CN104907340A - 一种处理线上转向辊的控制方法 - Google Patents

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姚伟东
陈威
杨天贵
肖银平
尹幼华
邓云露
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Abstract

本发明公开了一种处理线上转向辊的控制方法，步骤如下：步骤一、控制芯片接收处理线上运行带钢的屈服强度和厚度参数；步骤二、根据前述参数控制芯片设定转向辊力矩调节参数Qn；步骤三、当处理线上带钢恒速运行时，通过将调节系数A设定为最小值；当带钢处于加减速时，调大所有转向辊对应的调节系数A；当处于加减速的带钢加速度超过加速度变化死区范围时，将所有转向辊的调节系数A设为最大值。本发明具有确保加减速时转向辊的精确控制、解决转向辊间的张力波动现象、保证带钢处理线正常生产、提高带钢产品质量的特点，可以广泛应用于带钢处理线控制领域。

Description

一种处理线上转向辊的控制方法
技术领域
本发明涉及带钢处理线控制领域，特别是涉及一种处理线上转向辊的控制方法。
背景技术
随着高强钢品种的开发，处理线在生产轧制厚规格高强钢时,由于转向辊调节控制与转向辊机械系统不匹配，致使处理线上转向辊间带钢张力出现振荡现象，造成带钢产品质量差，严重时会导致停机废钢，严重影响处理线生产的正常进行，带来很大的经济损失。
发明内容
本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种处理线上转向辊的控制方法，具有确保加减速时转向辊的精确控制、解决转向辊间的张力波动现象、保证带钢处理线正常生产、提高带钢产品质量的特点。
本发明提供的一种处理线上转向辊的控制方法，包括如下步骤：步骤一、控制芯片接收处理线上运行带钢的屈服强度和厚度参数；步骤二、根据前述参数控制芯片设定转向辊力矩调节参数：
Qn＝Qn-1+A*GAIN*(T0/Tn)*(DEVn+DEVn-1+DEVn-2)/3，其中，Qn：为采样时刻n的转向辊力矩控制器的输出，Qn-1：为采样时刻n-1的转向辊力矩控制器的输出，T0：为程序扫描时间，Tn：积分时间，GAIN：比例系数，A：调节系数，DEVn：为采样时刻n的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩，DEVn-1：为采样时刻n-1的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩，DEVn-2：为采样时刻n-2的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩；步骤三、当处理线上带钢恒速运行时，通过将调节系数A设定为最小值；当带钢处于加减速时，调大所有转向辊对应的调节系数A；当处于加减速的带钢加速度超过加速度变化死区范围时，将所有转向辊的调节系数A设为最大值。
在上述技术方案中，所述步骤三中，当带钢处于加减速时，越靠近中段活套的调节系数A取值越小，而越接近前段开卷机或后段卷取机的调节系数A取值越大，分别与开卷机的前段和卷取机的后段对应的调节系数A取值最大。
在上述技术方案中，所述步骤三中，调节系数A的取值范围为0.7-1。
在上述技术方案中，所述步骤三中，转向辊共有五个，分别为依次排列的1#转向辊、2#转向辊、3#转向辊、4#转向辊和5#转向辊，其中，1#转向辊靠近开卷机，5#转向辊靠近卷取机，3#转向辊靠近中段的活套，2#转向辊位于1#转向辊和3#转向辊之间，4#转向辊位于3#转向辊和5#转向辊之间；当处理线上带钢恒速运行时，五个转向辊的调节系数A设定为最小值为0.7；当带钢处于加减速且未超过加速度变化死区范围时，5#转向辊对应的调节系数A为0.8，分别与1#转向辊和5#转向辊对应的调节系数A取值为1，2#转向辊和4#转向辊对应的转向辊调节系数A取值为0.9；带钢加速度超过加速度变化死区范围时，将调节系数A设为1。
在上述技术方案中，所述步骤三中，越靠近中段活套的加速度变化死区范围取值越大，而越接近前段开卷机或后段卷取机的加速度变化死区范围取值越小，分别与前段开卷机或后段卷取机对应的加速度变化死区范围取值最小，与中段活套对应的加速度变化死区范围取值最大。
在上述技术方案中，所述加速度变化死区范围为0.02m/s2-0.08m/s2。
在上述技术方案中，所述步骤二中，Qn和Qn-1的输出范围是0-1，T0程序扫描时间为1-15ms，Tn积分时间为5-15s，GAIN比例系数为9*10-6-18*10-6。
本发明处理线上转向辊的控制方法，具有以下有益效果：转向辊传动装置根据控制芯片传来的力矩调节参数调整转向辊的力矩输出，从而控制处理线上转向辊间带钢张力大小，运用该技术生产厚规格高强钢时，确保了加减速和稳态时转向辊的精确控制，解决了处理线上转向辊间的张力振荡等问题，避免了由于张力振荡对机械设备的损坏，保证了处理线的稳定生产，减少了异常停机时间，合理解决了转向辊控制的快速性与稳定性的关系，保证了转向辊的正常运行，避免了由于张力振荡对产品质量影响的问题。
附图说明
图1为本发明处理线上转向辊的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。
参见图1，本发明处理线上转向辊的控制方法，包括如下步骤：
步骤一、控制芯片接收处理线上运行带钢的屈服强度和厚度参数；
步骤二、根据前述参数控制芯片设定转向辊力矩调节参数：
Qn＝Qn-1+A*GAIN*(T0/Tn)*(DEVn+DEVn-1+DEVn-2)/3，
其中，
Qn：为采样时刻n的转向辊力矩控制器的输出(0-1)，
Qn-1：为采样时刻n-1的转向辊力矩控制器的输出(0-1)，
T0：为程序扫描时间(1-15ms)，
Tn：积分时间(5-15s)，
GAIN：比例系数(9*10-6-18*10-6)，
A：调节系数，
DEVn：为采样时刻n的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩，
DEVn-1：为采样时刻n-1的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩，
DEVn-2：为采样时刻n-2的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩；
步骤三、当处理线上带钢恒速运行时，通过将调节系数A设定为最小值；当带钢处于加减速时，调大所有转向辊对应的调节系数A；当处于加减速的带钢加速度超过加速度变化死区范围时，将所有转向辊的调节系数A设为最大值。
其中，所述步骤三中，当带钢处于加减速时，越靠近中段活套的调节系数A取值越小，而越接近前段开卷机或后段卷取机的调节系数A取值越大，分别与开卷机的前段和卷取机的后段对应的调节系数A取值最大，在本实施例中，调节系数A的取值范围为0.7-1，具体数值如下：所述转向辊共有五个，分别为依次排列的1#转向辊、2#转向辊、3#转向辊、4#转向辊和5#转向辊，其中，1#转向辊靠近开卷机，5#转向辊靠近卷取机，3#转向辊靠近中段的活套，2#转向辊位于1#转向辊和3#转向辊之间，4#转向辊位于3#转向辊和5#转向辊之间；当处理线上带钢恒速运行时，五个转向辊的调节系数A设定为最小值为0.7；当带钢处于加减速且未超过加速度变化死区范围时，5#转向辊对应的调节系数A为0.8，分别与1#转向辊和5#转向辊对应的调节系数A取值为1，2#转向辊和4#转向辊对应的转向辊调节系数A取值为0.9；带钢加速度超过加速度变化死区范围时，将调节系数A设为1。具体参见表1。
表1生产厚规格高强钢时调节系数A加减速延时前后的数据
转向辊 恒速时系数A 加减速时系数A
1#转向辊 0.7 1
2#转向辊 0.7 0.9
3#转向辊 0.7 0.8
4#转向辊 0.7 0.9
5#转向辊 0.7 1
所述步骤三中，越靠近中段活套的加速度变化死区范围取值越大，而越接近前段开卷机或后段卷取机的加速度变化死区范围取值越小，分别与前段开卷机或后段卷取机对应的加速度变化死区范围取值最小，与中段活套对应的加速度变化死区范围取值最大，在本实施例中，所述加速度变化死区范围为0.02m/s2-0.08m/s2。
本发明的工作原理如下所述：根据处理线上带钢屈服强度(大于400N/mm2)和成品厚度(大于2mm)，做为选择标志完成对应的厚规格高强钢判断处理；再根据带钢的跟踪信号完成逻辑连锁功能，从而满足转向辊自动控制要求。
正常情况下转向辊的控制为力矩控制，它能解决带钢张力调节的技术控制问题。针对厚规格高强钢转向辊控制由计算机实现了调节系数带钢张力自动控制，通过改变转向辊调节系数A的大小，实现活套调节控制与液压活套系统之间的控制匹配，满足了带钢控制工艺要求。通过计算和实际调试，确定了转向辊力矩的调节参数。
控制芯片设定转向辊力矩调节参数算法如下：
Qn＝Qn-1+A*GAIN*(T0/Tn)*(DEVn+DEVn-1+DEVn-2)/3，
其中，
Qn：为采样时刻n的转向辊力矩控制器的输出(0-1)，
Qn-1：为采样时刻n-1的转向辊力矩控制器的输出(0-1)，
T0：为程序扫描时间(1-15ms)，
Tn：积分时间(5-15s)，
GAIN：比例系数(9*10-6-18*10-6)，
A：调节系数，
DEVn：为采样时刻n的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩，
DEVn-1：为采样时刻n-1的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩，
DEVn-2：为采样时刻n-2的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩。
转向辊传动装置根据控制芯片传来的力矩调节参数调整转向辊的力矩输出，从而调整处理线上转向辊间带钢张力大小。
在设定转向辊力矩控制的调节系数A时，需考虑以下两个方面：
1、控制逻辑关系：
当处理线上带钢恒速运行时，转向辊正常控制。当处理线上带钢加减速且加速度变化死区范围超过一定值时，加减速标志位状态置于“1”，投入变系数转向辊控制，既确保了转向辊的正常控制，又同时解决了加减速时张力振荡问题，并保证了带钢产品质量。加速度变化死区范围根据设备特性具体调试确定，参考范围为0.02m/s2-0.08m/s2。
2、调节系数A设定原则：
调节系数A在带钢恒速运行时选取值为0.7，加减速时取较大值，靠近开卷机的前段和靠近卷取机的后段取值较大，靠近活套的中段取值较小，每一转向辊调节系数A具体数值取决于该转向辊传动设备和转向辊的特性。加速度变化死区范围可根据情况选择确定，一般靠近开卷机的前段和靠近卷取机的后段取值较小，靠近活套的中段取值较大，具体数值需要结合设备工艺调试确定。
本发明保证处理线上带钢转向稳定的转向辊控制方法所涉及到的硬件装置如下：
本实施例采用的计算机由科孚德公司的HPC(High PerformanceController，高性能控制器)控制器完成,控制信号通道CAN232；转向辊传动控制采用ALSPA MD2000，型号为：MD2000-029-205006。控制器算法程序将算出的转向辊力矩控制值通过点对点形式作用于转向辊传动电机上，通过控制转向辊设备从而实现调节处理线上带钢的张力。
使用该技术方案后，效果如下:
实现了转向辊自动控制，解决了处理线上转向辊间的张力振荡等问题，减少了异常停机时间。
确保了转向辊活套的控制正常，不仅保证了加减速时转向辊的控制，而且也确保了稳态时转向辊的自动控制，大大降低了由于加减速时张力波动造成的振荡现象和产品质量问题，并避免了对正常控制的影响。
减少了故障时间，提高了产品合格率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (7)

1.一种处理线上转向辊的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、控制芯片接收处理线上运行带钢的屈服强度和厚度参数；
步骤二、根据前述参数控制芯片设定转向辊力矩调节参数：
Qn＝Qn-1+A*GAIN*(T0/Tn)*(DEVn+DEVn-1+DEVn-2)/3，
其中，
Qn：为采样时刻n的转向辊力矩控制器的输出，
Qn-1：为采样时刻n-1的转向辊力矩控制器的输出，
T0：为程序扫描时间，
Tn：积分时间，
GAIN：比例系数，
A：调节系数，
DEVn：为采样时刻n的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩，
DEVn-1：为采样时刻n-1的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩，
DEVn-2：为采样时刻n-2的转向辊力矩差Nm，所述力矩差Nm＝给定力矩-实际力矩；
步骤三、当处理线上带钢恒速运行时，通过将调节系数A设定为最小值；当带钢处于加减速时，调大所有转向辊对应的调节系数A；当处于加减速的带钢加速度超过加速度变化死区范围时，将所有转向辊的调节系数A设为最大值。
2.根据权利要求1所述的处理线上转向辊的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，当带钢处于加减速时，越靠近中段活套的调节系数A取值越小，而越接近前段开卷机或后段卷取机的调节系数A取值越大，分别与开卷机的前段和卷取机的后段对应的调节系数A取值最大。
3.根据权利要求2所述的处理线上转向辊的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，调节系数A的取值范围为0.7-1。
4.根据权利要求3所述的处理线上转向辊的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，转向辊共有五个，分别为依次排列的1#转向辊、2#转向辊、3#转向辊、4#转向辊和5#转向辊，其中，1#转向辊靠近开卷机，5#转向辊靠近卷取机，3#转向辊靠近中段的活套，2#转向辊位于1#转向辊和3#转向辊之间，4#转向辊位于3#转向辊和5#转向辊之间；当处理线上带钢恒速运行时，五个转向辊的调节系数A设定为最小值为0.7；当带钢处于加减速且未超过加速度变化死区范围时，5#转向辊对应的调节系数A为0.8，分别与1#转向辊和5#转向辊对应的调节系数A取值为1，2#转向辊和4#转向辊对应的转向辊调节系数A取值为0.9；带钢加速度超过加速度变化死区范围时，将调节系数A设为1。
5.根据权利要求4所述的处理线上转向辊的控制方法，其特征在于：所述步骤三中，越靠近中段活套的加速度变化死区范围取值越大，而越接近前段开卷机或后段卷取机的加速度变化死区范围取值越小，分别与前段开卷机或后段卷取机对应的加速度变化死区范围取值最小，与中段活套对应的加速度变化死区范围取值最大。
6.根据权利要求5所述的处理线上转向辊的控制方法，其特征在于：所述加速度变化死区范围为0.02m/s2-0.08m/s2。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的处理线上转向辊的控制方法，其特征在于：所述步骤二中，Qn和Qn-1的输出范围是0-1，T0程序扫描时间为1-15ms，Tn积分时间为5-15s，GAIN比例系数为9*10-6-18*10-6。
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