CN107541692A

CN107541692A - 一种气刀刀距位置移动的控制方法

Info

Publication number: CN107541692A
Application number: CN201710552026.0A
Authority: CN
Inventors: 乔梁; 王松涛; 熊爱明; 周淳; 肖激扬; 李晓磊; 徐志荣; 张学范; 田才; 王艳强
Original assignee: Shougang Jingtang United Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shougang Jingtang United Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2017-07-07
Filing date: 2017-07-07
Publication date: 2018-01-05

Abstract

本发明公开了一种气刀刀距位置移动的控制方法，包括：获取加速方向的误差范围、减速方向的误差范围、加速方向的惰走区域设定值、减速方向的惰走区域设定值、减速制动区设定值和设备间隙设定值；根据控制参数，控制气刀运行：在第一时长内线性加速至高速速度；在第二时长内保持所述高速速度运行；当运行至目标位置前第一距离处时，线性减速至低速速度；在第三时长内保持低速速度运行；线性减速至停止。解决了现有技术中气刀控制存在的控制不准确，精度低的技术问题。实现了提高气刀运行的精度和稳定性的技术效果。

Description

一种气刀刀距位置移动的控制方法

技术领域

本发明为冷轧工艺技术领域，尤其涉及一种气刀刀距位置移动的控制方法。

背景技术

气刀水平位置控制对于锌层厚度的控制起着关键的作用，喷嘴与带钢的距离越近锌层厚度控制越好，但在实际生产中，气刀与带钢的距离受机组速度、板形、锌液飞溅及沉没辊振动等因素的影响，而通常气刀的间隙设定不能太小，故往往很难达到比较好的效果。

现有技术中的气刀控制均是采取简单的匀速控制，气刀刀距的位置控制不准确，容易造成锌层厚度不均匀(超薄、超厚)、边厚等缺陷，影响产品质量甚至直接导致废品，所以只有保证气刀的位置控制的准确性才能保证产品合格。

可见，现有的气刀控制技术存在控制不准确，精度低的技术问题。

发明内容

本发明通过提供一种气刀刀距位置移动的控制方法，解决了现有技术中气刀控制存在的控制不准确，精度低的技术问题。

本申请实施例提供了如下技术方案：

一种气刀刀距位置移动的控制方法，包括：

获取气刀的控制参数；所述控制参数包括：加速方向的误差范围、减速方向的误差范围、加速方向的惰走区域设定值、减速方向的惰走区域设定值、减速制动区设定值和设备间隙设定值；

根据所述控制参数，控制所述气刀运行；所述控制所述气刀运行包括：

所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度；

所述气刀在第二时长内保持所述高速速度运行；

当气刀运行至目标位置前第一距离处时，气刀线性减速至低速速度；

所述气刀在第三时长内保持所述低速速度运行；

所述气刀线性减速至停止。

可选的，所述加速方向的误差范围和所述减速方向的误差范围与气刀控制设备的精度相关。

可选的，所述加速方向的惰走区域设定值和所述减速方向的惰走区域设定值的获取方法为：设置所述加速方向的惰走区域设定值为第一初始值，设置所述减速方向的惰走区域设定值为第二初始值；采用自动位置控制，控制所述气刀两侧同时执行打开和关闭动作；根据所述打开和关闭动作，调整所述第一初始值和所述第二初始值，直至所述打开和关闭动作的实测移动参数与自动位置控制设置的目标移动参数的差的绝对值小于预设偏差值。

可选的，所述减速制动区设定值与所述气刀的减速曲线相关。

可选的，所述设备间隙设定值为1mm。

可选的，所述气刀开始运行的起始位置与所述气刀需要停止到达的目标位置之间的距离大于2.8mm。

可选的，所述高速速度Vmax＝(V1÷a)÷60*b，其中，V1为电机额定转速，a为电机减速比，b为蜗杆螺距。

可选的，所述低速速度Vmin＝(V2÷a)÷60*b，其中，V2为电机额定转速的20％，a为电机减速比，b为蜗杆螺距。

可选的，所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度，包括：当逆变器接收到自动位置控制的控制器发出的运行指令时，齿轮电机开始加速运行，控制所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度。

可选的，所述当气刀运行至目标位置前第一距离处时，气刀线性减速至低速速度，包括：当控制设备监测到气刀运行至目标位置前第一距离处时，所述控制设备向逆变器发出停止指令，控制所述气刀线性减速至低速速度。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、本申请实施例提供的方法，根据加速方向的误差范围、减速方向的误差范围、加速方向的惰走区域设定值、减速方向的惰走区域设定值、减速制动区设定值和设备间隙设定值等参数来控制气刀的运行，能有效的提高气刀运行的精度。

2、本申请实施例提供的方法，采用矢量控制方式，即加速时控制气刀线性加速，减速时线性减速至低速并运行一段稳定后再继续线性减速至停止，提高了加减速的稳定性，进而提高了气刀运行的稳定性，提高了锌层厚度的控制精度和均匀度,使锌锭的消耗明显降低,实现了镀锌线的高速连续运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中气刀刀距位置移动的控制方法的流程图；

图2为本申请实施例中气刀移动速度曲线；

图3为本申请实施例中间距设定值过小时气刀的运行曲线。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种气刀刀距位置移动的控制方法，解决了现有技术中气刀控制存在的控制不准确，精度低的技术问题。实现了提高气刀运行的精度和稳定性的技术效果。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：

本申请提供一种气刀刀距位置移动的控制方法，包括：

所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度；

所述气刀在第二时长内保持所述高速速度运行；

所述气刀在第三时长内保持所述低速速度运行；

所述气刀线性减速至停止。

通过上述内容可以看出，根据加速方向的误差范围、减速方向的误差范围、加速方向的惰走区域设定值、减速方向的惰走区域设定值、减速制动区设定值和设备间隙设定值等参数来控制气刀的运行，能有效的提高气刀运行的精度。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

在本实施例中，提供了一种气刀刀距位置移动的控制方法，如图1所示，包括：

步骤S101，获取气刀的控制参数；所述控制参数包括：加速方向的误差范围、减速方向的误差范围、加速方向的惰走区域设定值、减速方向的惰走区域设定值、减速制动区设定值和设备间隙设定值；

步骤S102，根据所述控制参数，控制所述气刀运行；所述控制所述气刀运行包括：

步骤S1，所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度；

步骤S2，所述气刀在第二时长内保持所述高速速度运行；

步骤S3，当气刀运行至目标位置前第一距离处时，气刀线性减速至低速速度；

步骤S4，所述气刀在第三时长内保持所述低速速度运行；

步骤S5，所述气刀线性减速至停止。

在本申请实施例中，气刀刀距转矩控制可以通过外部模拟量的输入或直接的地址赋值来设定电动机轴对外的输出转矩的大小，并且通过位置控制模式改变外部输入脉冲的频率来决定转动速度的大小和转动的角度；还可以通过外部速度模式在有上位控制装置的外环比例-积分-微分(PID)控制器控制时速度模式进行定位；进一步，还可以同时把电动机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。即，通过转矩控制、位置控制、速度模式控制，避免了由于系统闭环过程中滞后过程，提高了系统的稳定性，保证了产品质量，最终保证气刀刀距位置移动的精度。通过以上设计能提高锌层厚度的控制精度和均匀度,使锌锭的消耗明显降低,实现镀锌线的高速连续运行。

下面，结合图1-图2来详细介绍本申请提供的气刀刀距位置移动的控制方法的实施步骤：

首先，执行步骤S101，获取气刀的控制参数；所述控制参数包括：加速方向的误差范围、减速方向的误差范围、加速方向的惰走区域设定值、减速方向的惰走区域设定值、减速制动区设定值和设备间隙设定值。

在本申请实施例中，所述加速方向的误差范围和所述减速方向的误差范围与气刀控制设备的精度相关。

具体来讲，所述加速方向的误差范围PRM1和所述减速方向的误差范围PRM2由控制气刀的设备的精度决定，可以初始化PRM1＝0.3或其他数值，也可以初始设置PRM2为其他数值，在此不限制，在后续在整定加速方向的惰走区域设定值PRM3和减速方向的惰走区域设定值PRM4的过程中，PRM1和PRM2始终保持恒定。

在本申请实施例中，所述加速方向的惰走区域设定值和所述减速方向的惰走区域设定值的获取方法为：

设置所述加速方向的惰走区域设定值为第一初始值，设置所述减速方向的惰走区域设定值为第二初始值；

采用自动位置控制，控制所述气刀两侧同时执行打开和关闭动作；

根据所述打开和关闭动作，调整所述第一初始值和所述第二初始值，直至所述打开和关闭动作的实测移动参数与自动位置控制设置的目标移动参数的差的绝对值小于预设偏差值。

举例来说，可以初始化参数PRM3＝6.2、PRM4＝-6.2，在L1级模式下选择自动位置控制(APC)控制模式，让主气刀两侧同时执行打开(加速)、关闭(减速)过程，反复对PRM3和PRM4进行调整，直到APC设置的目标移动参数值与实测移动参数值偏差小于0.1mm。

具体来讲，分为两种情况：

在气刀执行打开加速过程时，沿打开方向，整定PRM3前主气刀始发点位置O、目标移动距离设定值An、实际移动到达距离Bn。当O<Bn<An时，说明前主气刀的减速制动区域过大，气刀到不了目标值，那么调整PRM3_n+1＝RM3_n+(Bn-An)；当Bn>An>O时，说明前主气刀的减速制动区域过小，气刀超过了目标值那么调整RM3_n+1＝RM3_n+(Bn-An)。采用上述调整方法，直到|An-Bn|<P1，P1为所述预设偏差值，可以设置P1为0.1mm，记录此时的RM3值作为最终确定的所述加速方向的惰走区域设定值。

在气刀执行打开加速过程时，沿关闭方向，整定PRM4前主气刀始发点位置X、目标移动距离设定值Cn、实际移动到达距离Dn。当X<Dn<Cn时，说明前主气刀的减速制动区域过大，气刀到不了目标值，那么调整PRM4_n+1＝PRM4_n+(Dn-Cn)；当Bn>An>O时，说明前主气刀的减速制动区域过小，气刀超过|Cn-Dn|<P2，记录此时的RM4值作为最终确定的所述减速方向的惰走区域设定值。

进一步，由于前、后主气刀的机械特性、设备安装精度、设备动作执行速度等方面都存在差异，座椅整定处的惰走区域设定值有所不同；PRM 1和PRM 2的误差允许范围，可以分别整定为0.1和-0.1。

在本申请实施例中，所述减速制动区设定值与所述气刀的减速曲线相关。

具体来讲，气刀减速制定区间PRM5的计算可以根据减速曲线得到，例如，可以设置PRM5＝S3+S4+S5，其中，S3为步骤S3中减速阶段的气刀运行距离，S4为步骤S4中低速运行阶段的运行距离，S5为步骤S5中二次减速阶段运行的距离。

在本申请实施例中，所述设备间隙设定值为1mm。

具体来讲，在APC控制执行过程中，考虑到机械设备制造、安装原因位置控制的影响，引进机械间隙设定值。气刀位置控制的设计精度为0.3mm，根据经验引入机械间隙值BL-V＝1mm。

假设前主气刀始发点位置O、目标移动距离设定值A、实际移动到达距离B，则需要移动的距离为A-O，BL-V＝1mm,实际移动距离为B-O+1。

要消除接卸设备的间隙影响，需要在单方向上做往返动作。如图3所示，气刀在打开方向引入下坡处间隙控制，始发点为O，目标位置为A，气刀先打开至B点再反方向以低速运行至A点。

举例来说，在具体实施过程中，可以设置PRM1＝0.1，PRM2＝—0.1，PRM3＝0.158，PRM4＝0.24，PRM5＝2.79，BL-V＝1mm，当然也可以根据上述方法设为其他值，在此不作限制。

确定参数后，执行步骤S102，根据所述控制参数，控制所述气刀运行；如图2所示，所述控制所述气刀运行包括：

步骤S1，所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度。

具体来讲，当逆变器接收到自动位置控制APC的控制器发出的运行指令(RUN＝1)时，齿轮电机开始加速运行，控制所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度。

在本申请实施例中，气刀的驱动装置手机型齿轮电机，采用矢量控制方式。齿轮电机与气刀的涡轮蜗杆相连,蜗杆驱动气刀本体直线移动，因此气刀移动的高速速度和低速速度均由电机转速\减速比以及蜗杆螺距共同决定。

可以设置，所述高速速度Vmax＝(V1÷a)÷60*b，其中，V1为电机额定转速，a为电机减速比，b为蜗杆螺距。

例如：电机额定转速为1798r/min，低速计算时考虑额定转速的20％即360r/min，额定功率为0.75KW，减速比为29/1，螺距为6mm，那么，高速速度Vmax＝(1798÷29)÷60×6＝6.2mm/s。

步骤S2，所述气刀在第二时长内保持所述高速速度运行，此部分运行时间即所述第二时长由气刀需调整移动的距离决定。

步骤S3，当气刀运行至目标位置前第一距离处时，气刀线性减速至低速速度。

可以设置，所述低速速度Vmin＝(V2÷a)÷60*b，其中，V2为电机额定转速的20％，a为电机减速比，b为蜗杆螺距。

例如：电机额定转速为1798r/min，低速计算时考虑额定转速的20％即360r/min，额定功率为0.75KW，减速比为29/1，螺距为6mm，那么，高速速度Vmin＝(360÷29)÷60×6＝1.24mm/s。

在本申请实施例中，当控制设备监测到气刀运行至目标位置前第一距离处时，所述控制设备向逆变器发出停止指令，控制所述气刀线性减速至低速速度。

在本申请实施例中，所述气刀开始运行的起始位置与所述气刀需要停止到达的目标位置之间的距离大于2.8mm。

具体来讲，如图3所示，为气刀的目标移动距离与始发点位置之差小于2.79mm时气刀的运行过程。当逆变器得到运行指令后，电机开始加速运行，但是电机不能正常加速到最高转速，APC控制器便已发出停止指令，于是气刀开始减速直到停止，导致气刀走不到目标设定值，出现自动位置控制偏差报警。

设置气刀减速制动区的作用一是保护设备运行安全性，二是保证设备动作的准确性。由于所述第一距离是由设备的客观参数决定的，因此要求操作工在手动设定气刀位置时要求目标值和始发点的差值不小于2.8mm，以保证设备的顺利运行。如果出现目标值和始发点的差值小于2.8mm的情况，可以采取先打开气刀再关闭的方式解决。

步骤S4，所述气刀在第三时长内保持所述低速速度运行，所述第三时长可以为1s，以在不耽误太长时间的基础上，保证气刀运行稳定，提高控制稳定性。

步骤S5，所述气刀线性减速至停止。

需要说明的是，可以预先在电机的逆变器控制板CTR EP4723A(C1)中,作以下配置：加速时间P5(Acceleration time T1)＝2s，减速时间P6(DEceleration time T2)＝0.5s，逆变器系统默认20000u＝100％，以进一步提高运行精度。

本发明优化气刀位置控制，确保了镀锌产品的质量，经理论分析和的运行工况表明，完全适应生产工艺要求，同时改善了产品质量、降低生产能耗，经济效益明显，达到了设计的预期效果。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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。

Claims

1.一种气刀刀距位置移动的控制方法，其特征在于，包括：

所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度；

所述气刀在第二时长内保持所述高速速度运行；

所述气刀在第三时长内保持所述低速速度运行；

所述气刀线性减速至停止。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加速方向的误差范围和所述减速方向的误差范围与气刀控制设备的精度相关。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加速方向的惰走区域设定值和所述减速方向的惰走区域设定值的获取方法为：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述减速制动区设定值与所述气刀的减速曲线相关。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设备间隙设定值为1mm。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气刀开始运行的起始位置与所述气刀需要停止到达的目标位置之间的距离大于2.8mm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高速速度Vmax＝(V1÷a)÷60*b，其中，V1为电机额定转速，a为电机减速比，b为蜗杆螺距。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低速速度Vmin＝(V2÷a)÷60*b，其中，V2为电机额定转速的20％，a为电机减速比，b为蜗杆螺距。

9.如权利要求1所述的方法，所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度，包括：

当逆变器接收到自动位置控制的控制器发出的运行指令时，齿轮电机开始加速运行，控制所述气刀在第一时长内线性加速至高速速度。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当气刀运行至目标位置前第一距离处时，气刀线性减速至低速速度，包括：

当控制设备监测到气刀运行至目标位置前第一距离处时，所述控制设备向逆变器发出停止指令，控制所述气刀线性减速至低速速度。