CN112068491B - 一种提高飞剪的响应速度的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高飞剪的响应速度的方法，对飞剪对应的控制软件程序中的热检信号做上升沿处理；利用信号的上升沿信号锁定信号的状态，用信号的常闭状态经过延时后去复位被锁定的状态，实现信号的滤波处理；调整直流调速装置的传动参数，主要调整其速度环系统和电流环系统的PI参数，速度环系统曲线和电流环系统曲线必须保证为二阶阻尼系统；在原有的程序基础上新增加对飞剪剪切速度的计算程序块，计算程序块对接近开关的信号做上升沿和下降沿的处理。本发明通过对系统配置的分析与测算，可以对飞剪的控制程序做适当优化，以保证其信号接收的及时性；配合控制程序对电气传动系统做适当优化，达到缩短飞剪动作周期的目的，从而提高飞剪的响应速度。

Description

一种提高飞剪的响应速度的方法

技术领域

本发明涉及冶金轧制技术领域，具体涉及一种提高飞剪的响应速度的方法。

背景技术

随着棒材生产技术的不断进步，棒材生产线的连续化、自动化水平不断提高，飞剪是作为棒材生产线上重要的剪切设备之一，其响应速度将直接影响着整个生产线的生产效率。轧钢飞剪因为生产节奏的加快，出现飞剪在完成切头、切尾时出现反应不过来的现象，从而引发堆钢事故。

发明内容

本发明提供一种提高飞剪的响应速度的方法，用于缩短飞剪动作周期的目的，提高飞剪的响应速度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种提高飞剪的响应速度的方法，所述方法经过调试，通过几个对于飞剪的措施的共同作用实现，所述措施作用在飞剪对应的控制软件的程序，包括程序里的热检信号和和接近开关信号，还作用在直流调速装置的传动参数；

所述提高飞剪的响应速度的方法包括以下对于飞剪的措施：

A.对飞剪对应的控制软件程序中的热检信号做上升沿处理，把热检信号从之前的电平信号改为上升沿信号；沿信号也叫作脉冲信号，脉冲信号与电平信号的区别在于脉冲信号截取的信号的瞬间变好状态，而电平信号必须有一个必要的维持时间，所以脉冲信号的响应速度肯定快于电平信号，由此提高程序对于信号的响应速度。

B.利用信号的上升沿信号锁定该信号的状态，用该信号的常闭状态经过延时后去复位被锁定的状态，实现信号的滤波处理，所述信号为飞剪对应的控制软件程序中的热检信号和接近开关信号；当信号来时就会锁定状态，当信号断开的时间超过所设定的延时后才认为信号是真的断开，那么信号闪烁的时间只要没有超过滤波时间就不会发生状态的变化，从而实现滤波功能；

C.调整直流调速装置的传动参数，主要调整其速度环系统和电流环系统的PI参数，设置参数模型使飞剪的动作达到预定状态，速度环系统曲线和电流环系统曲线必须保证为二阶阻尼系统；C中：速度环系统需要将满速角度提前以保证飞剪的最大惯量释放点提前；C中：速度环系统曲线二阶阻尼比控制在0.5左右，超调量不能超过8％；C中：电流环系统曲线二阶阻尼比小于0.5，电流的瞬间给定时间必须控制在60ms以内，并对其限幅设置为2.5倍；

D.在原有的程序基础上新增加对飞剪剪切速度的计算程序块，计算程序块对接近开关的信号做上升沿和下降沿的处理，用以替代原来的电平信号。

进一步，C中：速度环系统需要调整的PI参数包括：P225、P226、P228、P236。其中：

P225：速度环的Kp参数，该参数用于调整速度环PI调节器的比例系数；

P226：速度环的Tn参数，该参数用于调整速度环PI调节器的积分时间；

P228：速度环给定的滤波时间，调整该参数可以改变系统的响应；

P236：速度环的动态响应说明，该参数在优化速度环时需要用到。

进一步，C中：电流环系统需要调整的PI参数包括：P100、P101、P155、P156、P170、P171。其中：

P100：电机的额定电枢电流，该参数主要用于整定系统的过流保护；

P101：电机的额定电枢电压；

P155：电流环的Kp参数，该参数用于调整电流环PI调节器的比例系数；

P156：电流环的Tn参数，该参数用于调整电流环PI调节器的积分时间；

P170、P171：转矩限幅设定，主要作用是保护电机和控制系统。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

通过对系统配置的分析与测算，可以对飞剪的控制程序做适当优化，以保证其信号接收的及时性；配合控制程序对电气传动系统做适当优化，达到缩短飞剪动作周期的目的，从而提高飞剪的响应速度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例改造前飞剪传动曲线图；

图2为本发明实施例改造后飞剪传动曲线图；

图3为本发明实施例修改后的飞剪速度环的相关传动参数；

图4为本发明实施例修改后的飞剪电流环的相关传动参数；

图5为本发明实施例修改后的脉冲信号控制程序；

图6为本发明实施例新增的飞剪剪切速度及动作时间的计算程序。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-飞剪传动的实际速度，2-飞剪传动的速度给定。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例:

在本实施例中，通过几个对于轧钢一棒2#飞剪的措施的共同作用实现，在实施例的实施过程中需要不断调试以达到目标效果。本实施例采用西门子STEP软件和6RA7025直流调速装置。包括以下措施：

A.如图5所示，通过利用西门子STEP软件中上升沿指令将飞剪的热检信号从之前的电平信号改为沿信号。沿信号也叫作脉冲信号，脉冲信号与电平信号的区别在于脉冲信号截取的信号的瞬间变好状态，而电平信号必须有一个必要的维持时间，所以脉冲信号的响应速度肯定快于电平信号，由此提高程序对于信号的响应速度。

B.利用信号的上升沿信号锁定信号的状态，用信号的常闭状态经过延时后去复位被锁定的状态，实现信号的滤波处理，所述信号为飞剪对应的控制软件程序中的热检信号和接近开关信号；当信号来时就会锁定状态，当信号断开的时间超过所设定的延时后才认为信号是真的断开，那么信号闪烁的时间只要没有超过滤波时间就不会发生状态的变化，从而实现滤波功能。

C.6RA7025是西门子公司的一款全数字直流调速装置，用于直流电机的精准控制。该装置采用双闭环直流调速的原理实现控制，即电流环和速度环，速度环作为外环，主要用于直流电机的精准速度控制；电流环作为内环，主要是根据负载、速度的具体需求控制电枢电流，以达到转矩的控制，最终满足工艺设备对速度的要求。电流环和速度环都采用PI控制模型，在本实施例中需要对这两个环的PI参数做精细化的工程整定。速度环必须满足剪刃启动后的足够加速度并将之前的满速角度有原来的270°提前到265°，以保证飞剪的最大惯量释放点提前。系统调试要求：系统曲线必须保证为二阶阻尼系统(阻尼比控制在0.5左右)、超调量不能超过8％。按照PI的数学模型，通过对不同参数的设置项对应的曲线中找出一组兼顾稳、快、准性能的合适参数。稳、快、准时自动控制系统中衡量系统性能的指标。稳即是稳定的意思，意思就是系统受干扰小、不波动、不发散等，具体的要求需要根据具体的工艺及趋势图来结合分析，主要目的以能实现稳定控制为目的；快即是快速性，就是系统在接收到命令后要能及时反应出来，并做快速的控制；准即是准确性，系统肯定是越准确越好，尽量将误差降到最低。这三个性能在实际的系统调试过程中是矛盾的，所以调试的目的就是寻找一组稳、快、准都能兼顾的一组参数。如图3所示，速度环主要调整参数有P051，P225、P226、P228、P200。

电流环的参数调整原理同速度环类似，其中特殊性能要求有：系统必须为二阶阻尼系统(阻尼比必须小于0.5)，电流的瞬间给定时间必须控制在60ms以内，为满足速度的及时响应，并对其限幅设置为2.5倍，如图4所示，调整的参数有P051，P100、P102、P155、P156、P171、P172。

D.如图6所示，在原有的程序基础上新增加飞剪剪切速度的计算程序块，并优化原有程序。新增加的程序功能主要是：对接近开关的信号做上升沿与下降沿的处理。

如图1所示，当实际速度1达到给定速度2后，维持了一段时间后才开始撤给定速度，就是说系统在达到给定速度后一段时间才进入降速状态。飞剪不需要维持这一段时间，飞剪需要的是在剪切时能将剪刃的加速度提到设备所允许的最高值即可利用惯性将钢切断。

如图2所示，将系统达到给定速度后所维持的一段时间已经去掉，这样就可以直接缩短飞剪的整个动作周期，从而提高飞剪的动态响应速度和稳定性。

效益：

改造前：一棒2#飞剪在改造前每个月因生产节奏加快造成堆钢的故障次数平均达到3次/月，每次处理故障的时间平均为30分钟左右。

改造后：经过改造后的2#飞剪在运行了4个月的时间中没有再出现上述情况，彻底解决了设备存在的问题。

经济效益：从以上分析可以计算得出：

按平均每月3次，每次误时15分钟计算，那么一年就会节约生产误时540分钟，按每40秒一吨钢，一年将会多生产810吨左右的材，按每吨钢4000元计算，可挽回间接损失324万元。

按每次故障报废2支钢坯计算，该情况造成的堆钢一年将达到201.6吨，同上可知：挽回直接经济损失80.64万元。

本发明通过对系统配置的分析与测算，可以对飞剪的控制程序做适当优化，以保证其信号接收的及时性；配合控制程序对电气传动系统做适当优化，达到缩短飞剪动作周期的目的，从而提高飞剪的响应速度。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种提高飞剪的响应速度的方法，其特征在于，所述方法经过调试，通过几个对于飞剪的措施的共同作用实现，所述措施作用在飞剪对应的控制软件的程序，包括程序里的热检信号和接近开关信号，还作用在直流调速装置的传动参数；

所述提高飞剪的响应速度的方法包括以下对于飞剪的措施：

A.对飞剪对应的控制软件程序中的热检信号做上升沿处理，对飞剪对应的控制软件程序中接近开关信号的上升沿处理，把热检信号从之前的电平信号改为上升沿信号；

B.利用信号的上升沿信号锁定该信号的状态，用该信号的常闭状态经过延时后去复位被锁定的状态，实现信号的滤波处理，所述信号为飞剪对应的控制软件程序中的热检信号和接近开关信号；

C.调整直流调速装置的传动参数，主要调整其速度环系统和电流环系统的PI参数，设置参数模型使飞剪的动作达到预定状态，速度环系统曲线和电流环系统曲线必须保证为二阶阻尼系统；其中，速度环系统需要将满速角度提前以保证飞剪的最大惯量释放点提前；速度环系统曲线二阶阻尼比控制在0.5，超调量不超过8％；电流环系统曲线二阶阻尼比小于0.5，电流的瞬间给定时间控制在60ms以内，并对其限幅设置为2.5倍；

D.在原有的程序基础上新增加对飞剪剪切速度的计算程序块，计算程序块对接近开关的信号做上升沿和下降沿的处理，用以替代原来的电平信号。

2.根据权利要求1所述的一种提高飞剪的响应速度的方法，其特征在于，C中：速度环系统需要调整的PI参数包括：P225、P226、P228、P236；

P225：速度环的Kp参数，该参数用于调整速度环PI调节器的比例系数；

P226：速度环的Tn参数，该参数用于调整速度环PI调节器的积分时间；

P228：速度环给定的滤波时间，调整该参数可以改变系统的响应；

P236：速度环的动态响应说明，该参数在优化速度环时需要用到。

3.据权利要求1所述的一种提高飞剪的响应速度的方法，其特征在于，C中：电流环系统需要调整的PI参数包括：P100、P101、P155、P156、P170、P171；

P100：电机的额定电枢电流，该参数主要用于整定系统的过流保护；

P101：电机的额定电枢电压；

P155：电流环的Kp参数，该参数用于调整电流环PI调节器的比例系数；

P156：电流环的Tn参数，该参数用于调整电流环PI调节器的积分时间；

P170、P171：转矩限幅设定，主要作用是保护电机和控制系统。

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