CN108114990B - 一种防止轧机堵转过载保护的控制方法 - Google Patents

一种防止轧机堵转过载保护的控制方法 Download PDF

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一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，以电机转速为控制对象，通过电机转速的大小反映轧机负载状况，并在出现过载时打开辊缝以保护工作辊及主轴；涉及过程计算机、基础自动化控制机、编码器及过程计算机中的偏差比较器。本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，通过从速度角度建立判定依据，克服了原主轴扭矩检测装置安装维护困难，维护费用高的问题，实现了钢板在进入轧机进行正常轧制的时候，不会因压下量过大产生轧机堵转，达到保护轧机主轴、降低对工作辊的冲击、降低主轴和工作辊事故发生率的目的。

Description

一种防止轧机堵转过载保护的控制方法
技术领域
本发明属于轧机自动化控制技术领域，具体涉及一种防止轧机堵转过载保护的控制方法。
背景技术
2006年宝钢股份厚板部为了保护精轧机主轴，防止主轴扭矩超负荷，在精轧机主轴上安装了ACIDA公司主轴扭矩检测装置。当该装置检测到扭矩超负荷，将快速打开辊缝，从而保护精轧机主轴。
然而在实际使用中会发生以下几种问题：
该主轴扭矩检测装置安装维护困难，安装精度直接影响检测精度，扭矩环安装不到位时会产生误信号；日常维护费用昂贵，在更换主轴时必须拆卸该扭矩检测装置，费时费力费钱。
申请号为：201610323924.4的发明申请，公开了一种轧机主传动系统万向接轴扭矩检测系统及其方法，属于中厚板轧机技术领域。为了实现对万向接轴扭矩的实际检测，首先在中间接轴上下对称位置分别安装应变片，将应变片组成电桥，所以应变片均与无线数据传输器相连接，将测量电桥输出电压的变化情况通过无线数据传输器发射出去，无线数据传输器与无线数据接收器无线传输数据。无线数据接收器与数据处理器相连接。测量电桥输出电压，通过应变值计算公式获得应变片产生的应变值，最终获得万向接轴扭矩。通过对万向接轴真实扭矩的监测，可以判断出理论计算的扭矩值的准确程度，为工艺参数的设定提供依据，避免扭矩过大损坏万向接轴及其他设备，造成生产中断和其他经济损失。
发明内容
为解决以上问题，在满足生产工艺且确保设备安全的的条件下，采用一种低成本的控制方式，有效降低轧机工作辊的冲击，防止主轴超扭矩，保护主轴和工作辊，本发明提供了一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其技术方案具体如下：
一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：以电机转速为控制对象，通过电机转速的大小反映轧机负载状况，并在出现过载时打开辊缝以保护工作辊及主轴；涉及过程计算机、基础自动化控制机、编码器及过程计算机中的偏差比较器，具体包括如下步骤：
S1：过程计算机将根据工艺要求设定的带钢咬钢时刻的电机转速V1及设定的抛钢时刻的电机转速V2进行差值计算，并将差值计算后的数值T1送至偏差比较器；
S2：基础自动化控制机实时接受带钢位置信号，当接受到带钢咬钢信号时，读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，将电机转速V3送至过程计算机；
S3：当接受到带钢抛钢信号时，读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，将电机转速V4送至过程计算机；
S4：过程计算机将电机转速V3与电机转速V4进行差值计算，并将差值计算后的数值T2送至偏差比较器；
S5：偏差比较器将T1与T2进行偏差运算，并将偏差运算后的绝对值送至过程计算机，
当绝对值大于等于设定的阈值时，由过程控制机通知基础自动化控制机下发打开辊缝的动作指令给相应动作执行端；
当绝对值小于设定的阈值时，继续正常轧机控制。
根据本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
在整个控制步骤中引入电机爬行速度为补强判定，具体步骤如下：
引入补强判定后的步骤S5为：
偏差比较器将T1与T2进行偏差运算，并将偏差运算后的绝对值送至过程计算机，同时由基础自动化控制机接受并计算出空载时的实际电机转速V，
当绝对值大于等于设定的阈值且实际电机转速V小于电机爬行速度设定值的设定百分点时，由过程控制机通知基础自动化控制机下发打开辊缝的动作指令给相应动作执行端；
当绝对值小于设定的阈值且电机转速V大于电机爬行速度设定值的设定百分点时，继续正常轧机控制。
根据本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
步骤S2中所述的带钢咬钢信号及步骤S3中所述的带钢抛钢信号根据轧机测压头检测的轧制力判定。
根据本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
步骤S5中，所述的阈值为一区间值，所述的区间值为[0.35，0.45]米/秒。
根据本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
所述爬行速度设定值的设定百分点具体为爬行速度设定值的45—55个百分点。
根据本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
步骤S2中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，具体为读取编码器检测的单位时间的脉冲个数，其次根据单位时间的脉冲个数计算出电机转速V3；
步骤S3中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，具体为读取编码器检测的单位时间的脉冲个数，其次根据单位时间的脉冲个数计算出电机转速V4。
根据本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
步骤S2中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，具体为读取编码器检测的周期内脉冲个数，其次根据周期内脉冲个数的变化率计算出电机转速V3；
步骤S3中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，具体为读取编码器检测的周期内脉冲个数，其次根据周期内脉冲个数的变化率计算出电机转速V4。
根据本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
所述的编码器安装于电机的输出轴上。
根据本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
所述的编码器为绝对编码器。
本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，通过从速度角度建立判定依据，克服了原主轴扭矩检测装置安装维护困难，维护费用高的问题，实现了钢板在进入轧机进行正常轧制的时候，不会因压下量过大产生轧机堵转，达到保护轧机主轴、降低对工作辊的冲击、降低主轴和工作辊事故发生率的目的。
附图说明
图1为本发明的控制流程图；
图2为本发明中的编码器安装位置效果图；
图3为本发明中引入电机爬行时的速度为补强判定的控制流程图。
具体实施方式
下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法作进一步具体说明。
如图1所示的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，以电机转速为控制对象，通过电机转速的大小反映轧机负载状况，并在出现过载时打开辊缝以保护工作辊及主轴；涉及过程计算机、基础自动化控制机、编码器及过程计算机中的偏差比较器，具体包括如下步骤：
S1：过程计算机将根据工艺要求设定的带钢咬钢时刻的电机转速V1及设定的抛钢时刻的电机转速V2进行差值计算，并将差值计算后的数值T1送至偏差比较器；
S2：基础自动化控制机实时接受带钢位置信号，当接受到带钢咬钢信号时，读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，将电机转速V3送至过程计算机；
S3：当接受到带钢抛钢信号时，读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，将电机转速V4送至过程计算机；
S4：过程计算机将电机转速V3与电机转速V4进行差值计算，并将差值计算后的数值T2送至偏差比较器；
S5：偏差比较器将T1与T2进行偏差运算，并将偏差运算后的绝对值送至过程计算机，
当绝对值大于等于设定的阈值时，由过程控制机通知基础自动化控制机下发打开辊缝的动作指令给相应动作执行端；
当绝对值小于设定的阈值时，继续正常轧机控制。
其中，
如图3所示，在整个控制步骤中引入电机爬行速度为补强判定，具体步骤如下：
引入补强判定后的步骤S5为：
偏差比较器将T1与T2进行偏差运算，并将偏差运算后的绝对值送至过程计算机，同时由基础自动化控制机接受并计算出空载时的实际电机转速V，
当绝对值大于等于设定的阈值且实际电机转速V小于电机爬行速度设定值的设定百分点时，由过程控制机通知基础自动化控制机下发打开辊缝的动作指令给相应动作执行端；
当绝对值小于设定的阈值且电机转速V大于电机爬行速度设定值的设定百分点时，继续正常轧机控制。
其中，
步骤S2中所述的带钢咬钢信号及步骤S3中所述的带钢抛钢信号根据轧机测压头检测的轧制力判定。
其中，
步骤S5中，所述的阈值为一区间值，所述的区间值为[0.35，0.45]米/秒。
其中，
所述爬行速度设定值的设定百分点具体为爬行速度设定值的45—55个百分点。
其中，
步骤S2中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，具体为读取编码器检测的单位时间的脉冲个数，其次根据单位时间的脉冲个数计算出电机转速V3；
步骤S3中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，具体为读取编码器检测的单位时间的脉冲个数，其次根据单位时间的脉冲个数计算出电机转速V4。
其中，
步骤S2中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，具体为读取编码器检测的周期内脉冲个数，其次根据周期内脉冲个数的变化率计算出电机转速V3；
步骤S3中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，具体为读取编码器检测的周期内脉冲个数，其次根据周期内脉冲个数的变化率计算出电机转速V4。
其中，
所述的编码器安装于电机的输出轴上。
其中，
所述的编码器为绝对编码器。
实施例
本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法有几个关键点需要考虑：
第一，检测轧机堵转倾向的关键是什么。轧机堵转主要是由于板坯厚度计算不精确导致上位机的辊缝设定存在偏差，当偏差较大时，会发生两种情况，一种是轧机工作辊咬不到钢，辊缝设定过大，起不到轧制的效果，另一种是辊缝设定过小，压下量过大，导致无法咬入或因负荷过大导致主传动电机速度跟随性大大降低。因此检测轧机堵转的关键是实时判断主传动电机的速度跟随性，即设定和实际速度偏差值。
第二，在检测到有堵转倾向时，如何有效的进行防护。当检测到轧机有堵转倾向时，降低工作辊和主轴负荷的最有效手段是打开辊缝，降低轧制力和扭矩。
本实施例中采用引入电机爬行时的速度为补强判定的方式进行，原有的扭矩检测装置(扭矩环)安装在传动轴上，在轧机轧制板坯时传动轴上承受较大的震动，对扭矩环造成冲击，对扭矩环的日常维护造成极为不利的影响，经常会产生误信号，发生误动作；而本技术方案中，将速度检测编码器安装在主电机尾部，相对于传动轴上的震动，其影响几乎可以忽略不计，其安装维护极为方便，且信号十分稳定。
当钢板进入轧机正常轧制时，在钢板头部咬钢进入后(根据轧机测压头检测的轧制力判断是否咬钢)，S1：过程计算机将根据工艺要求设定的带钢咬钢时刻的电机转速V1及设定的抛钢时刻的电机转速V2进行差值计算，并将差值计算后的数值T1送至偏差比较器；
S2：基础自动化控制机实时接受带钢位置信号，当接受到带钢咬钢信号时，读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，将电机转速V3送至过程计算机；
S3：当接受到带钢抛钢信号时，读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，将电机转速V4送至过程计算机；
S4：过程计算机将电机转速V3与电机转速V4进行差值计算，并将差值计算后的数值T2送至偏差比较器；
S5：偏差比较器将T1与T2进行偏差运算，并将偏差运算后的绝对值送至过程计算机，同时由基础自动化控制机接受并计算出空载时的实际电机转速V，
当绝对值大于等于设定的阈值且实际电机转速V小于电机爬行速度设定值的设定百分点时，由过程控制机通知基础自动化控制机下发打开辊缝的动作指令给相应动作执行端；
当绝对值小于设定的阈值且电机转速V大于电机爬行速度设定值的设定百分点时，继续正常轧机控制。
本实施例中具体为：当阈值大于0.4米/秒(可调)，且此时轧制力大于2000吨，且此时主电机实际速度小于0.25米/秒时，则判定轧机有堵转倾向，此时快速打开轧机辊缝。
本发明的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，通过从速度角度建立判定依据，克服了原主轴扭矩检测装置安装维护困难，维护费用高的问题，实现了钢板在进入轧机进行正常轧制的时候，不会因压下量过大产生轧机堵转，达到保护轧机主轴、降低对工作辊的冲击、降低主轴和工作辊事故发生率的目的。

Claims (9)

1.一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：以电机转速为控制对象，通过电机转速的大小反映轧机负载状况，并在出现过载时打开辊缝以保护工作辊及主轴；涉及过程计算机、基础自动化控制机、编码器及过程计算机中的偏差比较器，具体包括如下步骤：
S1：过程计算机将根据工艺要求设定的带钢咬钢时刻的电机转速V1及设定的抛钢时刻的电机转速V2进行差值计算，并将差值计算后的数值T1送至偏差比较器；
S2：基础自动化控制机实时接受带钢位置信号，当接受到带钢咬钢信号时，读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，将电机转速V3送至过程计算机；
S3：当接受到带钢抛钢信号时，读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，将电机转速V4送至过程计算机；
S4：过程计算机将电机转速V3与电机转速V4进行差值计算，并将差值计算后的数值T2送至偏差比较器；
S5：偏差比较器将T1与T2进行偏差运算，并将偏差运算后的绝对值送至过程计算机，
当绝对值大于等于设定的阈值时，由过程控制机通知基础自动化控制机下发打开辊缝的动作指令给相应动作执行端；
当绝对值小于设定的阈值时，继续正常轧机控制。
2.根据权利要求1所述的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
在整个控制步骤中引入电机爬行速度为补强判定，具体步骤如下：
引入补强判定后的步骤S5为：
偏差比较器将T1与T2进行偏差运算，并将偏差运算后的绝对值送至过程计算机，同时由基础自动化控制机接受并计算出空载时的实际电机转速V，
当绝对值大于等于设定的阈值且实际电机转速V小于电机爬行速度设定值的设定百分点时，由过程控制机通知基础自动化控制机下发打开辊缝的动作指令给相应动作执行端；
当绝对值小于设定的阈值且电机转速V大于电机爬行速度设定值的设定百分点时，继续正常轧机控制。
3.根据权利要求1所述的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
步骤S2中所述的带钢咬钢信号及步骤S3中所述的带钢抛钢信号根据轧机测压头检测的轧制力判定。
4.根据权利要求1所述的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
步骤S5中，所述的阈值为一区间值，所述的区间值为[0.35，0.45]米/秒。
5.根据权利要求2所述的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
所述爬行速度设定值的设定百分点具体为爬行速度设定值的45—55个百分点。
6.根据权利要求1所述的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
步骤S2中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，具体为读取编码器检测的单位时间的脉冲个数，其次根据单位时间的脉冲个数计算出电机转速V3；
步骤S3中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，具体为读取编码器检测的单位时间的脉冲个数，其次根据单位时间的脉冲个数计算出电机转速V4。
7.根据权利要求1所述的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
步骤S2中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢咬钢时刻的电机转速V3，具体为读取编码器检测的周期内脉冲个数，其次根据周期内脉冲个数的变化率计算出电机转速V3；
步骤S3中，所述的读取当前编码器的脉冲个数，并根据脉冲个数计算出实际带钢抛钢时刻的电机转速V4，具体为读取编码器检测的周期内脉冲个数，其次根据周期内脉冲个数的变化率计算出电机转速V4。
8.根据权利要求1所述的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
所述的编码器安装于电机的输出轴上。
9.根据权利要求1所述的一种防止轧机堵转过载保护的控制方法，其特征在于：
所述的编码器为绝对编码器。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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