CN112676916B - 双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法，包括步骤：S1、在双边剪入口区域定义物理基准位置；S2、通过钢板头部的运行速度与时间获得钢板头部在时间段内过双边剪的路程，结合物理基准位置对钢板头部实时位置进行跟踪与定位；S3、通过双边剪的速度闭环位置控制系统，根据钢板头部实时位置对应的物理基准位置对钢板头部不同位置采用不同的运行速度控制；S4、通过双边剪的速度闭环位置控制系统根据物理基准位置对钢板头部实时位置进行实时修正。本发明根据钢板头部所处的不同位置进行不同的速度控制，来实现钢板头部的速度及位置的闭环控制，在不增加硬件投入的前提下，实现双边剪钢板头部关于速度及位置的精准定位。
Description
技术领域
本发明属于厚板双边剪钢板头部定位的技术领域，具体涉及一种双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法。
背景技术
中厚板钢材是冶金行业重要的一类产品，滚切式双边剪是中厚板剪切线较为重要的一道剪切工序，其主要是将钢板两边进行切边处理，剪切成所需宽度要求的钢板。
现有的厚板双边剪采用西门子S7-400系列控制器，其编程语言是PCS7，每侧的剪机分别有切边的纵向剪刀和切废边的碎边剪刀，每侧各由2台主电机经过齿轮传动装置及三根平行的偏心轴带动，完成钢板两边的滚动剪切。经过轧机轧制过的钢板由双边剪进行双边剪切，达到切边的目的。在进行双边剪剪切时，要经历几个步骤：一是钢板信息接收，二是剪机调整(激光划线、剪房、刀缝等)，三是钢板头部定位，四是夹送辊压下进行剪切，五是后夹送辊抬起剪切完成。其中，在钢板头部定位的步骤中，双边剪钢板头部定位完全依靠映像跟踪来实现，为了使钢板头部定位尽可能的准确，不得不降低钢板运行速度，但定位仍存在较大的误差，且定位周期耗时长，生产效率不理想。
发明内容
为解决上述技术问题中的至少之一，本发明提出一种双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
本发明提供了一种双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法，包括如下步骤：
S1、在双边剪入口区域定义物理基准位置；
S2、通过钢板头部的运行速度与时间获得钢板头部在时间段内过双边剪的路程，结合物理基准位置对钢板头部实时位置进行跟踪与定位；
S3、通过双边剪的速度闭环位置控制系统，根据钢板头部实时位置对应的物理基准位置对钢板不同位置采用不同的运行速度控制；
S4、通过双边剪的速度闭环位置控制系统根据物理基准位置对钢板头部实时位置进行实时修正。
作为进一步的改进，所述步骤S1中，双边剪入口区域设有至少一组辊道，每组辊道均设置有用于检测钢板头部实时位置的辊道光栅，将每组辊道光栅物理位置定义为物理基准位置。
作为进一步的改进，所述步骤S2中，根据牛顿-莱布尼兹公式，通过钢板头部的运行速度与时间获得钢板头部在时间段内过双边剪的路程。
作为进一步的改进，所述根据牛顿-莱布尼兹公式获得钢板头部在时间段内过双边剪的路程的计算公式如下:
其中，S是钢板头部在时间段内经过的路程，T1为钢板头部开始定位时刻，T2为钢板头部结束定位时刻，V为钢板头部实时速度，dt为被积函数自变量。
作为进一步的改进，所述双边剪入口区域设有四组辊道。
作为进一步的改进，所述步骤S3中，速度闭环位置控制系统对钢板头部不同位置分三级定位采用不同的运行速度控制。
作为进一步的改进，所述钢板头部不同位置分三级定位的判断方式是当第四辊道光栅有信号输入时，钢板头部开始定位；第三辊道光栅有输入信号时，钢板头部对中位置定位；第一辊道光栅有信号输入时，钢板夹送辊位置定位和钢板剪切初始位置定位；第二辊道光栅有信号输入时，钢板头部定位结束。
本发明提供的一种双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法，包括步骤：S1、在双边剪入口区域定义物理基准位置；S2、通过钢板头部的运行速度与时间获得钢板头部在时间段内过双边剪的路程，结合物理基准位置对钢板头部实时位置进行跟踪与定位；S3、通过双边剪的速度闭环位置控制系统，根据钢板头部实时位置对应的物理基准位置对钢板头部不同位置采用不同的运行速度控制；S4、通过双边剪的速度闭环位置控制系统根据物理基准位置对钢板头部实时位置进行实时修正。本发明通过物理基准位置根据钢板头部所处的不同位置进行不同的速度控制，来实现钢板头部的速度及位置的闭环控制，在不增加硬件投入的前提下，实现双边剪钢板头部关于速度及位置的精准定位，同时还大幅提高了双边剪的剪切效率。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的流程图。
图2双边剪入口区域物理基准位置示意图；
图3钢板运动的速度与时间之间的函数关系示意图；
图4速度闭环位置控制系统示意图；
图5图4中I4信号置位和复位的联锁条件示意图；
图6图4中X4信号输入的联锁条件示意图；
图7图4中I3信号置位和复位的联锁条件示意图；
图8图4中I1信号置位和复位的联锁条件示意图；
图9图4中X1信号输入的联锁条件示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
结合图1所示，本发明实施例提供一种双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法，包括如下步骤：
S1、在双边剪入口区域定义物理基准位置，具体的，双边剪入口区域设有至少一组辊道，本实施例中，结合图2所示，双边剪入口区域设有四组辊道，每组辊道均设置有用于检测钢板头部实时位置的辊道光栅，每组辊道光栅物理位置则为物理基准位置；
S2、通过钢板的运行速度与时间关系，获得钢板的头部在时间段内过双边剪的路程，再结合物理基准位置对钢板头部实时位置进行跟踪与定位。钢板的头部在进入双边剪入口辊道后是在做一个变速直线运动，如图3所示，变速直线运动中钢板的位置函数与速度函数之间是存在一定的关系的，即钢板在做变速直线运动，钢板实时运动速度为V＝V(t)，且是时间T1到T2上钢板头部过双边剪的时间的一个连续函数，那么便可以根据牛顿-莱布尼兹公式计算出变速直线运动的钢板在这段时间内所经过的路程，公式如下：
式中，S是钢板头部在时间段内经过的路程，T1为钢板头部开始定位时刻，T2为钢板头部结束定位时刻，V为钢板头部实时速度，dt为被积函数自变量。
S3、通过双边剪的速度闭环位置控制系统，根据钢板的头部实时位置对应的物理基准位置对钢板不同位置采用不同的运行速度控制。速度闭环位置控制系统对钢板头部不同位置分三级定位采用不同的运行速度控制。结合图4所示，钢板头部不同位置分三级定位的判断方式是当第一辊道光栅、第二辊道光栅、第三辊道光栅)、第四辊道光栅均无信号输入时，输出端Y输出“速度0”即为0m/s，输出端Q输出“位置0”即为1，第四辊道光栅信号(I4)有输入时，输出端Y输出速度4(X4)，即钢板开始定位；第三辊道光栅信号(I3)有输入时，输出端Y输出速度3(X3)即为0.5m/s，即钢板对中位置定位；第一辊道光栅信号(I1)有输入时，输出端Y输出速度1(X1)，是钢板夹送辊位置定位和钢板剪切初始位置定位，即钢板在头部定位；第二辊道光栅信号(I2)有输入时，输出端Y输出速度2(X2)即为0m/s，即钢板定位结束。结合图4所示，本实施例中，钢板头部不同位置三级定位如下：
一级定位阶段，当钢板头部进入双边剪入口区域且第四组辊道没有钢板时，信号置位第四辊道光栅，表示钢板头部一级定位阶段，结合图5和图6所示，当钢板头部到达入口第四组辊道光栅且有信号输入时，输出端Y输出速度4，速度闭环位置控制系统在一级定位阶段对钢板头部的速度控制，此时有三种选择，输出端Y输出速度4的相关联锁，第一种：此钢板为空过板，输出端Y输出速度4为1.0m/s；第二种是钢板定位阶段，输出端Y输出速度4为1.5m/s；第三种是钢板还没进去定位区域的搬运阶段，输出端Y输出速度4为2.0m/s。当钢板头部实时位置大于87.5m时，信号复位第四辊道光栅，钢板头部一级定位结束，表示钢板进入二级定位阶段。
二级定位阶段，当第四组辊道光栅有信号输入且钢板头部实时位置大于87.5m时，结合图7所示，信号置位第三辊道光栅，表示进入钢板头部对中位置，即二级定位阶段，速度闭环位置控制系统在二级定位阶段对钢板头部的速度控制是输出端Y输出速度3为0.5m/s。当第四组辊道光栅有信号输入且钢板头部实时位置大于90.5m时，信号复位第三辊道光栅，钢板头部二级定位结束，此时可以对钢板头部进行对中调整。
三级定位阶段，当钢板头部对中调整完成后，钢板头部进入剪切初始位置定位及入口夹送辊自动压下的头部定位阶段，结合图8所示，第一辊道光栅信号被置位，表示进入三级定位阶段，当入口夹送辊压下或者第二辊道光栅有信号输入或者钢板送料超时或者双边剪发生故障时，第一辊道光栅信号被复位，钢板头部三级定位结束；否则，结合图9所示，输出端Y输出速度1的相关联锁，第一种：当第一个辊道光栅还没有信号输入时，此时为钢板头部定位阶段，输出端Y输出速度1为0.5m/s，第二种：当第一个辊道光栅有信号输入时，输出端Y输出速度1切换至0.3m/s，双边剪对钢板头部进行剪切操作。
当第二辊道光栅有信号输入时，即钢板头部在停止位置，输出端Y输出速度2为0m/s。
S4、通过钢双边剪的速度闭环位置控制系统根据物理基准位置对钢板头部实时位置进行实时修正，实现双边剪钢板头部实时位置的跟踪与定位。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。
Claims (3)
1.一种双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、双边剪入口区域设四组辊道，每组辊道均设置有用于检测钢板头部实时位置的辊道光栅，将每组辊道光栅物理位置定义为物理基准位置；
S2、通过钢板头部的运行速度与时间获得钢板头部在时间段内过双边剪的路程，结合物理基准位置对钢板头部实时位置进行跟踪与定位；
S3、通过双边剪的速度闭环位置控制系统根据钢板头部实时位置对应的物理基准位置对钢板头部所处的双边剪入口区域辊道的不同位置分三级定位采用不同的运行速度控制，三级定位的判断方式是当第四辊道光栅有信号输入时，钢板头部开始定位；第三辊道光栅有输入信号时，钢板头部对中位置定位；第一辊道光栅有信号输入时，钢板夹送辊位置定位和钢板剪切初始位置定位；第二辊道光栅有信号输入时，钢板头部定位结束；
S4、通过双边剪的速度闭环位置控制系统根据物理基准位置对钢板头部实时位置进行实时修正。
2.如权利要求1所述的双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法，其特征在于，所述步骤S2中，根据牛顿-莱布尼兹公式，通过钢板头部的运行速度与时间获得钢板头部在时间段内过双边剪的路程。
3.如权利要求2所述的双边剪钢板头部关于速度及位置的闭环定位方法，其特征在于，所述根据牛顿-莱布尼兹公式获得钢板头部在时间段内过双边剪的路程的计算公式如下:
其中，S是钢板头部在时间段内经过的路程，
为钢板头部开始定位时刻，
为钢板头部结束定位时刻，
为钢板头部实时速度，dt为被积函数自变量。
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