CN104070146A

CN104070146A - 结晶器调宽系统中的定位装置及定位控制方法

Info

Publication number: CN104070146A
Application number: CN201310099517.6A
Authority: CN
Inventors: 朱家驹; 饶刚; 兰顺舟; 黄成永; 刘会领
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2014-10-01

Abstract

本发明提供一种结晶器调宽系统中的定位装置及定位控制方法。本发明的方法包括：采用位置控制作为控制系统中的主回路或者外环控制，在系统的初始阶段通过连接在油缸的位移调整伺服电磁阀的阀位开度来完成结晶器的宽度和锥度的调节；而当锥度和宽度调节完成之后，通过油缸组所对应压力传感器的压力信号对伺服阀的阀位开度进行微调，控制油缸有杆腔和无杆腔的压力差来克服由于钢水静压力改变所带来的压力差的变化，在调节过程中限制伺服阀的最大输出来控制调整的速度。本发明通过位置闭环调节和压力闭环调节这两种调节方式的并存来实现结晶器宽度调节过程中的定位并保持生产过程中结晶器宽度定位保持不变的方法。

Description

结晶器调宽系统中的定位装置及定位控制方法

技术领域：

本发明涉及一种结晶器调宽系统中的定位装置及定位控制方法，适用于采用液压系统进行调节的结晶器调宽控制系统。

背景技术：

在钢铁生产连续浇铸的过程中，为了生产不同宽度规格要求的铸坯同时提高生产效率保证连续生产，均采用了结晶器调宽技术来改变浇铸板坯的宽度，避免了停机更换结晶器造成的生产时间损失及二次开浇造成的原材料损耗，从而提高了金属收得率和生产作业率，提高铸机产能。

结晶器调宽控制系统有两种方式，即电动传动方式和液压传动方式，它们均需要控制结晶器窄边的位置，并且在浇铸生产过程中保持窄边的位置不变。电动传动方式可以通过将传动装置锁定来达到宽度保持不变，而液压传动控制系统，由于液压系统本身的特性会产生漂移和泄漏，一旦通过机械方式锁定之后将不能重复进行调宽控制，因此在生产过程中必须通过控制调节的方法来保证结晶器窄边位置保持不变。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结晶器调宽系统中的定位装置及定位控制方法，结晶器的宽度和锥度通过带位移传感器的调宽液压缸、伺服阀进行位移闭环控制调节。在连铸生产过程中，主要的变化来自于浇铸过程中钢水静压力的变化，因此浇铸过程中保证液压缸两侧的平衡将能保证宽度和锥度控制在设定的精度范围以内。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

结晶器调宽系统中的定位装置，包括安装在结晶器两侧的上部调宽液压缸和下部调宽液压缸，所述的上部调宽液压缸和下部调宽液压缸上分别安装有位移传感器，每个所述的液压缸的有杆腔和无杆腔的管道上安装有压力传感器，所述的液压缸连接伺服阀。

所述的结晶器调宽系统中的定位装置，所述的位移传感器采用磁致伸缩位移传感器，所述的液压缸的活塞杆上装配有一个磁环。

结晶器调宽系统中的定位控制方法，该方法包括：采用位置控制作为控制系统中的主回路或者外环控制，在系统的初始阶段通过连接在油缸的位移调整伺服电磁阀的阀位开度来完成结晶器的宽度和锥度的调节；而当锥度和宽度调节完成之后，通过油缸组所对应压力传感器的压力信号对伺服阀的阀位开度进行微调，控制油缸有杆腔和无杆腔的压力差来克服由于钢水静压力改变所带来的压力差的变化，在调节过程中限制伺服阀的最大输出来控制调整的速度。

附图说明：

图1是本发明的设备组成示意图。

图2是本发明的液压油缸的结构示意图。

图3是本发明的闭环调节环节示意图。

图4是本发明的控制流程图。

具体实施方式：

实施例1：

如图1所示：本发明的结晶器调宽系统中的定位装置，包括安装在结晶器1两侧的上部调宽液压缸2和下部调宽液压缸，所述的上部调宽液压缸和下部调宽液压缸上分别安装有位移传感器3，每个所述的液压缸的有杆腔和无杆腔的管道上安装有压力传感器4，所述的液压缸连接伺服阀5。

实施例2：

实施例1所述的结晶器调宽系统中的定位装置，所述的位移传感器采用磁致伸缩位移传感器，它利用两个不同的磁场相交时产生的一个应变脉冲信号，然后计算出这个信号被控测所需的时间周期，从而换算出准确的位置。因此，在调宽液压缸的活塞杆上装配有一个磁环6作为活动磁铁，而将波导管7插入液压缸中，这样随着液压缸活塞杆的移动则可以测量出液压缸的位移。

实施例3：

控制原理及过程：

在PLC中实现位置闭环调节和压力闭环调节的PID算法和参数的调整。

位移闭环调节过程：

在需要进行位置调节的过程中由于需要大位移的调节过程因此将位移传感器作为主调节参数，此时位移闭环调节则作为主调节过程对伺服阀进行控制，该调节过程采用PID调节方法，根据伺服阀的调节特性设定比例、积分和微分的参数，通过结晶器的宽度和锥度设定分别获取结晶器左上部、左下部、右上部、右下部液压缸的位移设定值，通过液压缸内部的位移传感器来获取实际值从而形成位移调节过程中的闭环调节。

也就是说：在调节过程中，通过终端或者屏幕设定结晶器上口的宽度，同时设定结晶器的锥度之后，根据计算公式：

结晶器锥度＝（结晶器上口宽度－结晶器下口宽度）/(结晶器下口宽度×结晶器高度)

可以得出结晶器下口宽度，这时就可以得到结晶器窄边四个位移传感器的设定值，其实也就得到了四个调节液压缸的设定位置，将此设定值作为位移闭环调节器中的设定值，当结晶器调宽条件满足并开始调节的时候，将四个位移传感器的实际位置数值通过PLC的数据采集转换之后作为位移闭环调节器中的过程值，通过PID控制器输入与输出之间的关系：

此处：

e(t)为传感器位移的变化值

合理设置公式中的、、之后，将位置闭环调节的输出作用到伺服阀上，使油缸位置不断向设定位置进行调节，直至达到设定的偏差范围之内。

压力闭环调节过程：

本控制方法将压力调节作为副调节参数，由于位移闭环PID调节过程中存在着死区以及伺服阀自身特性的死区，以及在浇铸过程中，由于钢水静压力的变化促使结晶器窄边的位置发生微小变化，因此在接近位移设定值的误差范围内或者在浇铸过程中结晶器窄边位置发生微小变化的时候则采集液压缸有杆腔和无杆腔两侧的压力差作为压力闭环调节中过程值，通过压力闭环调节过程中的比例、积分和微分参数的放大环节来克服伺服阀自身的死区，激励伺服阀进行调节动态保持液压缸有杆腔和无杆腔两侧的压力保持平衡，动态维持窄边位置保持不变。

即：当位置闭环调节过程中，油缸位置已经到达设定偏差控制的死区范围之内，或者在浇铸过程中窄边位置发生微小变化的时候如果通过位置闭环调节进行调节将会出现超调的现象，液压缸位置变化过大或者不变化，此时就采用压力闭环调节来维持液压缸位置精度的控制。

通过PLC判断位置闭环调节过程完毕，此时采集液压缸有杆腔和无杆腔的压力差，将此压力差作为压力闭环调节器的设定值（对于不同的钢种以及不同的浇铸宽度，钢水产生的静压力是不同的，因此该调节器的设定值通过条件的判断进行设定），将有杆腔和无杆腔两侧的压力变化值作为压力闭环调节器中的过程值，通过改变PID输入输出的关系值实现调节，即：

此处：

e(t)为液压缸有杆腔和无杆腔之间的压力变化值

合理设置公式中的、、之后，则可以调节伺服阀来控制液压缸的位置保持在设定值的偏差范围之内，保持不变。

该控制方法的主要特点是通过位置闭环调节和压力闭环调节这两种调节方式的并存来实现结晶器宽度调节过程中的定位并保持生产过程中结晶器宽度定位保持不变的方法。

Claims

1.一种结晶器调宽系统中的定位装置，包括安装在结晶器两侧的上部调宽液压缸和下部调宽液压缸，其特征是：所述的上部调宽液压缸和下部调宽液压缸上分别安装有位移传感器，每个所述的液压缸的有杆腔和无杆腔的管道上安装有压力传感器，所述的液压缸连接伺服阀。

2.根据权利要求1所述的结晶器调宽系统中的定位装置，其特征是：所述的位移传感器采用磁致伸缩位移传感器，所述的液压缸的活塞杆上装配有一个磁环。

3.一种结晶器调宽系统中的定位控制方法，其特征是：该方法包括：采用位置控制作为控制系统中的主回路或者外环控制，在系统的初始阶段通过连接在油缸的位移调整伺服电磁阀的阀位开度来完成结晶器的宽度和锥度的调节；而当锥度和宽度调节完成之后，通过油缸组所对应压力传感器的压力信号对伺服阀的阀位开度进行微调，控制油缸有杆腔和无杆腔的压力差来克服由于钢水静压力改变所带来的压力差的变化，在调节过程中限制伺服阀的最大输出来控制调整的速度。