在于：还包括侧导板运动过程中的位置自动跟随，所述侧导板运动过程中的位置自动跟随控制包括以下几个步骤：

1)根据推板位置标定时的零点数据以及位置传感器的实际读数计算当前两侧推板相对于轧制中心线的实际宽度值；

2)以操作侧推板的实际宽度值为基准，计算传动侧推板与操作侧推板实际宽度值之差δ；

3)将步骤2)所得的偏差δ经过“死区”非线性环节；

4)将经过“死区”非线性环节的两侧推板实际宽度之间的偏差作为比例调节器的给定值，经比例调节器放大；比例放大器的比例系数根据偏差范围自动设定；

5)将步骤4)中经比例调节器或乘法运算环节放大后的两侧推板实际宽度的偏差，作为补偿量，与传动侧比例阀的给定信号叠加，生成补偿后的传动侧比例阀给定信号；使得传动侧的给定信号根据两侧推板的宽度差进行动态调节；操作侧位置大时，传动侧比例阀给定加大，相反则减小。

通过对传动侧比例阀给定信号的准确补偿，使得侧导板传动侧实际宽度在操作的过程中，始终跟随操作侧实际宽度的变化，达到两侧推板自动进行位置跟随调整的目的。

所述“死区”非线性环节的表达式为：①当|δ|≤δ1时，K＝0，②当δ1<|δ|≤δ2时，K＝K1，③当δ2<|δ|≤δ3时，K＝K2；④当δ3<|δ|≤δ4时；K＝K3；⑤当|δ|>δ4时，K＝0；其中：δ为输入端，即传动侧推板与操作侧推板实际宽度值之差，K为输出端，即为比例放大器的比例系数；δ1、δ2、δ3、δ4为预设定的比较阀值，用来对|δ|进行比较值选择的区间值。

所述补偿量的表达式为：ΔV＝δ×K；

所述补偿后的传动侧比例阀给定信号量的表达式为：V_DS＝V_DS0+ΔV，V_OS＝V_OS0；其中：V_DS0为传动侧比例阀的初始给定信号；V_OS为操作侧比例阀的最终给定信号、V_OS0为操作侧比例阀初始给定信号。

本发明进一步限定的技术方案是：在上述步骤5)中，为防止过补偿，在补偿前使用了限幅器，所述经比例调节器放大后的两侧推板的实际宽度之间的偏差，先经过限幅器后，再作为补偿量，与传动侧比例阀给定信号叠加。

进一步的，所述位置检测传感器为内置式MTS位移传感器，所述位置检测传感器分别安装在每侧推板的两个液压缸上，每侧推板的两个液压缸上分别安装2个，一用一备，以地理位置识别(南/北)，在HMI操作画面上分别设置传感器选择按钮，当其中一个传感器发生故障时通过切换该按钮实现无缝切换，不影响测量精度和轧制节奏，待检修时再对故障传感器进行检查和处理，确保两个传感器正常。

进一步的，所述限幅器的表达式为：侧导板打开时：V_DS>13824，V_DS＝13824；V_DS<0，V_DS＝0；侧导板夹紧时：V_DS>27648，V_DS＝27648；V_DS<13824，V_DS＝13824

本发明的有益效果是：本发明的中厚钢板轧制生产线轧机前后侧导板两侧推板位置自动跟随的控制方法，能很好地做到以一侧推板宽度为基准，对另一侧推板进行自动调节、控制，使其在操作过程中始终跟随基准端宽度的变化，可靠达到使侧导板两侧推板自动进行对中调整的目的，使用效果极佳。使用本发明的调整方法后，可以减少轧制过程中的镰刀弯现象，从而提高产品质量、成材率以及降低故障停机时间；并且降低对轧机设备的冲击损坏，加快了生产节奏，提高生产产量。

附图说明

图1是本发明的动态控制流程图。

图2为实施例1轧机前侧倒板两侧推板比例阀控制信号趋势图。

图3为实施例2轧机后侧倒板两侧推板比例阀控制信号趋势图。具体实施方式

实施例1

本实施例对某中板厂轧机前侧导板位置跟随进行动态控制，轧机侧导板参数如下：

两个位移传感器工作,两个备用)。

两侧推板可以单动可以联动，具有各自单独的自动位置闭环控制系统。单动可以调试及手动对中，联动用于正常的轧钢生产方式。

本实施例提供的一种轧机侧导板位置跟随的动态控制方法，如图1所示，其主要步骤为：

首先，在每侧推板上的两个液压缸上分别安装2个内置式MTS位移传感器，一用一备，以地理位置识别(南/北)，在HMI操作画面上分别设置传感器选择按钮。

然后，检修后人工测量两侧推板与轧制中心线的距离并分别进行记录，然后在HMI操作画面上输入两个测量值，点击“标定请求”，自动记录下两侧推板的零点数据，而且两侧推板的实际宽度被设定成标定宽度，同时两侧推板中位置大的那个推板以位置小的那个推板的位置为目标宽度，自动定位到与另一个推板同样的位置，此为推板的原始对中。之后在画面上显示“xxxx年x月x日xxxxxxxx标定完成”。

最后，还包括侧导板运动过程中的位置自动跟随，侧导板运动过程中的位置自动跟随控制包括以下几个步骤：

1)根据推板位置标定时的零点数据以及位移传感器的实际读数计算当前两侧推板相对于轧制中心线的实际宽度值。

2)以操作侧推板的实际宽度值为基准，计算传动侧推板与操作侧推板实际宽度值之差δ。

3)将步骤2)所得的偏差δ经过“死区”非线性环节。

4)将经过“死区”非线性环节的两侧推板实际宽度之间的偏差作为比例调节器的给定值，经比例调节器放大；比例放大器的比例系数根据偏差范围自动设定。

5)将步骤4)中经运算放大后的两侧推板实际宽度的偏差，先经过限幅器后，再作为补偿量，与传动侧比例阀给定信号叠加，生成补偿后的传动侧比例阀给定信号；使得传动侧的给定信号根据两侧推板的宽度差进行动态调节，操作侧位置大时，传动侧比例阀给定加大，相反则减小。

所述“死区”非线性环节的表达式为：①当|δ|≤δ1时，K＝0，②当δ1<|δ|≤δ2时，K＝K1，③当δ2<|δ|≤δ3时，K＝K2；④当δ3<|δ|≤δ4时；K＝K3；⑤当|δ|>δ4时，K＝0；其中：δ为输入端，即传动侧推板与操作侧推板实际宽度值之差，K为输出端，即为比例放大器的比例系数；δ1、δ2、δ3、δ4为预设定的比较阀值，用来对|δ|进行比较值选择的区间值。

其中：限幅器的的表达式为：侧导板打开时：V_DS>13824，V_DS＝13824；V_DS<0，V_DS＝0；侧导板夹紧时：V_DS>27648，V_DS＝27648；V_DS<13824，V_DS＝13824

本实施例通过动态实时控制，可实现传动侧比例阀跟随控制的比例系数如下表所示，对应的控制信号趋势图如图2所示。

项目	偏差范围	比例系数
			1	|δ|≤5mm	0
2	5<|δ|≤30mm	100
			3	30<|δ|≤60mm	70
4	60<|δ|≤100mm	30
			5	|δ|>100mm	0

根据偏差范围和比例系数计算补偿量：ΔV＝δ×K；

最后再根据补偿量和传动侧比例阀给定信号计算补偿后的传动侧比例阀给定信号量：V_DS＝V_DS0+ΔV，V_OS＝V_OS0；其中：V_DS0为传动侧比例阀的初始给定信号；V_OS为操作侧比例阀的最终给定信号、V_OS0为操作侧比例阀初始给定信号。

实施例2

本实施例具体实施步骤与采用的轧机侧导板的参数和实施例1相同，不同的是本实施例对某中板厂轧机后侧导板位置跟随进行动态控制。

侧导板的操作有手动和自动两种方式，手动主要用于检修后试车以及轧钢过程中的夹钢对中，自动主要用于轧钢时前后侧导板的连锁操作，确保钢坯在侧导板打开的状态下进入侧导板区域，以防撞坏侧导板。两种模式手动优先。

两侧推板可以单动可以联动，具有各自单独的自动位置闭环控制系统。单动可以进行标定和调试及手动对中，联动用于正常的轧钢生产方式。

实施本发明后，通过动态实时控制，可实现传动侧比例阀跟随控制的比例系数如下表所示，对应的控制信号趋势图如图3所示。

项目	偏差范围	比例系数
			1	|δ|≤3mm	0
2	3<|δ|≤6mm	200
			3	6<|δ|≤10mm	180
4	10<|δ|≤20mm	160
			5	20<|δ|≤60mm	70
6	60<|δ|≤100mm	30
			7	|δ|>100mm	0

根据偏差范围和比例系数计算补偿量：ΔV＝δ×K；

最后再根据补偿量和传动侧比例阀给定信号计算补偿后的传动侧比例阀给定信号量：V_DS＝V_DS0+ΔV，V_OS＝V_OS0；其中：V_DS0为传动侧比例阀的初始给定信号；V_OS为操作侧比例阀的最终给定信号、V_OS0为操作侧比例阀初始给定信号。

由图2、3可见传动侧比例阀输出电流是一个动态调整的过程，有时比操作侧大有时比操作侧小，完全实现了两侧推板同步的功能。此两实例已经在现场使用一年半，效果良好。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种轧机侧导板位置跟随的动态控制方法，包括推板位置标定，在所述推板位置标定步骤中记录两侧推板的零点数据，其特征在于：还包括侧导板运动过程中的位置自动跟随，所述侧导板运动过程中的位置自动跟随控制包括以下几个步骤：

1）根据推板位置标定时的零点数据以及位置传感器的实际读数计算当前两侧推板相对于轧制中心线的实际宽度值；

2）以操作侧推板的实际宽度值为基准，计算传动侧推板与操作侧推板实际宽度值之差δ；

3)将步骤2）所得的偏差δ经过“死区”非线性环节；

所述“死区”非线性环节的表达式为：①当|δ|≤δ1时，K=0，②当|δ|>δ4时，K=0

4)将经过“死区”非线性环节的两侧推板实际宽度之间的偏差作为比例调节器的给定值，经比例调节器放大；比例放大器的比例系数根据偏差范围自动设定；

所述比例放大器的比例系数表达式为：①当δ1<|δ|≤δ2时，K=K1，②当δ2<|δ|≤δ3时，K=K2；③当δ3<|δ|≤δ4时，K=K3； 其中：δ为输入端，即传动侧推板与操作侧推板实际宽度值之差，K为输出端，即为比例放大器的比例系数；δ1、δ2、δ3、δ4为预设定的比较阀值，用来对|δ|进行比较值选择的区间值；

5）将步骤4）中经比例调节器或乘法运算环节放大后的两侧推板实际宽度的偏差，作为补偿量，与传动侧比例阀的给定信号叠加，生成补偿后的传动侧比例阀给定信号；使得传动侧的给定信号根据两侧推板的宽度差进行动态调节；

所述补偿量的表达式为：ΔV=δ×K；

所述补偿后的传动侧比例阀给定信号量的表达式为：V_DS=V_DS0+ΔV，V_OS=V_OS0；其中：V_DS0为传动侧比例阀的初始给定信号；V_OS为操作侧比例阀的最终给定信号、V_OS0为操作侧比例阀初始给定信号。

2.根据权利要求1所述的轧机侧导板位置跟随的动态控制方法，其特征在于：在上述步骤5）中，所述经比例调节其放大后的两侧推板的实际宽度之间的偏差，先经过限幅器后，再作为补偿量与传动侧比例阀的给定信号叠加。

3.根据权利要求1所述的轧机侧导板位置跟随的动态控制方法，其特征在于：所述位置检测传感器为内置式MTS位移传感器，所述位置检测传感器分别安装在每侧推板的两个液压缸上，每侧推板的两个液压缸上分别安装2个。

4.根据权利要求2所述的轧机侧导板位置跟随的动态控制方法，其特征在于：所述限幅器的表达式为：侧导板打开时：V_DS>13824，V_DS=13824；V_DS<0，V_DS=0；侧导板夹紧时：V_DS>27648，V_DS=27648；V_DS<13824，V_DS=13824。