CN114472543B - 一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统，包括上游轧钢机，其设置在钢材的左侧位置，所述上游轧钢机内侧设有上压辊和下压辊，活套装置，其设置在钢材的中间位置，所述活套装置上侧设有活动辊轴，且活动辊轴贴合钢材的下端，活套扫描仪，其设置在活套装置的后侧位置，所述活套扫描仪后侧连接有PLC400控制器，下游轧钢机，其设置在钢材的右侧位置，所述上游轧钢机内侧同样设有上压辊和下压辊。该基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统，利用PLC400控制器进行编程，采取了数字低通滤波器的算法，根据不同生产情况，合理设置滤波系数，确保滤波后的活套实际套高稳定，不再有波动和毛刺，活套上游轧机不再频繁调速。

Description

一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统

技术领域

本发明涉及轧钢活套控制调速技术领域，具体为一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统。

背景技术

始终以轧件的一端做为头部进入各机架进行轧制，并在轧制过程中，轧件可以同时通过几个机架，由于前架的秒流量大于后架的秒流量，故在轧制中轧件形成活套。这种方法叫活套轧制，此种轧制法在横列式轧机上使用围盘或人工用钳子抢头操作时应用。正常生产过程中，当活套收到起套命令后，活套起套辊抬起，活套扫描仪检测到了实际套高，实际套高与设定套高作比较，当实际套高低于设定套高时，活套上游轧机要升速，当实际套高高于设定套高时，活套上游轧机要降速，当实际套高等于设定套高时，活套上游轧机不调速，但是现有的活套控制调速系统仍然存在着一些不足，比如：

现有的活套控制调速系统的活套扫描仪由于信号感染导致检测的实际套高存在波动和毛刺，那么活套上游轧机就会存在频繁的调速，轧机频繁调速有两种不好的影响，一种是对钢成品质量有影响，这样轧制出来的成品质量得不到保证，有可能轧制出来的就是废品，另一种是可能会在活套中产生堆钢事故。

针对上述问题，急需在原有活套控制调速系统的基础上进行创新设计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统，以解决上述背景技术提出现有的活套控制调速系统的活套扫描仪由于信号感染导致检测的实际套高存在波动和毛刺，那么活套上游轧机就会存在频繁的调速，轧机频繁调速有两种不好的影响，一种是对钢成品质量有影响，这样轧制出来的成品质量得不到保证，有可能轧制出来的就是废品，另一种是可能会在活套中产生堆钢事故的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统，包括：

上游轧钢机，其设置在钢材的左侧位置，所述上游轧钢机内侧设有上压辊和下压辊，所述上游轧钢机的上压辊设有升降装置，所述上游轧钢机的下压辊设有转速调整装置，且上压辊和下压辊之间设有钢材；

活套装置，其设置在钢材的中间位置，所述活套装置位于上游轧钢机的右侧，所述活套装置上侧设有活动辊轴，且活动辊轴贴合钢材的下端，所述活套装置下侧设有升降结构；

活套扫描仪，其设置在活套装置的后侧位置，所述活套扫描仪前侧设有光学系统，所述活套扫描仪内部设有CDD传感器，所述活套扫描仪后侧连接有PLC400控制器，且PLC400控制器与上游轧钢机相连接；

下游轧钢机，其设置在钢材的右侧位置，所述下游轧钢机位于活套装置的右侧，所述下游轧钢机内侧同样设有上压辊和下压辊，所述下游轧钢机的上压辊设有升降装置，所述下游轧钢机的下压辊设有转速调整装置，且上压辊和下压辊之间设有钢材。

优选的，所述上游轧钢机中的上压辊通过升降装置与下压辊形成升降结构，且上游轧钢机中的下压辊通过转速调整装置与钢材形成转动结构。

优选的，所述活套装置中的活动辊轴通过升降装置与活套装置形成升降结构，且活套装置中的活动辊轴与钢材形成转动结构。

优选的，所述活套扫描仪前侧的光学系统由一组特殊加工的光学镜头组合而成，且活套扫描仪内部的CDD传感器由电荷耦合器件的模拟位移寄存器串联耦合的两千零四十八个光电管组成，并且活套扫描仪内部的CDD传感器与PLC400控制器相连接。

优选的，所述PLC400控制器中自定义有数字低通滤波器的算法，且滤波器具体采用如下定义：

对于套高信号的滤波，其计算公式为，

Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)

其中，α＝滤波系数，其程序采样周期设置为10ms；X(n)＝本次采样值，是活套套高上次滤波后的值；Y(n-1)＝上次滤波输出值，是活套套高上次滤波后的值；Y(n)＝本次滤波输出值，是活套套高本次滤波后的值。

优选的，所述下游轧钢机中的上压辊通过升降装置与下压辊形成升降结构，且下游轧钢机中的下压辊通过转速调整装置与钢材形成转动结构。

该基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统使用包括：

S1：将钢材从上游轧钢机的上压辊和下压辊之间穿过，钢材再经过活套装置上侧的活动辊轴，最后从下游轧钢机的上压辊和下压辊之间穿过；

S2：上游轧钢机内的上压辊通过升降装置下降，上游轧钢机的上压辊和下压辊夹住钢材，上游轧钢机的下压辊通过转速调整装置进行转动，将钢材向右进行传送；

S3：下游轧钢机内的上压辊通过升降装置下降，下游轧钢机的上压辊和下压辊夹住钢材，下游轧钢机的下压辊通过转速调整装置进行转动，将钢材向右传送出去；

S4：活套装置上侧活动辊轴在钢材进行传送的时候贴合钢材的下端，活套装置的活动辊轴通过升降结构将钢材顶起或者落下，从而调整钢材金属流量的变化，使得钢材在上游轧钢机和下游轧钢机之间保持恒定小张力；

S5：活套扫描仪前侧的光学系统持续对活套装置的活动辊轴与钢材的位置进行扫描，通过CDD传感器适当放大转换成模拟信号，CDD传感器每10ms将信号传输到PLC400控制器之中；

S6：PLC400控制器将活套扫描仪中CDD传感器传输进来信号进行解析成数值，PLC400控制器通过自定义的数字低通滤波器算法进行计算编程，其计算公式为Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)，设置变量Y(n)＝活套套高本次滤波后的值，Y(n-1)＝活套套高上次滤波后的值，X(n)＝活套套高上次滤波后的值，α＝滤波系数；

S7：PLC400控制器通过计算公式的得出的数值对上游轧钢机内的转速调整装置进行控制，上游轧钢机内的转速调整装置调整下压辊的转速。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统，利用PLC400控制器进行编程，采取了数字低通滤波器的算法，根据不同生产情况，合理设置滤波系数，确保滤波后的活套实际套高稳定，不再有波动和毛刺，活套上游轧机不再频繁调速；

活套扫描仪4后侧连接有PLC400控制器，PLC400控制器与上游轧钢机相连接，PLC400控制器将活套扫描仪中CDD传感器传输进来信号进行解析成数值，PLC400控制器通过自定义的数字低通滤波器算法进行计算编程，其计算公式为Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)，设置变量Y(n)＝活套套高本次滤波后的值，Y(n-1)＝活套套高上次滤波后的值，X(n)＝活套套高上次滤波后的值，α＝滤波系数，根据不同生产情况，合理设置α(滤波系数)，确保滤波后的活套实际套高稳定，不再有波动和毛刺，活套上游轧机不再频繁调速。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图。

图中：1、钢材；2、上游轧钢机；3、活套装置；4、活套扫描仪；5、PLC400控制器；6、下游轧钢机。

具体实施方式

下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统，包括钢材1、上游轧钢机2、活套装置3、活套扫描仪4、PLC400控制器5、下游轧钢机6；

上游轧钢机2，其设置在钢材1的左侧位置，上游轧钢机2内侧设有上压辊和下压辊，上游轧钢机2的上压辊设有升降装置，上游轧钢机2的下压辊设有转速调整装置，且上压辊和下压辊之间设有钢材1，上游轧钢机2中的上压辊通过升降装置与下压辊形成升降结构，且上游轧钢机2中的下压辊通过转速调整装置与钢材1形成转动结构；

活套装置3，其设置在钢材1的中间位置，活套装置3位于上游轧钢机2的右侧，活套装置3上侧设有活动辊轴，且活动辊轴贴合钢材1的下端，活套装置3下侧设有升降结构，活套装置3中的活动辊轴通过升降结构与活套装置3形成升降结构，且活套装置3中的活动辊轴与钢材1形成转动结构；

活套扫描仪4，其设置在活套装置3的后侧位置，活套扫描仪4前侧设有光学系统，活套扫描仪4内部设有CDD传感器，活套扫描仪4后侧连接有PLC400控制器5，且PLC400控制器5与上游轧钢机2相连接，活套扫描仪4前侧的光学系统由一组特殊加工的光学镜头组合而成，且活套扫描仪4内部的CDD传感器由电荷耦合器件的模拟位移寄存器串联耦合的两千零四十八个光电管组成，并且活套扫描仪4内部的CDD传感器与PLC400控制器5相连接，PLC400控制器5中自定义有数字低通滤波器的算法，且滤波器具体采用如下定义：对于套高信号的滤波，其计算公式为，Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)，其中，α＝滤波系数，其程序采样周期设置为10ms；X(n)＝本次采样值，是活套套高上次滤波后的值；Y(n-1)＝上次滤波输出值，是活套套高上次滤波后的值；Y(n)＝本次滤波输出值，是活套套高本次滤波后的值；

下游轧钢机6，其设置在钢材1的右侧位置，下游轧钢机6位于活套装置3的右侧，上游轧钢机2内侧同样设有上压辊和下压辊，上游轧钢机2的上压辊设有升降装置，上游轧钢机2的下压辊设有转速调整装置，且上压辊和下压辊之间设有钢材1，下游轧钢机6中的上压辊通过升降装置与下压辊形成升降结构，且下游轧钢机6中的下压辊通过转速调整装置与钢材1形成转动结构。

该基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统使用包括：

S1：将钢材1从上游轧钢机2的上压辊和下压辊之间穿过，钢材1再经过活套装置3上侧的活动辊轴，最后从下游轧钢机6的上压辊和下压辊之间穿过；

S2：上游轧钢机2内的上压辊通过升降装置下降，上游轧钢机2的上压辊和下压辊夹住钢材1，上游轧钢机2的下压辊通过转速调整装置进行转动，将钢材1向右进行传送；

S3：下游轧钢机6内的上压辊通过升降装置下降，下游轧钢机6的上压辊和下压辊夹住钢材1，下游轧钢机6的下压辊通过转速调整装置进行转动，将钢材1向右传送出去；

S4：活套装置3上侧活动辊轴在钢材1进行传送的时候贴合钢材的下端，活套装置3的活动辊轴通过升降结构将钢材1顶起或者落下，从而调整钢材1金属流量的变化，使得钢材1在上游轧钢机2和下游轧钢机6之间保持恒定小张力；

S5：活套扫描仪4前侧的光学系统持续对活套装置3的活动辊轴与钢材1的位置进行扫描，通过CDD传感器适当放大转换成模拟信号，CDD传感器每10ms将信号传输到PLC400控制器5之中；

S6：PLC400控制器5将活套扫描仪4中CDD传感器传输进来信号进行解析成数值，PLC400控制器5通过自定义的数字低通滤波器算法进行计算编程，其计算公式为Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)，设置变量Y(n)＝活套套高本次滤波后的值，Y(n-1)＝活套套高上次滤波后的值，X(n)＝活套套高上次滤波后的值，α＝滤波系数；

S7：PLC400控制器5通过计算公式的得出的数值对上游轧钢机2内的转速调整装置进行控制，上游轧钢机2内的转速调整装置调整下压辊的转速。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统，其特征在于，包括：

上游轧钢机，其设置在钢材的左侧位置，所述上游轧钢机内侧设有上压辊和下压辊，所述上游轧钢机的上压辊设有升降装置，所述上游轧钢机的下压辊设有转速调整装置，且上压辊和下压辊之间设有钢材；

活套装置，其设置在钢材的中间位置，所述活套装置位于上游轧钢机的右侧，所述活套装置上侧设有活动辊轴，且活动辊轴贴合钢材的下端，所述活套装置下侧设有升降结构；

活套扫描仪，其设置在活套装置的后侧位置，所述活套扫描仪前侧设有光学系统，所述活套扫描仪内部设有CDD传感器，所述活套扫描仪后侧连接有PLC400控制器，且PLC400控制器与上游轧钢机相连接；

下游轧钢机，其设置在钢材的右侧位置，所述下游轧钢机位于活套装置的右侧，所述下游轧钢机内侧同样设有上压辊和下压辊，所述下游轧钢机的上压辊设有升降装置，所述下游轧钢机的下压辊设有转速调整装置，且上压辊和下压辊之间设有钢材；

所述上游轧钢机中的上压辊通过升降装置与下压辊形成升降结构，且上游轧钢机中的下压辊通过转速调整装置与钢材形成转动结构；

所述活套装置中的活动辊轴通过升降装置与活套装置形成升降结构，且活套装置中的活动辊轴与钢材形成转动结构；

所述活套扫描仪前侧的光学系统由一组特殊加工的光学镜头组合而成，且活套扫描仪内部的CDD传感器由电荷耦合器件的模拟位移寄存器串联耦合的两千零四十八个光电管组成，并且活套扫描仪内部的CDD传感器与PLC400控制器相连接；

所述PLC400控制器中自定义有数字低通滤波器的算法，且滤波器具体采用如下定义：

对于套高信号的滤波，其计算公式为，

Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)

其中，α＝滤波系数，其程序采样周期设置为10ms；X(n)＝本次采样值，是活套套高上次滤波后的值；Y(n-1)＝上次滤波输出值，是活套套高上次滤波后的值；Y(n)＝本次滤波输出值，是活套套高本次滤波后的值；

所述下游轧钢机中的上压辊通过升降装置与下压辊形成升降结构，且下游轧钢机中的下压辊通过转速调整装置与钢材形成转动结构。

2.一种如权利要求1所述的一种基于数字低通滤波器算法的活套控制调速系统，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将钢材从上游轧钢机的上压辊和下压辊之间穿过，钢材再经过活套装置上侧的活动辊轴，最后从下游轧钢机的上压辊和下压辊之间穿过；

S2：上游轧钢机内的上压辊通过升降装置下降，上游轧钢机的上压辊和下压辊夹住钢材，上游轧钢机的下压辊通过转速调整装置进行转动，将钢材向右进行传送；

S3：下游轧钢机内的上压辊通过升降装置下降，下游轧钢机的上压辊和下压辊夹住钢材，下游轧钢机的下压辊通过转速调整装置进行转动，将钢材向右传送出去；

S4：活套装置上侧活动辊轴在钢材进行传送的时候贴合钢材的下端，活套装置的活动辊轴通过升降结构将钢材顶起或者落下，从而调整钢材金属流量的变化，使得钢材在上游轧钢机和下游轧钢机之间保持恒定小张力；

S5：活套扫描仪前侧的光学系统持续对活套装置的活动辊轴与钢材的位置进行扫描，通过CDD传感器适当放大转换成模拟信号，CDD传感器每10ms将信号传输到PLC400控制器之中；

S6：PLC400控制器将活套扫描仪中CDD传感器传输进来信号进行解析成数值，PLC400控制器通过自定义的数字低通滤波器算法进行计算编程，其计算公式为Y(n)＝αX(n)+(1-α)Y(n-1)，设置变量Y(n)＝活套套高本次滤波后的值，Y(n-1)＝活套套高上次滤波后的值，X(n)＝活套套高上次滤波后的值，α＝滤波系数；

S7：PLC400控制器通过计算公式的得出的数值对上游轧钢机内的转速调整装置进行控制，上游轧钢机内的转速调整装置调整下压辊的转速。

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