CN110280598B - 智能轧钢智能活套起套控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能轧钢智能活套起套控制方法。包括步骤：当上游轧机咬钢，获取当前时刻T1，获取气缸启动预备时间TL1，获取气缸上升运行时间TL2，计算下游轧机的预起套速度补偿偏差，并将其修正到下游轧机的速度给定；预测活套下游轧机咬钢时间T2；当T1+TL1≥T2，PLC在T2‑TL1时刻发起套辊起套命令；经过TL1时间后，活套辊开始动作，进入起套过程控制，通过PLC在TL2结束前取消预起套速度补偿偏差，恢复下游轧机正常速度；经过气缸上升运行时间TL2后，起套动作完成，且套高已经稳定到设定值附近；起套动作结束，转入套高PID控制。采用本发明技术方案，起套过程控制时，只对下游轧机转速进行偏差预置和恢复，不对上游轧机进行速度调节。

Description

智能轧钢智能活套起套控制方法

技术领域

本发明属于智能轧钢技术领域，具体涉及智能轧钢智能活套起套控制方法。

背景技术

对于棒线材等长材轧线，活套起落控制直接影响到能否正常生产。如果起套过早，轧件未咬入下游机架，就会跑钢，造成事故；如果起套过晚，一般情况下会造成堆钢或拉钢，影响成材头部质量；如果落套过早，一般情况下会造成堆钢和拉钢，影响成材尾部质量；如果落套过晚，将会产生带钢甩尾现象，严重时会影响到轧制节奏和成品质量。

目前，活套起落控制通常分为自动和手动两种方式。手动方式一般在操作台上设起套/落套按钮，人工操作控制活套起落，仅适用于维修和检测时使用。

自动方式由PLC控制，原则上靠电机咬钢电流或热金属检测器作为检测信号，当活套相邻两机架同时含钢的瞬间起套；当活套相邻上游机架无钢瞬间落套。但由于轧件移动速度快，活套起套需要一定时间，完成起套时轧件可能已经到达下一架轧机，此时就需要上游轧机升速去完成起套过程再减速恢复，而且会导致上游所有轧机都要进行级联加速和减速，多个活套就需要多次叠加，非常不利于轧线的稳定。智能轧钢要求活套稳定，要求起套快速、一步到位。传统活套起套控制方法无法满足智能轧钢的要求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供智能轧钢智能活套起套控制方法，包括步骤：

S1、当上游轧机咬钢，获取当前时刻T1，获取气缸启动预备时间TL1，获取气缸上升运行时间TL2，计算下游轧机的预起套速度补偿偏差，并将其修正到下游轧机的速度给定，其中获取气缸启动预备时间TL1具体方式为，多次测量气缸在不同压力下，PLC向DO模板发出起套信号，到气缸实际开始动作的时间，拟合出气缸启动压力—预备时间曲线；获取当前气缸压力，根据所述气缸启动压力—预备时间曲线获取气缸启动预备时间TL1；

其中获取TL2具体方式为，多次测量在不同负载、不同气缸行程及气缸压力下，气缸从开始上升至到达限定位置的时间，拟合成气缸负载行程压力—气缸上升时间曲线；获取当前负载、气缸压力、气缸行程，根据所述气缸负载行程压力—气缸上升时间曲线获取气缸上升运行时间TL2；

S2、预测活套下游轧机咬钢时刻T2；

S3、若T1+TL1≥T2，则执行S4，否则重新获取当前时刻T1，返回S3；

S4、PLC在T2-TL1时刻发起活套辊起套命令；

S5、经过TL1时间后，活套辊开始动作，进入起套过程控制，通过PLC在TL2结束前取消预起套速度补偿偏差，恢复下游轧机正常速度；

S6、经过气缸上升运行时间TL2后，起套动作完成，且套高已经稳定到设定值附近；

S7、起套动作结束，转入套高PID控制。

进一步地，所述起套过程控制，通过PLC顺调控制来调节下游轧机运行速度，包括预置预起套速度补偿偏差和取消预起套速度补偿量，恢复轧机正常速度。

进一步地，起过程控制具体情况为：

测量活套辊到前压轮的水平距离L1，测量活套辊到后压轮的水平距离L2，计算不同活套辊起套高度时，套内轧件在活套辊起套时与或活套辊不起套时的长度偏差值，拟合成套高—套内轧件长度偏差曲线；

获取当前活套辊起套设定高度，根据所述套高—套内轧件长度偏差曲线获取长度偏差值L’；

根据所述气缸上升运行时间TL2和所述长度偏差值计算下游轧机预起套速度补偿偏差

在活套上游机架咬钢后，PLC将该活套下游轧机的正常给定速度V减去上述预起套速度补偿偏差V’后发送给该轧机，在气缸上升运行时间TL2结束前(主要因素包括PLC与传动系统的通信延时和传动系统自身速度调节响应时间)，将该活套下游轧机恢复到正常速度V。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是本发明实施例中一种智能轧钢智能活套控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1所示，本发明提供一种智能轧钢智能活套起套控制方法，包括：

S1、当上游轧机咬钢，获取当前时刻T1，获取气缸启动预备时间TL1，获取气缸上升运行时间TL2，计算下游轧机的预起套速度补偿偏差，并将其修正到下游轧机的速度给定。

在本实施方式中，获取气缸启动预备时间TL1具体为：

多次测量活套气缸在不同压力下，PLC向DO模板发出起套信号，到气缸实际开始动作的时间，拟合出气缸启动压力—预备时间曲线；

获取当前气缸压力，根据所述气缸启动压力—预备时间曲线获取气缸启动预备时间TL1。

对于活套长期没有动作，TL1会显著延长的情况，PLC程序需要增加“较长时间未动作的活套，在轧件出炉后，自动进行若干次预起套和落套动作”功能。

在本实施方式中，气缸上升运行时间TL2为气缸从开始上升至到达设定位置的时间，获取TL2具体为：

多次测量在不同负载、不同气缸行程及气缸压力下，气缸从开始上升至到达限定位置的时间，拟合成气缸负载行程压力—气缸上升时间曲线；

获取当前负载、气缸压力、气缸行程，根据所述气缸负载行程压力—气缸上升时间曲线获取气缸上升运行时间TL2。

S2、预测活套下游轧机咬钢时刻T2。

在本实施方式中，通过轧件移动速度以及轧机间距离可以预测活套下游轧机咬钢时间T2。

S3、若T1+TL1≥T2，则执行S4，否则重新获取当前时刻T1，返回S3。

在本实施方式中，如果T1+TL1小于T2的时候进行起套，会出现起套起早了的问题，导致发生飞钢事故。如果不满足条件，就重新获取当前时刻T1直到能够满足条件。

S4、PLC在T2-TL1时刻发起活套辊起套命令；

在本实施方式中，活套辊的起套命令在轧件到达下一机架前TL1时间发出，以确保轧件到达下机架同时活套辊开始动作。

特别注意：除了紧急停车等特殊情况外，在PLC发出起套命令后的TL1时间范围内，不允许对该活套上游机架进行降速处理，否则容易引发活套飞钢等生产事故。

测量活套辊到前压轮的水平距离L1，测量活套辊到后压轮的水平距离L2，计算不同活套辊起套高度时，套内轧件在活套辊起套时与或活套辊不起套时的长度偏差值，拟合成套高—套内轧件长度偏差曲线；

获取当前活套辊起套设定高度，根据所述套高—套内轧件长度偏差曲线获取长度偏差值L’；

根据所述气缸上升运行时间TL2和所述长度偏差值计算下游轧机预起套速度补偿偏差

在活套上游机架咬钢后，PLC将该活套下游轧机的正常给定速度V减去上述预起套速度补偿偏差V’后发送给该轧机，完成预起套速度补偿量的预置。

S5、经过TL1时间后，活套辊开始动作，进入起套过程控制：通过PLC在TL2结束前取消预起套速度补偿量，恢复下游轧机正常速度。

在本实施方式中，进入起套过程控制前，已经完成活套下游轧机预起套速度补偿量的预置，本环节中，只要在合适的时机完成该轧机的速度恢复即可。具体情况为：

统计PLC和传动装置通信延时Tc(大约10-20ms),统计传动装置在有负载的情况下速度由V-V′恢复到V的时间Tr(大约30-50ms)，则在T2+TL2(起套过程控制结束)前Tc+2×Tr时刻恢复该活套下游轧机的速度V。

实际PLC系统在控制时，会将水平方向上的时间轴，同步对应到轧件跟踪的位置轴上，即计算出某一特定时刻对应的轧件跟踪对应的位置值，在实际的轧件跟踪位置到达该对应位置值时，触发需要在该时刻执行的相应动作。此为PLC编程技巧，不在本案讨论范围内。

S6、经过气缸上升运行时间TL2后，起套动作完成，且套高已经稳定到设定值附近。

S7、起套动作结束，转入套高PID控制。

实施例一：

获取当前时刻T1，根据气缸启动预备时间曲线获取气缸启动预备时间TL1为100毫秒。

预测活套下游轧机咬钢时刻T2，并且判断你确定T1+TL1≥T2。

PLC在T2-TL1时刻发起活套辊起套命令(并预置了活套辊预起套速度补偿偏差)根据气缸上升时间曲线获取气缸上升运行时间TL2为110毫秒。

经过TL1时间后，活套辊开始动作，进入起套过程控制，通过PLC在合适的时机取消活套预起套速度补偿偏差，恢复其初始值。

在本实施例中，经查询资料并现场实际测量，活套辊的水平距离L1为550毫米，活套辊到后压轮的水平距离L2为1200毫米。经多次测量计算，该型号活套辊在起套高度100到200毫米范围内套内长度相对与无活套时的偏差值如表1所示(单位毫米)：

表1套内轧件长度偏差测量表

根据表1的数值拟合套内轧件长度偏差曲线。

本实施例中套高设定为150毫米，通过套内轧件长度偏差曲线获得L’为39.34毫米。即，在活套辊起套的这110毫秒时间内，使其轧机秒流量比正常情况下少39.34毫米，亦即轧件在这110毫秒内降速39.34/110＝0.3576米/秒。此数值即是活套预起套速度补偿偏差。

假设该活套下游轧机正常轧制速度为15米/秒，则在活套上游机架咬钢后，会将该轧机速度设置为15-0.3576＝14.6424米/秒(暂时不考虑咬钢速降及补偿)，则下游轧机以14.6424米/秒的速度咬钢，由于速度偏低，在活套区形成秒流量堆积，在起套辊的支撑下，活套逐渐形成。110ms以后，轧机恢复到15米/秒的速度，活套形成且套高刚好在设定值。

实际PLC程序在控制时，需要考虑通信延时和传动系统速度调整延时，下游轧机速度设定的恢复时机会进行适当的提前。

考虑到轧件轧机延伸及轧件前滑、后滑等因素，实际轧机的线速度降低会比上述计算值偏大。同时，若轧机的咬钢补偿补偿量不够时，实际轧机线速度降低值会比前述值偏小。

经过气缸上升运行时间110毫秒后，起套动作完成，且套高已经稳定到设定值附近。起套动作结束，转入套高PID控制。

上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种智能轧钢智能活套起套控制方法，其特征在于，包括：

S1、当上游轧机咬钢，获取当前时刻T1，获取气缸启动预备时间TL1，获取气缸上升运行时间TL2，计算下游轧机的预起套速度补偿偏差，并将其修正到下游轧机的速度给定，其中获取气缸启动预备时间TL1具体方式为，多次测量气缸在不同压力下，PLC向DO模板发出起套信号，到气缸实际开始动作的时间，拟合出气缸启动压力—预备时间曲线；获取当前气缸压力，根据所述气缸启动压力—预备时间曲线获取气缸启动预备时间TL1；

其中获取TL2具体方式为，多次测量在不同负载、不同气缸行程及气缸压力下，气缸从开始上升至到达限定位置的时间，拟合成气缸负载行程压力—气缸上升时间曲线；获取当前负载、气缸压力、气缸行程，根据所述气缸负载行程压力—气缸上升时间曲线获取气缸上升运行时间TL2；

S2、预测活套下游轧机咬钢时刻T2；

S3、若T1+TL1≥T2，则执行S4，否则重新获取当前时刻T1，返回S3；

S4、PLC在T2-TL1时刻发起活套辊起套命令；

S5、经过TL1时间后，活套辊开始动作，进入起套过程控制，通过PLC在TL2结束前取消预起套速度补偿偏差，恢复下游轧机正常速度；

S6、经过气缸上升运行时间TL2后，起套动作完成，且套高已经稳定到设定值附近；

S7、起套动作结束，转入套高PID控制。

2.如权利要求1所述的一种智能轧钢智能活套起套控制方法，其特征在于，所述起套过程控制为：通过PLC顺调控制来调节下游轧机运行速度，包括预置预起套速度补偿偏差和取消预起套速度补偿量，恢复轧机正常速度。

3.如权利要求2所述的一种智能轧钢智能活套起套控制方法，其特征在于，所述起套过程控制具体情况为：

测量活套辊到前压轮的水平距离L1，测量活套辊到后压轮的水平距离L2，计算不同活套辊起套高度时，套内轧件在活套辊起套时与活套辊不起套时的长度偏差值，拟合成套高—套内轧件长度偏差曲线；

获取当前活套辊起套设定高度，根据所述套高—套内轧件长度偏差曲线获取长度偏差值L’；

根据所述气缸上升运行时间TL2和所述长度偏差值计算下游轧机预起套速度补偿偏差

；

在活套上游机架咬钢后，PLC将该活套下游轧机的正常给定速度V减去上述预起套速度补偿偏差V’后发送给该轧机，在气缸上升运行时间TL2结束前，将该活套下游轧机恢复到正常速度V。

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