CN109261728B - 一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法 - Google Patents

一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法 Download PDF

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Abstract

一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法，所述的控制方法采用PLC控制系统实现，具体如下：二轧轧制设定速度为V2，一轧设定速度为V1，系统运行时V1、V2行满足公式：V1=K*V2+Mn，其中：Mn为PLC控制系统中的PID控制器的输出调节速度；K为轧制速度系数，该系数<1，与棒材直径的形变数据相关，设原材料的直径为φ1mm，经过二轧后棒材成品直径为φ2mm，则：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。本控制方法同时保证了快速响应和控制精度提高了生产效率。

Description

一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法
技术领域
本发明涉及棒材冷轧技术，特别涉及一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法，属于冷轧技术领域。
背景技术
在冷轧棒材轧制过程中，较大规格的棒材（如直径10mm）通常采用两台变频电机分别驱动两台轧机进行轧制，第一台为减径轧机（一轧），第二台为成型轧机（二轧）。盘圆原料在通过第一台轧机后发生力学形变，通过第二台轧机后输出成型产品。在两台轧机间设置活套一台，活套由通过压缩空气带动气缸调节其升降高度，活套上安装有检测高度的拉线传感器，该传感器将活套高度信号转换为标准4-20mA电流信号，并输入PLC控制系统。轧制工艺图如附图二所示。为避免棒材在两台轧机间输送过程中发生堆钢或拉断现象，需要保证两台轧机轧辊间通过棒材的体积秒流量相等，实现无张力轧制，保证设备的稳定运行，需要控制系统及时精准的调整匹配一轧和二轧的轧制速度。在一轧和二轧的速度传统的速度控制中，二轧与一轧的速度为线性比例关系，一轧速度小于二轧速度，这样虽然保证了系统的快速响应，但精度差，有时会发生堆钢或断钢等情况；还有一种根据活套高度来控制两道轧机的速度，当活套高度低于中间位置后，提高一轧的速度；而活套高度高于中间位置时，降低一轧的速度，从而保证两台轧机的同步运行，这种控制精度高，但系统响应慢，在生产线启动时，时常会发生断钢现象，这两种方式均会造成生产过程中断、不稳定，特别是随着线材冷轧速度的提高，如申请人自主开发的冷轧生产线的速度轧制大规格的产品目前可达500m/min以上，上述两种控制方法均不能满足速度日益加快的冷轧生产线的要求。
发明内容
本发明的目的在于克服目前的棒材轧制中轧机间的速度调整存在的上述问题，提供一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法。
为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法，所述的控制方法采用PLC控制系统实现，具体如下：
二轧轧制设定速度为V2，一轧设定速度为V1，系统运行时V1、V2满足公式：
V1=K*V2+Mn
其中：Mn为PLC控制系统中的PID控制器的输出调节速度；K为轧制速度系数，该系数<1，与棒材直径的形变数据相关，设原材料的直径为φ1mm，经过二轧后棒材成品直径为φ2mm，则：
Figure 762539DEST_PATH_IMAGE001
；
Mn通过以下方法得到：
Mn = MPn+ MIn + MDn；
其中MPn是PID控制器在某个采样时间回路输出的比例项的数值，MIn为某个采样时间回路输出积分项的数值，MDn为采样时间回路输出微分项的数值；上述各项的计算公式如下：
MPn = Kc *（SP-PV）
MIn = Kc * Ts / TI *（SP - PV）+MX
MDn = Kc * Td / Ts* (PVn-1 – PV)
其中为Kc比例系数，根据PLC型号可以得到，Ts为采样时间， TI为积分时间， Td为微分时间， MX为采样时刻n-1时的积分项数值，PVn-1为采样时间n-1时过程变量的数值；PV为活套的实时高度的标准值，由活套拉线传感器发出的标准4~20mA电流信号送到PLC模拟量输入模块经过AD转换后的数字量得到；SP为活套的设定高度的标准值，通过标准化得到，赋予Mn的值速度单位米/分。。
进一步的；所述的PLC控制系统采用西门子S7300系列PLC， CPU317，采样时间Ts=100ms，比例系数KC=0.7~0.8，积分时间TI=1.0~1.5，微分时间Td=0，采样时间单位为ms；积分时间、微分时间的单位均为分钟， Mn的输出范围为0~100.0米/分。
本发明的积极有益技术效果在于：本控制方法同时保证了快速响应和控制精度，满足无张力轧制要求，在生产工艺控制系统中试用以来效果良好，从未有断钢或堆钢现象的发生，为线材高速冷轧的实现提供了良好的工艺控制基础，能够使高速冷轧生产过程连续平稳的进行，提高了生产效率。
附图说明
图1是本控制方法的控制流程图。
图2是轧制工艺示意图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施，提供本发明的实施实例，这些实施实例仅仅是对本发明的阐述，不限制本发明的范围。
本控制方法中，二轧轧制设定速度为V2，一轧设定速度为V1，Mn为PLC控制洗系统的PID输出调节速度；系统运行满足公式：
V1=K*V2+Mn
其中K为轧制速度系数，该系数<1，与棒材直径的形变数据有关，按照以下方式取K值，原材料的直径为φ1mm，成品直径为φ2mm，则：
，
所以公式V1=K*V2+Mn变为：V2=φ2/φ1*V2+Mn。
对于Mn的计算需要活套的实时高度和活套的目标高度对应的数字量通过PID闭环计算获得，活套的实时高度和活套的设定高度需要进行标准化到0.0~100.0%之间的数值。其中活套的实时高度为PLC通过模拟量输入模块将活套传感器发出的4~20MA电流信号经过AD转换为数字量，4~20MA 对应转换后的原始数值RAW：0~27648，因此有PV=RAW*100/27648。
SP为活套的设定高度的标准值，通过标准化得到，而活套的设定高度为计算机设定的活套高度目标值，生产线中实际所用的活套总高度为500mm，一般以活套中间高度250mm为活套高度目标值，SP=活套的设定值*100/活套的总高度，所以SP=250*100/500=50，控制系统采用的控制系统有西门子S7300系列PLC，型号为CPU317，根据西门子PLC计算公式如下：
Mn = MPn + MIn + MDn；
其中MPn是PID控制器在某个采样时间回路输出的比例项的数值，MIn为某个采样时间回路输出积分项的数值，MDn为采样时间回路输出微分项的数值；上述各项的计算公式如下：
MPn = Kc *（SP-PV）
MIn = Kc * Ts / TI *（SP - PV）+MX
MDn = Kc * Td / Ts* (PVn-1 – PV)
其中根据PLC型号可以得到Kc为比例系数，Ts为采样时间， TI为积分时间， Td为微分时间， MX为采样时刻n-1时的积分项数值，PVn-1为采样时间n-1时过程变量的数值；PV为活套的实时高度的标准值，由活套拉线传感器发出的标准4~20mA电流信号送到PLC模拟量输入模块经过AD转换后的数字量得到；SP为活套的设定高度的标准值，通过标准化得到。
系统调试时，需要设定各参数，对于西门子S7300系列PLC来说，采样时间Ts=100ms，比例系数KC=0.7~0.8，积分时间TI=1.0~1.5（分钟），微分时间Td=0，为避免出现超调现象，Mn的输出范围为0~100.0米/分。
在生产中，例如当生产规格为10mm的产品时，原料规格为12mm，轧机速度系数K=10/12=0.833，经验值取值为0.820；当系统以100米/分速度启动，二轧由零速开始按设定的加速时间开始运行，由于轧机速度系数K的存在，一轧的速度按系数跟随二轧速度，其加速时间和减速时间均比二轧要短，保证了系统相应的及时性，当二轧速度为100米/分时，一轧的速度为100*0.820=82米/分，而在启动时，活套会被棒材下压，高度降低，此时活套的实际值高度会变为190mm左右，设定的活套高度目标值为250mm，控制算法通过PID闭环调节输出调节速度，Mn=10.5米/分，V1=K*V2+ Mn =82+10.5=92.5米/分。两者叠加后去增加一轧速度，使活套处于中间平衡位置。
在系统运行过程中，有时会因为原材料直径变化的原因，活套会出现超调现象，此时控制系统会根据当前活套的高度，进行PID调节，例如当活套高度到达310mm时， PID闭环调节输出Mn=5.2米/分，V1=K*V2+Mn=82+5.2=87.2米/分，去减小一轧的设定速度，从而使活套的高度到达中间位置。经过实践验证，系统反应快，控制精度高，满足了生产工艺的需要。
在详细说明本发明的实施方式之后，熟悉该项技术的人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围，且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (2)

1.一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法，其特征在于：所述的控制方法采用PLC控制系统实现，具体如下：
二轧轧制设定速度为V2，一轧设定速度为V1，系统运行时V1、V2满足公式：
V1=K*V2+Mn
其中：Mn为PLC控制系统中的PID控制器的输出调节速度；K为轧制速度系数，该系数<1，与棒材直径的形变数据相关，设原材料的直径为φ1mm，经过二轧后棒材成品直径为φ2mm，则：
Figure 184423DEST_PATH_IMAGE001
；
Mn通过以下方法得到：
Mn = MPn+ MIn + MDn；
其中MPn是PID控制器在某个采样时间回路输出的比例项的数值，MIn为某个采样时间回路输出积分项的数值，MDn为采样时间回路输出微分项的数值；上述各项的计算公式如下：
MPn = Kc *（SP-PV）
MIn = Kc * Ts / TI *（SP - PV）+MX
MDn = Kc * Td / Ts* (PVn-1 – PV)
其中为Kc比例系数，根据PLC型号可以得到，Ts为采样时间， TI为积分时间， Td为微分时间， MX为采样时刻n-1时的积分项数值，PVn-1为采样时间n-1时过程变量的数值；PV为活套的实时高度的标准值，由活套拉线传感器发出的标准4~20mA电流信号送到PLC模拟量输入模块经过AD转换后的数字量得到；SP为活套的设定高度的标准值，通过标准化得到，赋予Mn的值速度单位米/分。
2.根据权利要求1所述的一种冷轧棒材轧机双驱同步控制方法，其特征在于：所述的PLC控制系统采用西门子S7300系列PLC， CPU317，采样时间Ts=100ms，比例系数KC=0.7~0.8，积分时间TI=1.0~1.5，微分时间Td=0，采样时间单位为ms；积分时间、微分时间的单位均为分钟， Mn的输出范围为0~100.0米/分。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05104143A (ja) * 1991-10-09 1993-04-27 Toshiba Corp 連続ホツトストリツプミルの圧延制御装置
CN100551567C (zh) * 2006-06-19 2009-10-21 鞍钢股份有限公司 双电机传动冷轧带钢轧机轧制负荷平衡的控制方法
CN101468361B (zh) * 2007-12-28 2011-11-30 中国科学院沈阳自动化研究所 一种用于线材连轧的活套控制方法
CN101920269B (zh) * 2009-06-11 2012-10-31 鞍钢股份有限公司 冷轧机板形控制执行器调控功效系数优化方法
CN102125935B (zh) * 2010-01-12 2013-06-19 宝山钢铁股份有限公司 一种大侧压定宽机板坯镰刀弯的控制装置
CN101890434B (zh) * 2010-07-06 2012-05-23 东北大学 周期变厚度带材轧制速度的控制方法
CN102430591A (zh) * 2011-10-13 2012-05-02 山西太钢不锈钢股份有限公司 一种低温厚规格特殊钢活套控制方法
JP6036237B2 (ja) * 2012-12-03 2016-11-30 新日鐵住金株式会社 ユニバーサル圧延における圧延速度設定方法及び影響係数学習方法
CN103567230B (zh) * 2013-11-12 2015-06-10 中冶东方工程技术有限公司 一种微张力控制系统和方法
CN106311753B (zh) * 2015-06-29 2018-08-21 上海梅山钢铁股份有限公司 热连轧精轧机组大惯性活套稳定控制方法
CN105665450B (zh) * 2016-01-15 2017-08-15 山西太钢不锈钢股份有限公司 热连轧薄规格钢板轧机活套虚套机架速度控制方法

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