CN104512748B - 卷取设备的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了卷取设备的控制方法及卷取机带头定位装置，所述卷取机设有芯轴，所述芯轴上套设有橡胶套筒，其中，所述定位装置包括一激光传感器、一用于对所述卷取机的芯轴进行定位控制的PLC控制器及在所述橡胶套筒的外周设置的一软区，所述软区内设置有反光元件，所述激光传感器通过所述反光元件检测出所述软区位置并输出脉冲信号至所述PLC控制器。本发明的卷取机带头定位装置能使穿带带头精确的定位到橡胶套筒的软区间内，满足卷轴印缺陷必须控制在30米以内工艺要求，大大提高了机组的成材率。

Description

卷取设备的控制方法
技术领域
本发明涉及冷轧热镀锌机组设备领域，更确切地说是涉及一种卷取设备的控制方法，用于热镀锌机组出口段的卷取设备的控制。本发明还涉及卷取机带头定位装置。
背景技术
如附图1所示，一般地，热镀锌机组出口段卷取设备包括剪刀8、磁力皮带5、转向夹送辊6、穿带导板台和3卷取机1等设备,在卷取机1的芯轴上设置变钢卷内径用的橡胶套筒2。根据工艺要求热镀锌机组设置了508MM和610MM两种类型的橡胶套筒。热镀锌机组卷取设备一个重要功能精度指标就是卷轴印缺陷必须控制在30米以内，从而提高机组产品的收得率。但是传统的卷取机在实际使用过程中存在如下的问题：
1、传统的卷取控制由于没有带头定位控制功能，穿带带头在卷取机橡胶套筒上的位置是随机的，使得1.5MM以上厚料卷取时会产生100－200M不等的卷轴印缺陷，大大降低了机组的成材率。
2、由于机组存在一定长度的带头卷轴印缺陷，导致本机组无法正常生产出合格的成品，必须到下到工艺去检查卷轴印的缺陷并进行切除的等操作，一定程度上增加了产品的吨钢成本，对冷轧的物流平衡产生一定的影响。
3、为了尽量降低厚料卷轴印缺陷的长度，操作工通常采取适当降低卷取张力的方法来进行补偿控制，有时候会造成内圈溢出的功能精度不符项，操作工劳动强度大，一定程度上影响了机组的稳定运行。
发明内容
针对现有技术在实际应用中存在的问题，本发明的一个目的在于提供一种通过对卷取机带头进行精确定位来达到减少卷轴印缺陷的卷取机带头定位装置。
为了实现上述目的，本发明提供的一种卷取机带头定位装置，所述卷取机设有芯轴，所述芯轴上套设有橡胶套筒，其中，所述定位装置包括一激光传感器、一用于对所述卷取机的芯轴进行定位控制的PLC控制器及在所述橡胶套筒的外周设置的一软区，所述软区内设置有反光元件，所述激光传感器通过所述反光元件检测出所述软区位置并输出脉冲信号至所述PLC控制器。
作为优选，所述软区的宽度范围为50－70MM。
作为优选，所述反光元件为贴设在所述软区的反光纸。
本发明的另一个目的在于提供一种卷取设备的控制方法，该卷取设备包括剪刀、光栅、磁力皮带、转向夹送辊、穿带导板台及卷取机，卷取机设有如上所述的卷取机带头定位装置，该方法包括：
第一阶段：步骤一，所述卷取机卷取准备自动步结束后，启动所述芯轴定位自动步；步骤二，所述激光传感器开始检测所述芯轴上的所述软区位置，当检测到所述软区位置时，输出一个脉冲信号；步骤三，所述PLC控制器接收到所述脉冲信号后，所述卷取机降速并进行定位，定位完成后该自动步结束；
第二阶段：步骤四，剪刀自动步结束后，启动卷取机穿带自动步，出口段设备以第一穿带速度进行穿带；步骤五，当卷取长度大于L1时卷取机以第二穿带速度启动，出口段设备同时自动降速至第二穿带速度运行,准备带头咬入；步骤六，当卷取长度大于L2时卷取机建张，卷取机的速度会升至k4倍的第二穿带速度，并随即降至第二穿带速度,当卷取长度大于L3时，出口段设备自动升速至第一穿带速度；当卷取长度大于L4时，出口段设备自动升速到操作工人设定的速度；
其中：L1的长度为剪刀到光栅之间的距离；L2的长度为卷取机张力接通时刻的卷取长度值；L3为卷取机从第二穿带速度升速至第一穿带速度的时刻的卷取长度值；L4为卷取机从第一穿带速度升速至设定速度的时刻的卷取长度值；K4为卷取机的张力控制调整因子，数值范围为1.05－1.15。
作为优选，所述第二穿带速度与所述第一穿带速度的比值为0.4～0.6:1。
作为优选，所述第一穿带速度为40-60M/MIN。
作为优选，在步骤一中，卷取机以8-12M/MIN速度旋转。
作为优选，在步骤三中，所述PLC控制器接收到所述脉冲信号后，将所述卷取机降速为3-7M/MIN。
作为优选，在步骤三中，所述PLC控制器对所述卷取机进行定位时，以输入因子为卷取张力设定值，建立一个输出因子为芯轴定位时间变化值的芯轴定位控制模型；
卷取张力设定值的由以下公式得出：
TR_TEN_SET=(G_L2_TR_TENS*G_TR_TEN_RATIO*G405_18DS_VAL)+R_TR_BW_LOSS(1)，
其中TR_TEN_SET：定位模型的中卷取张力设定值，单位：KN；
G_L2_TR_TENS：为计算机下发的卷取机穿带张力设定值，单位：KN；
G_TR_TEN_RATIO：卷取机锥型张力控制系数，该系数优选范围为：1.15－1.25；
G405_18DS_VAL：操作画面上可调节的系数，调节范围为：1-1.2；
R_TR_BW_LOSS：助卷皮带张力补偿值。
作为优选，在步骤六中，所述卷取长度L2由以下公式确定：
L2=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K1；
所述卷取长度L3由以下公式确定：
L3=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K2；
所述卷取长度L4由以下公式确定：
L4=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K3；
其中，R_LEN_SHR_TR:为剪刀到卷取机芯轴之间的距离；
D_TR_MAND：为卷取机芯轴的外径；
K1：为调整因子，数值范围为：0.6－1.0；
K2：为调整因子，该因子的优选范围为：1.5-2.4；
K3：为调整因子，该因子的优选范围为：2.6－3.5。
本发明的有益效果在于：1、它能使穿带带头精确的定位到橡胶套筒的软区间内，满足卷轴印缺陷必须控制在30米以内工艺要求。大大提高了机组的成材率。2、由于卷轴印的缺陷得到了有效地控制，机组能直接出合格的成品，一定程度上降低了吨钢成本，也有利于冷轧厂的整个物流平衡。3、由于卷轴印的缺陷得到了有效地控制，操作工不必进行其它干预工作，操作工劳动强度低，也确保了机组的稳定运行。
附图说明
图1为设有本发明的卷取机带头定位装置的出口段卷取设备的结构示意图。
图2为本发明的卷取机带头定位装置的橡胶套筒的软区检测控制原理示意图。
图3为本发明的卷取机带头定位装置的卷取机芯轴定位控制方法的流程图。
图4为本发明的卷取机芯轴定位控制方法的控制模型。
图5为卷取机穿带自动步控制流程图。
图6为卷取机速度和张力切换控制流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
宝钢五冷轧1730热镀锌机组是本发明专利的一个实施案例。
本发明专利采用如下技术方案：卷取机定位自动步采用建立芯轴定位控制模型和卷取机穿带采用速度自动切换、张力接通相结合的控制方案。它适用于带钢的规格为：厚度0.25－2.3MM，宽度为：700－1630MM。本实施例的带钢规格为：厚度：1.8MM；宽度为：1505MM。
一、卷取机定位自动步控制流程说明
见图2。通过在带有软区21（所谓软区21，是指该部分的硬度小于橡胶套筒的其他部分的硬度，以便带头可陷入该处，避免卷轴印的产生）的橡胶套筒2上粘贴专用的反光纸22后，由激光传感器10检测出脉冲信号，并将它输出到出口主控PLC控制器9，用于卷取机1的芯轴定位控制。橡胶套筒2上的软区21的宽度（芯轴收缩状态）优选范围为：50－70MM。本机组优选为：60MM。
图3为本发明的卷取机带头定位装置的卷取机芯轴定位控制方法的流程图。如图3所示，卷取机1卷取准备自动步结束后，启动芯轴定位自动步，卷取机以10M/MIN速度旋转；激光传感器10开始检测芯轴2软区21位置，当检测到软区21位置时，输出一个脉冲信号；PLC接收到该信号后，卷取机降速至5M/MIN，并且以图4的定位控制模型输出的时间进行定位，定位完成后该自动步结束。
卷取机速度1：优选范围：8－12M/MIN,本机组优选为：10M/MIN。
卷取机速度2：优选范围：3－7M/MIN,本机组优选为：5M/MIN。
见图4为本发明的卷取机芯轴定位控制方法的控制模型。芯轴定位控制模型就是以输入因子为卷取张力设定值，建立一个输出因子为芯轴定位时间变化值。芯轴定位控制模型的点数的优选范围为：5-15个。X1是卷取机张力设定的最小值，X5或X15是本机组卷取机张力设定的最大值。卷取机张力最小值和最大值之间的分布可以是平均等分或不平均等分。本机组优选为：11点。即X1=7KN（卷取机张力设定的最小值），X2=10KN，X3=20KN,X4=30KN，X5=40KN,X6=50KN，X7=60KN,X8=70KN，X9=80KN,X10=87KN,X11=87KN（卷取机张力设定的最大值）。
输入因子为卷取张力设定值的计算逻辑公式（1）如下：
TR_TEN_SET=(G_L2_TR_TENS*G_TR_TEN_RATIO*G405_18DS_VAL)+R_TR_BW_LOSS--------------------------------------(1)
式中：TR_TEN_SET：定位模型的中卷取张力设定值，单位：KN。
G_L2_TR_TENS：为计算机下发的卷取机穿带张力设定值，单位：KN。本实施例为：50KN。
G_TR_TEN_RATIO：卷取机锥型张力控制系数，该系数优选范围为：1.15－1.25。本机组优选为：1.2。
G405_18DS_VAL：操作画面上可调节的系数，调节范围为：1-1.2。本实施例为：1.0。
R_TR_BW_LOSS：助卷皮带张力补偿值，是一个常数，本机组为：5KN。
输出因子定位时间值：通过定位控制模型（见图4）得到，其中Y1-Y5或Y15数值通过现场调试得到。单位：MS。
经计算：
TR_TEN_SET=(G_L2_TR_TENS*G_TR_TEN_RATIO*G405_18DS_VAL)+R_TR_BW_LOSS＝50×1.2×1.0＋5＝65KN.
下表是本机组调试后参数：
通过查上表得出芯轴定位时间Y为＝7881MS
二、卷取机穿带自动步控制流程说明
图5为卷取机穿带自动步控制流程图。
剪刀自动步结束后，启动卷取机穿带自动步，出口段主控以穿带速度1进行穿带。当卷取长度大于L1时卷取机以穿带速度2启动，出口段主控设备同时自动降速至穿带速度2运行,准备带头咬入。图6：当卷取长度大于L2时卷取机建张，卷取机的速度会升至k4倍穿带速度2，并随即降至穿带速度2,当卷取长度大于L3时，出口段主控设备自动升速至穿带速度1,当卷取长度大于L4时，出口段设备自动升速到操作工设定的速度。
其中：L1的长度为：见图1剪刀到光栅7之间的距离。单位：M。本机组优选为：TR1通道的距离为7.04M；TR2通道的距离为14.565M；
卷取机张力接通时刻（L2）计算逻辑公式（2）：
L2=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K1--------------------(2)
式中：L2：卷取机张力接通时刻长度值，单位：M.
R_LEN_SHR_TR:为剪刀到卷取机芯轴之间的距离。是一个常数，单位为：M。本机组优选为：剪刀到TR1的距离为：8.775M;剪刀到TR2的距离为：16.5M
π：是一个常数，为：3.14159。
K1：为调整因子，该因子的优选范围为：0.6－1.0。
本实施例优选为：0.8。
卷取机从穿带速度2升速至穿带速度1的时刻（L3）计算逻辑公式（3）：
L3=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K2-------------------(3)
式中：L3：从穿带速度2升速至穿带速度1的时刻长度值，单位：M.
R_LEN_SHR_TR:为剪刀到卷取机芯轴之间的距离。是一个常数，单位为：M。
D_TR_MAND：卷取机芯轴的外径。根据工艺需求选择为：0.61M或0.508M.本实施例优选为：0.61M。
π：是一个常数，为：3.14159。
K2：为调整因子，该因子的优选范围为：1.5-2.4。本实施例优选为：2.0。
卷取机从穿带速度1升速至设定速度的时刻（L4）计算逻辑公式（4）：
L4=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K3-------------------(4)
式中：L4：从穿带速度1升速至设定速度的时刻长度值，单位：M.
R_LEN_SHR_TR:为剪刀到卷取机芯轴之间的距离。是一个常数，单位为：M。
D_TR_MAND：卷取机芯轴的外径。根据工艺需求选择为：0.610M或0.508M.本实施例优选为：0.61M。
π：是一个常数，为：3.14159。
K3：为调整因子，该因子的优选范围为：2.6－3.5。本实施例优选为：3.0。
K4:为卷取机的张力控制调整因子，该因子的优选范围：1.05－1.15。本实施例优选为：1.1。
穿带速度1优选范围：40－60M/MIN,本机组优选为：40M/MIN。
穿带速度2优选范围：（0.4－0.6）倍的穿带速度1。本机组优选为：20M/MIN。
经计算：
L1_TR1=7.04M；L1_TR2＝14.565M；
L2=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K1.
L2_TR1=8.775+0.61*3.1415*0.8=10.30M；
L2_TR2=16.5+0.61*3.1415*0.8=18.033M;
L3=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K2
L3_TR1=8.775+0.61*3.1415*2=12.068M
L3_TR2=14.565+0.61*3.1415*2=18.288M
L4=R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K3
L4_TR1=8.775+0.61*3.1415*3=14.524M
L4_TR2=14.565+0.61*3.1415*3=20.314M
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明专利，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
预计发明推广应用的可行性及前景：本发明装置可广泛用于冷轧厂其它机组卷取设备中，它即能有效地消除带钢卷取带头印的缺陷，提高了机组的成材率和在一定程度上降低机组的投资成本，具有可推广应用价值。

Claims (7)

1.一种卷取设备的控制方法，该卷取设备包括剪刀、光栅、磁力皮带、转向夹送辊、穿带导板台及卷取机，所述卷取机设有芯轴，所述芯轴上套设有橡胶套筒，所述卷取机配置有卷取机带头定位装置，所述卷取机带头定位装置包括一激光传感器、一用于对所述卷取机的芯轴进行定位控制的PLC控制器及在所述橡胶套筒的外周设置的一软区，所述软区内设置有反光元件，所述激光传感器通过所述反光元件检测出所述软区位置并输出脉冲信号至所述PLC控制器，其特征在于，该方法包括：
第一阶段：步骤一，所述卷取机卷取准备自动步结束后，启动所述芯轴定位自动步；步骤二，所述激光传感器开始检测所述芯轴上的所述软区位置，当检测到所述软区位置时，输出一个脉冲信号；步骤三，所述PLC控制器接收到所述脉冲信号后，所述卷取机降速并进行定位，定位完成后该自动步结束；
第二阶段：步骤四，剪刀自动步结束后，启动卷取机穿带自动步，出口段设备以第一穿带速度进行穿带；步骤五，当卷取长度大于L1时卷取机以第二穿带速度启动，出口段设备同时自动降速至第二穿带速度运行,准备带头咬入；步骤六，当卷取长度大于L2时卷取机建张，卷取机的速度会升至k4倍的第二穿带速度，并随即降至第二穿带速度,当卷取长度大于L3时，出口段设备自动升速至第一穿带速度；当卷取长度大于L4时，出口段设备自动升速到操作工人设定的速度；
其中：L1的长度为剪刀到光栅之间的距离；L2的长度为卷取机张力接通时刻的卷取长度值；L3为卷取机从第二穿带速度升速至第一穿带速度的时刻的卷取长度值；L4为卷取机从第一穿带速度升速至设定速度的时刻的卷取长度值；K4为卷取机的张力控制调整因子，数值范围为1.05－1.15。
2.如权利要求1所述的卷取设备的控制方法，其特征在于，所述第二穿带速度与所述第一穿带速度的比值为0.4～0.6:1。
3.如权利要求2所述的卷取设备的控制方法，其特征在于，所述第一穿带速度为40-60M/MIN。
4.如权利要求1所述的卷取设备的控制方法，其特征在于，在所述步骤一中，卷取机以8-12M/MIN速度旋转。
5.如权利要求1所述的卷取设备的控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述PLC控制器接收到所述脉冲信号后，将所述卷取机降速为3-7M/MIN。
6.如权利要求1所述的卷取设备的控制方法，其特征在于，在所述步骤三中，所述PLC控制器对所述卷取机进行定位时，根据输入因子卷取张力设定值，建立一个输出因子为芯轴定位时间变化值的芯轴定位控制模型；
所述输入因子卷取张力设定值的由以下公式得出：
TR_TEN_SET＝(G_L2_TR_TENS*G_TR_TEN_RATIO*G405_18DS_VAL)+R_TR_BW_LOSS，
其中TR_TEN_SET：定位模型的中卷取张力设定值，单位：KN；
G_L2_TR_TENS：为计算机下发的卷取机穿带张力设定值，单位：KN；
G_TR_TEN_RATIO：卷取机锥型张力控制系数，该系数调节范围为：1.15－1.25；
G405_18DS_VAL：操作画面上可调节的系数，调节范围为：1-1.2；
R_TR_BW_LOSS：助卷皮带张力补偿值。
7.如权利要求1所述的卷取设备的控制方法，其特征在于，在步骤六中，所述卷取长度L2由以下公式确定：
L2＝R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K1；
所述卷取长度L3由以下公式确定：
L3＝R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K2；
所述卷取长度L4由以下公式确定：
L4＝R_LEN_SHR_TR+D_TR_MAND*π*K3；
其中，R_LEN_SHR_TR:为剪刀到卷取机芯轴之间的距离；
D_TR_MAND：为卷取机芯轴的外径；
K1：为调整因子，数值范围为：0.6－1.0；
K2：为调整因子，该因子的优选范围为：1.5-2.4；
K3：为调整因子，该因子的优选范围为：2.6－3.5。
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