CN107841743A - 一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制装置及方法，属于冷轧工艺和自动控制技术领域。本方法的目的在于实现钝化辊涂机涂覆过程中的钝化膜厚度自动精确控制功能。提供了双压力闭环联动调节自动控制功能，调节涂辊与带钢的压力实现镀铝锌线钝化膜厚度精确控制功能。其中一套压力调节系统以涂覆辊和带钢的压力作为主变量实现最终控制要求，另一套压力调节系统以涂覆辊和带料辊的压力作为副变量有效抑制干扰，保证涂覆接触面钝化液的提供量，避免发生漏涂等问题，最终实现厚度控制稳定。

Description

一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制装置及方法
技术领域
本方法属于冷轧工艺和自动控制技术领域，特征是在冷轧镀铝锌生产线钝化液涂覆工艺中提出了一种双压力闭环联动调节技术，利用可编程控制器、步进电机、步进电机控制模块和压力传感器，通过调节涂辊与带钢的压力实现镀铝锌线钝化膜厚度精确控制功能。
背景技术
冷轧带钢在进行镀锌或镀铝后，需要钝化辊涂机将钝化液涂覆到带钢上，以形成钝化膜实现对带钢表面的防氧化保护，判定钝化质量的主要指标即为钝化膜的厚度，特别是镀铝板对钝化膜的厚度要求非常苛刻，厚度过薄或不均匀，则带钢会因缺少足够的防护而过快氧化及受腐蚀，厚度太厚，同样不符合质量要求，还造成了钝化液浪费。
对于钝化辊涂机系统，因为没有可直接实时检测钝化膜厚度的有效方式，难以进行直接的厚度闭环控制，一般均采用辊缝控制、压力调节和速差调节等多种方式结合以实现厚度控制要求，普遍存在控制工艺繁琐，干扰因素多，效果无法保证等问题。
京唐钢铁公司彩涂板事业部二号镀铝锌线原钝化辊涂机采用手动摇杆操控涂覆辊和带料辊的移动以改变涂辊与带钢的间隙，从而调节钝化液的涂覆量的方法，但该系统没有检测涂覆辊对带钢压力的装置，无法有效控制钝化膜厚度，涂覆效果只能通过出口质检区域进行检查，存在极大的滞后性和不确定性，无法满足工艺要求。
发明内容
本方法的目的在于实现钝化辊涂机涂覆过程中的钝化膜厚度自动精确控制功能，主要是通过双压力闭环控制功能，以有效的解决涂层厚度不均、漏涂等问题。
一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制装置，本装置主要包括4个步进电机(含编码器)及对应的4个步进电机控制器、1套可编程控制器、1套步进电机控制模块、4个压力传感器。步进电机控制模块与可编程控制器相连接，通过步进电机控制模块控制4个步进电机控制器，再由步进电机控制器驱动步进电机，4个步进电机分别位于涂覆辊的驱动侧和操作侧和带料辊驱动侧和操作侧，4个步进电机分别用于调整涂覆辊的驱动侧和操作侧和带料辊驱动侧和操作侧的位置。4个压力传感器分别位于涂覆辊的驱动侧和操作侧和带料辊驱动侧和操作侧，4个压力传感器分别检测涂覆辊和带料辊之间驱动侧和操作侧压力和涂覆辊和带钢之间的驱动侧和操作侧的压力，并将检测信号接入到可编程控制器作为厚度控制的依据。
一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制方法，包括以下步骤：
步骤一、设定钝化膜厚度目标值；
步骤二、计算出所需的涂覆辊和带钢之间的压力设定值F1，及涂覆辊和带料辊之间的压力设定值F2，其中F1为工艺设计中依据不同钝化膜厚度目标值查询工艺模型设定的对照表获得；F2＝F1-G1/COSθ，式中，G1为涂覆辊重力作用到带料辊的参考负载，θ为G1与F2的夹角；
步骤三、根据所求得涂覆辊和带钢之间的压力设定值F1及涂覆辊和带料辊之间的压力设定值F2，结合检测的涂覆辊和带钢之间的压力实际值及涂覆辊和带料辊之间的压力实际值，由涂覆辊和带料辊压力设定值和对应的压力实际值以及涂覆辊和带钢压力设定值和对应的压力实际值分别实现涂覆辊和带料辊，涂覆辊和带钢两套闭环压力联动PID调节。
所述的涂覆辊和带钢之间的压力实际值为涂覆辊和带钢之间的辊子驱动侧和操作侧压力传感器测量值取平均值。涂覆辊和带料辊之间的压力实际值涂覆辊和带料辊之间的辊子驱动侧和操作侧压力传感器测量值取平均值。
所述的联动PID调节是涂覆辊和带钢的压力PID调节作为主变量，涂覆辊和带料辊的压力F2是根据F1计算得到的随动量。
本方法的特点为通过双压力联动PID调节，实现钝化膜厚度自动精确控制，一套压力调节系统作为主变量实现最终控制要求，另一套压力调节系统作为副变量有效抑制干扰，保证系统稳定。通过本系统确保钝化膜厚度符合工艺要求，不再需要进行涂覆辊和带钢之间的速差调节和辊缝调节，使控制更具针对性，避免多种控制共同作用造成的相互影响。
本方法的效益，可通过上位画面操作进行自动压力调节，以实现钝化膜厚度自动控制，提高了控制精度，从而提升成品质量和生产效率。投用效果参见说明书图3，横坐标为测试计数，纵坐标为通过厚度检测装置检测的涂层厚度与设定厚度的契合度。本方法对于多辊涂机厚度控制有一定参考意义，可在其它使用辊涂式进行涂覆的产线和设备进行推广。
附图说明
图1、PLC自动控制系统。
图2、带料辊压力控制装置结构图。
图3、发明效果比对。
图4、系统控制流程。
具体实施方式
一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制装置，本装置主要包括4个步进电机(含编码器)及对应的4个步进电机控制器、1套可编程控制器、1套步进电机控制模块、4个压力传感器。步进电机控制模块与可编程控制器相连接，通过步进电机控制模块控制4个步进电机控制器，再由步进电机控制器驱动步进电机，4个步进电机分别位于涂覆辊的驱动侧和操作侧和带料辊驱动侧和操作侧，4个步进电机分别用于调整涂覆辊的驱动侧和操作侧和带料辊驱动侧和操作侧的位置。4个压力传感器分别位于涂覆辊的驱动侧和操作侧和带料辊驱动侧和操作侧，4个压力传感器分别检测涂覆辊和带料辊之间驱动侧和操作侧压力和涂覆辊和带钢之间的驱动侧和操作侧的压力，并将检测信号接入到可编程控制器作为厚度控制的依据。
一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制方法，包括以下步骤：
第一步，结合二级工艺模型和带钢跟踪程序，判定新的带钢进入钝化辊涂机时，工艺要求该带钢所需的钝化膜厚度。
第二步，由PLC系统根据钝化膜厚度计算涂覆辊(橡胶辊)与带料辊(钢辊，接触钝化液)及涂覆辊与带钢的压力设定值。
根据压力设定值，结合实际压力检测值，由PLC系统进行实时压力闭环控制，执行机构为步进电机。
第三步，当实际压力达到设定压力时，压力闭环控制进入稳定状态，通过步进电机的低速限幅和PLC软件对压力进行滤波的共同作用控制涂覆辊和带料辊间压力保持稳定。
同时，根据对涂辊两侧步进电机移动距离进行同步控制，避免涂辊发生侧偏。
控制流程参见说明书图4。

Claims (4)

1.一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制装置，其特征在于：本装置包括4个步进电机及对应的4个步进电机控制器、1套可编程控制器、1套步进电机控制模块、4个压力传感器；步进电机控制模块与可编程控制器相连接，通过步进电机控制模块控制4个步进电机控制器，再由步进电机控制器驱动步进电机，4个步进电机分别位于涂覆辊的驱动侧和操作侧，和带料辊驱动侧和操作侧，4个步进电机分别用于调整涂覆辊的驱动侧和操作侧和带料辊驱动侧和操作侧的位置；4个压力传感器分别位于涂覆辊的驱动侧和操作侧和带料辊驱动侧和操作侧，4个压力传感器分别检测涂覆辊和带料辊之间驱动侧和操作侧压力和涂覆辊和带钢之间的驱动侧和操作侧的压力，并将检测信号接入到可编程控制器作为厚度控制的依据。
2.一种用于镀铝锌线的钝化涂机厚度的控制方法，其特征在于：
步骤一、设定钝化膜厚度目标值；
步骤二、计算出所需的涂覆辊和带钢之间的压力设定值F1，和涂覆辊和带料辊之间的压力设定值F2，其中F1为工艺设计中依据不同钝化膜厚度目标值查询工艺模型设定的对照表获得；F2＝F1-G1/COSθ，式中，G1为涂覆辊重力作用到带料辊的参考负载，θ为G1与F2的夹角；
步骤三、根据所求得涂覆辊和带钢之间的压力设定值F1及涂覆辊和带料辊之间的压力设定值F2，结合检测的涂覆辊和带钢之间的压力实际值及涂覆辊和带料辊之间的压力实际值，由涂覆辊和带料辊压力设定值和对应的压力实际值以及涂覆辊和带钢压力设定值和对应的压力实际值分别实现涂覆辊和带料辊，涂覆辊和带钢两套闭环压力联动PID调节。
3.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的涂覆辊和带钢之间的压力实际值为涂覆辊和带钢之间的辊子驱动侧和操作侧压力传感器测量值取平均值；涂覆辊和带料辊之间的压力实际值涂覆辊和带料辊之间的辊子驱动侧和操作侧压力传感器测量值取平均值。
4.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述的联动PID调节是涂覆辊和带钢的压力PID调节作为主变量，涂覆辊和带料辊的压力F2是根据F1计算得到的随动量。
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