CN117505550A - 一种板形自动控制系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种板形自动控制系统及其控制方法，包括板形检测模块，板形比对模块，板形调节模块，控制器，及压辊单元，通过对板材进行实时检测以确定板形实际参数，并将获得的板形实际参数与板形标准参数进行比对以确定板形矫正参数，再根据获取到的板形矫正参数确定板形调节参数，根据板形调节参数控制控制器对压辊单元进行对应调节，从而对其内部板材进行挤压成型，以根据板形实际参数与板形标准参数的比对结果确定出所需调节参数，进而在后续挤压成型中实现实时调节，调节及时效率高，纠偏效果好，实际成型出的实际板形与标准板形之间的偏差不断降低，提高生产效率和成品率的同时有效节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金行业的金属压延设备的技术领域，具体涉及一种板形自动控制系统及其控制方法。
背景技术
压辊装置是配置于铝冷轧机和铝箔轧机上用于冶金行业的金属压延设备，通过两侧压辊实现对内部板材的挤压，使得成型后的板材呈现为对应不同的形状和厚度等，而通过在轧制铝板和铝箔时进行横截面形状的实时有效控制，可以有效控制铝板和铝箔的成品板形质量，提高轧制速度，提高铝板和铝箔的成品率。
现有技术中铝冷轧机和铝箔轧机上配备的板形自动控制系统，存在一定的局限性，不能满足宽幅、高速铝冷轧机和铝箔轧机的需要，可调节参数少，调节时间滞后，且无法根据轧制板形确定出所需调节参数，调节效率低，纠偏效果差，实际成型出的实际板形与标准板形存在较大偏差。
因此，亟需提供一种板形自动控制系统及其控制方法以解决上述现有技术中存在的缺陷与不足。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种板形自动控制系统及其控制方法。
本发明提供的具体方案为：
一种板形自动控制系统，其特征在于：所述系统包括：
板形检测模块，所述板形检测模块设置于板材的一侧以对板材进行实时检测从而确定板形实际参数，并与板形比对模块连接以将获得的板形实际参数发送至板形比对模块；
板形比对模块，所述板形比对模块的内部预设有板形标准参数，所述板形比对模块将获得的板形实际参数与内部预设的板形标准参数进行比对，以确定板形矫正参数，并将板形矫正参数发送至与其连接的板形调节模块中；
板形调节模块，所述板形调节模块根据获取到的板形矫正参数确定板形调节参数，并将所述板形调节参数发送至与板形调节模块连接的对应控制器中；
控制器，所述控制器连接压辊单元，以根据获取到的板形调节参数对与其连接的压辊单元进行对应调节；
压辊单元，所述压辊单元根据获取到的板形调节参数进行对应调节后，对其内部板材进行挤压成型。
作为本发明的进一步优选实施方式，所述板形检测模块对板材进行实时检测时，根据对板材表面板形检测模块覆盖范围的受力分布，描述出实际板形曲线，并将实际板形曲线进行实时显示，并通过计算确定板形实际参数。
作为本发明的进一步优选实施方式，所述板形比对模块中，将实际板形曲线与目标板形曲线进行回归分析，解析出需要矫正的偏差部分，并将需要矫正的偏差部分进行分类，再根据权重影响系数确定对应的板形矫正参数。
作为本发明的进一步优选实施方式，将需要矫正的偏差部分分类为包括线性倾斜偏差、抛物线形状偏差、边肋部偏差、及局部偏差。
作为本发明的进一步优选实施方式，根据以下公式确定板形矫正参数，
f(x)=λ1P1(x)+λ2P2(x) +λ3P3(x) +...+λnPn(x)
其中，
f(x)表示单张板形的变化值；
x表示距带材中心的距离；
λi表示权重影响系数，i=1,2,3...n；
Pi(x)表示通过各控制器实现的调节量，i=1,2,3...n。
作为本发明的进一步优选实施方式，
n=4，且其中，
λ1表示线性倾斜偏差的权重影响系数；
λ2表示边肋部偏差的权重影响系数；
λ3表示抛物线形状偏差的权重影响系数；
λ4表示局部偏差的权重影响系数；
所述控制器包括轧机倾辊控制器、工作弯辊控制器、压辊线形控制器及喷淋热凸控制器；其中，
所述轧机倾辊控制器控制调节所述板形的线性倾斜偏差；
所述工作弯辊控制器控制调节所述板形的边肋部偏差；
所述压辊线形控制器控制调节所述板形的抛物线形状偏差；
所述喷淋热凸控制器控制调节所述板形的局部偏差。
作为本发明的进一步优选实施方式，所述压辊线形控制器的控制优先级高于所述轧机倾辊控制器、工作弯辊控制器及喷淋热凸控制器的控制优先级。
作为本发明的进一步优选实施方式，所述压辊单元包括若干组成对使用且相互连接的调节单元和调节辊，所述调节辊包括辊芯、辊套、密封压环、旋转接头、快插接头、高压软管、润滑接头和润滑油管；所述辊套外套于所述辊芯的外侧且在所述辊套的内壁与所述辊芯的外壁之间形成有油腔，所述辊套与所述辊芯的两端分别设置有密封压环，在所述密封压环的一侧通过轴承设置有旋转接头，在所述旋转接头的内部分别设置有快插接头和润滑接头，所述快插接头与外部高压软管连通以向油腔中通入高压油液从而使得油腔膨胀进而使得所述辊套呈现抛物线形，所述润滑接头与外部润滑油管连通以向辊芯端部轴承中通入润滑油液，且所述高压软管与所述压辊线形控制器通过液压伺服控制系统连接。
作为本发明的进一步优选实施方式，所述液压伺服控制系统包括低压部分、增压部分和高压部分；
所述低压部分包括低压油路，所述低压油路的输入端分别与液压泵及蓄能器连接，所述低压油路的输出端连接增压部分，所述压辊线形控制器连接蓄能器的输入端，在所述低压油路上连接有伺服阀，在所述伺服阀的两侧分别连接有低压压力表和低压压力传感器；
所述增压部分包括增压器，所述增压器的输入端连接低压油路，所述增压器的输出端通过压力开关连接高压部分；
所述高压部分包括高压油路，所述高压油路的输出端连接高压软管，所述高压油路的输入端连接所述增压器的输出端，且在所述高压油路上分别设置有高压压力表和高压压力传感器，所述高压油路的另一端通过安全阀和卸荷阀连接液压泵。
进一步地，本发明还提供一种板形自动控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）对板材进行实时检测以确定板形实际参数；
2）将获得的板形实际参数与板形标准参数进行比对；以确定板形矫正参数；
2.1）将实际板形曲线与目标板形曲线进行回归分析；
2.2）解析出需要矫正的偏差部分；
2.3）将需要矫正的偏差部分进行分类；
2.4）根据权重影响系数确定对应的板形矫正参数；
3）根据获取到的板形矫正参数确定板形调节参数；
4）控制器根据获取到的板形调节参数对压辊单元进行对应调节；
5）压辊单元根据获取到的板形调节参数进行对应调节后，对其内部板材进行挤压成型。
相较于现有技术，本发明能够实现的技术效果包括：
1）本发明提供一种板形自动控制系统及其控制方法，通过对板材进行实时检测以确定板形实际参数，并将获得的板形实际参数与板形标准参数进行比对以确定板形矫正参数，再根据获取到的板形矫正参数确定板形调节参数，根据板形调节参数控制控制器对压辊单元进行对应调节，从而对其内部板材进行挤压成型，以根据板形实际参数与板形标准参数的比对结果确定出所需调节参数，进而在后续挤压成型中实现实时调节，调节及时效率高，纠偏效果好，实际成型出的实际板形与标准板形之间的偏差不断降低，提高生产效率和成品率的同时有效节约成本。
2）本发明提供一种板形自动控制系统及其控制方法，分别通过设置轧机倾辊控制器控制调节板形的线性倾斜偏差，设置工作弯辊控制器控制调节板形的边肋部偏差，设置压辊线形控制器控制调节板形的抛物线形状偏差，以及设置喷淋热凸控制器控制调节板形的局部偏差，从而分别从不同角度对板材实际成型出的板形进行对应调节控制，调节控制器种类多，调节范围广，适用范围大。
3）本发明提供一种板形自动控制系统及其控制方法，同时兼顾由历史经验得出的权重影响系数和将压辊线形控制器的控制优先级设置为最高，从而在尊重行业经验的基础上，通过对板形抛物线的形状参数进行对应的调节控制，以进一步提高调节效率，同时简化调节过程。
附图说明
图1为本发明提供的板形自动控制系统的逻辑结构图。
图2为本发明提供的板形自动控制系统的逻辑原理图。
图3为本发明提供的调节辊的结构示意图。
图4为图3左侧端部的结构放大图。
图5所示为本发明提供的液压伺服控制系统的逻辑结构图。
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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[第一实施例]
如图1-5所示为本发明提供的第一实施例，本实施例提供一种板形自动控制系统，缠绕于主动辊R1外周的板材经过压辊单元压辊成型后，缠绕于从动辊R2的外周进行收集，本实施例中的系统包括：
板形检测模块，板形检测模块设置于板材的一侧以对板材进行实时检测从而确定板形实际参数，并与板形比对模块连接以将获得的板形实际参数发送至板形比对模块；在本实施例中，板形检测模块对板材进行实时检测时，根据对板材表面板形检测模块覆盖范围的受力分布，描述出实际板形曲线，并将实际板形曲线进行实时显示，并通过计算确定板形实际参数；
板形比对模块，板形比对模块的内部预设有板形标准参数，板形比对模块将获得的板形实际参数与内部预设的板形标准参数进行比对，以确定板形矫正参数，并将板形矫正参数发送至与其连接的板形调节模块中；在板形比对模块中，将实际板形曲线与目标板形曲线进行回归分析，解析出需要矫正的偏差部分，并将需要矫正的偏差部分进行分类，再根据权重影响系数确定对应的板形矫正参数。
板形调节模块，板形调节模块根据获取到的板形矫正参数确定板形调节参数，并将板形调节参数发送至与板形调节模块连接的对应控制器中；
控制器，控制器连接压辊单元，以根据获取到的板形调节参数对与其连接的压辊单元进行对应调节；
压辊单元，压辊单元根据获取到的板形调节参数进行对应调节后，对其内部板材进行挤压成型。
在本实施例中，将需要矫正的偏差部分分类为包括线性倾斜偏差、抛物线形状偏差、边肋部偏差、及局部偏差。
同时根据以下公式确定板形矫正参数，
f(x)=λ1P1(x)+λ2P2(x) +λ3P3(x) +...+λnPn(x)
其中，
f(x)表示单张板形的变化值；
x表示距带材中心的距离；
λi表示权重影响系数，i=1,2,3...n；
Pi(x)表示通过各控制器实现的调节量，i=1,2,3...n。
在本实施例中，n可以根据板材所需板形的尺寸精度以及板材成型系统的实际状况来确定；在本实施例中，n取4，与之对应地，
λ1表示线性倾斜偏差的权重影响系数；
λ2表示边肋部偏差的权重影响系数；
λ3表示抛物线形状偏差的权重影响系数；
λ4表示局部偏差的权重影响系数；
与之对应地，在本实施例中，控制器包括轧机倾辊控制器、工作弯辊控制器、压辊线形控制器及喷淋热凸控制器；其中，
轧机倾辊控制器控制调节板形的线性倾斜偏差；
工作弯辊控制器控制调节板形的边肋部偏差；
压辊线形控制器控制调节板形的抛物线形状偏差；
喷淋热凸控制器控制调节板形的局部偏差。
同时，由于调节控制方式的限制和调节控制精度的不足，现有的板形自动控制系统中，针对λ3，即抛物线形状偏差的权重影响系数的影响较弱，因此在现有技术中通过压辊线形控制器控制调节板形的抛物线形状偏差的矫正方式，相对于其他控制器的矫正方式效果并不理想，而在实际成型过程中，压辊单元将直接作用于板材的两侧表面，因而控制调节板形的抛物线形状偏差对板形实际参数的影响最直接，同时也最能够快速有效地对板形实际参数造成影响，因此，为提高对板形实际参数的影响效率和实时性，在本实施例中，具体设置压辊线形控制器的控制优先级高于轧机倾辊控制器、工作弯辊控制器及喷淋热凸控制器的控制优先级。
而该控制优先级的实现则通过对应的本实施例中的压辊单元来实现，如图1所示，本实施例中的压辊单元包括若干组成对使用且相互连接的调节单元C1、C2和调节辊r1、r2，而如图3-4所示，本实施例中的调节辊r1、r2包括辊芯11、辊套12、密封压环14、旋转接头15、快插接头、高压软管、润滑接头和润滑油管；辊套12外套于辊芯11的外侧且在辊套12的内壁与辊芯11的外壁之间形成有油腔13，辊套与辊芯的两端分别设置有密封压环14，在密封压环14的一侧通过轴承16设置有旋转接头15，在旋转接头15的内部分别设置有快插接头17A和润滑接头18A，快插接头17A与外部高压软管17B连通以向油腔13中通入高压油液，高压油液先进入沿辊芯11轴向延伸的轴向油道19A后，再进入沿辊芯11径向延伸的径向油道19B后，最终进入辊套12与辊芯11之间的油腔13内部，从而使得油腔13膨胀进而使得辊套12呈现抛物线形，润滑接头18A与外部润滑油管18B连通以向辊芯端部轴承16中通入润滑油液从而实现对轴承16的润滑，且高压软管与压辊线形控制器通过液压伺服控制系统连接。
如图5所示，在本实施例中，液压伺服控制系统包括低压部分、增压部分和高压部分；
低压部分包括低压油路2A，低压油路2A的输入端分别与液压泵20及蓄能器21连接，低压油路2A的输出端连接增压部分以将低压油送入增压部分实现增压，压辊线形控制器连接蓄能器21的输入端以向蓄能器21发送对应控制指令，在低压油路2A上连接有伺服阀，通过伺服阀22精确调节低压部分的压力，在伺服阀22的两侧分别连接有低压压力表23和低压压力传感器24，通过低压压力传感器24实时检测低压部分的压力并将其通过低压压力表23进行实时显示；
增压部分包括增压器25，增压器25的输入端连接低压油路2A以接收需要增压的低压油，增压器的25输出端通过压力开关26连接高压部分，以将经过增压后的高压油输出至高压部分，压力开关26用于控制增压后的高压油与高压部分的连接启闭操作；
高压部分包括高压油路2B，高压油路2B的输出端连接高压软管17B，高压油路2B的输入端连接增压器25的输出端以接收增压后的高压油，且在高压油路2B上分别设置有高压压力表27和高压压力传感器28，以通过高压压力传感器28实时检测高压部分的油液压力并将其通过高压压力表27进行实时显示，此外，在高压油路2B的另一端通过安全阀29和卸荷阀210连接液压泵20，以实现油液回收，卸荷阀210用于实现高压油路2B的卸荷，而安全阀29则在卸荷阀210发生故障时保证油路的泄压及安全畅通。
对应控制信号输入液压伺服控制系统后，经过低压部分中低压油路连接的伺服阀精确调节低压部分的压力，然后将低压油液通过低压油路送入固定增压比的增压器进行增压放大，得到高压部分同比例的压力调节值，此压力调节值与调节辊的辊套外凸抛物线的膨胀量或减小量相对应，从而精确控制调节辊的辊套外凸抛物线的板形，达到控制轧材板形的目的。
[第二实施例]
本发明第二实施例提供一种板形自动控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）对板材进行实时检测以确定板形实际参数；
2）将获得的板形实际参数与板形标准参数进行比对；以确定板形矫正参数；
2.1）将实际板形曲线与目标板形曲线进行回归分析；
2.2）解析出需要矫正的偏差部分；
2.3）将需要矫正的偏差部分进行分类；
2.4）根据权重影响系数确定对应的板形矫正参数；
3）根据获取到的板形矫正参数确定板形调节参数；
4）控制器根据获取到的板形调节参数对压辊单元进行对应调节；
5）压辊单元根据获取到的板形调节参数进行对应调节后，对其内部板材进行挤压成型。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (10)
1.一种板形自动控制系统，其特征在于：所述系统包括：
板形检测模块，所述板形检测模块设置于板材的一侧以对板材进行实时检测从而确定板形实际参数，并与板形比对模块连接以将获得的板形实际参数发送至板形比对模块；
板形比对模块，所述板形比对模块的内部预设有板形标准参数，所述板形比对模块将获得的板形实际参数与内部预设的板形标准参数进行比对，以确定板形矫正参数，并将板形矫正参数发送至与其连接的板形调节模块中；
板形调节模块，所述板形调节模块根据获取到的板形矫正参数确定板形调节参数，并将所述板形调节参数发送至与板形调节模块连接的对应控制器中；
控制器，所述控制器连接压辊单元，以根据获取到的板形调节参数对与其连接的压辊单元进行对应调节；
压辊单元，所述压辊单元根据获取到的板形调节参数进行对应调节后，对其内部板材进行挤压成型。
2.根据权利要求1所述的一种板形自动控制系统，其特征在于：所述板形检测模块对板材进行实时检测时，根据对板材表面板形检测模块覆盖范围的受力分布，描述出实际板形曲线，并将实际板形曲线进行实时显示，并通过计算确定板形实际参数。
3.根据权利要求2所述的一种板形自动控制系统，其特征在于：所述板形比对模块中，将实际板形曲线与目标板形曲线进行回归分析，解析出需要矫正的偏差部分，并将需要矫正的偏差部分进行分类，再根据权重影响系数确定对应的板形矫正参数。
4.根据权利要求3所述的一种板形自动控制系统，其特征在于：将需要矫正的偏差部分分类为包括线性倾斜偏差、抛物线形状偏差、边肋部偏差、及局部偏差。
5.根据权利要求4所述的一种板形自动控制系统，其特征在于：根据以下公式确定板形矫正参数，
f(x)=λ1P1(x)+λ2P2(x) +λ3P3(x)+...+λnPn(x)
其中，
f(x)表示单张板形的变化值；
x表示距带材中心的距离；
λi表示权重影响系数，i=1,2,3...n；
Pi(x)表示通过各控制器实现的调节量，i=1,2,3...n。
6.根据权利要求5所述的一种板形自动控制系统，其特征在于：
n=4，且其中，
λ1表示线性倾斜偏差的权重影响系数；
λ2表示边肋部偏差的权重影响系数；
λ3表示抛物线形状偏差的权重影响系数；
λ4表示局部偏差的权重影响系数；
所述控制器包括轧机倾辊控制器、工作弯辊控制器、压辊线形控制器及喷淋热凸控制器；其中，
所述轧机倾辊控制器控制调节所述板形的线性倾斜偏差；
所述工作弯辊控制器控制调节所述板形的边肋部偏差；
所述压辊线形控制器控制调节所述板形的抛物线形状偏差；
所述喷淋热凸控制器控制调节所述板形的局部偏差。
7.根据权利要求6所述的一种板形自动控制系统，其特征在于：所述压辊线形控制器的控制优先级高于所述轧机倾辊控制器、工作弯辊控制器及喷淋热凸控制器的控制优先级。
8.根据权利要求6所述的一种板形自动控制系统，其特征在于：所述压辊单元包括若干组成对使用且相互连接的调节单元和调节辊，所述调节辊包括辊芯、辊套、密封压环、旋转接头、快插接头、高压软管、润滑接头和润滑油管；所述辊套外套于所述辊芯的外侧且在所述辊套的内壁与所述辊芯的外壁之间形成有油腔，所述辊套与所述辊芯的两端分别设置有密封压环，在所述密封压环的一侧通过轴承设置有旋转接头，在所述旋转接头的内部分别设置有快插接头和润滑接头，所述快插接头与外部高压软管连通以向油腔中通入高压油液从而使得油腔膨胀进而使得所述辊套呈现抛物线形，所述润滑接头与外部润滑油管连通以向辊芯端部轴承中通入润滑油液，且所述高压软管与所述压辊线形控制器通过液压伺服控制系统连接。
9.根据权利要求8所述的一种板形自动控制系统，其特征在于：所述液压伺服控制系统包括低压部分、增压部分和高压部分；
所述低压部分包括低压油路，所述低压油路的输入端分别与液压泵及蓄能器连接，所述低压油路的输出端连接增压部分，所述压辊线形控制器连接蓄能器的输入端，在所述低压油路上连接有伺服阀，在所述伺服阀的两侧分别连接有低压压力表和低压压力传感器；
所述增压部分包括增压器，所述增压器的输入端连接低压油路，所述增压器的输出端通过压力开关连接高压部分；
所述高压部分包括高压油路，所述高压油路的输出端连接高压软管，所述高压油路的输入端连接所述增压器的输出端，且在所述高压油路上分别设置有高压压力表和高压压力传感器，所述高压油路的另一端通过安全阀和卸荷阀连接液压泵。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的板形自动控制系统的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）对板材进行实时检测以确定板形实际参数；
2）将获得的板形实际参数与板形标准参数进行比对；以确定板形矫正参数；
2.1）将实际板形曲线与目标板形曲线进行回归分析；
2.2）解析出需要矫正的偏差部分；
2.3）将需要矫正的偏差部分进行分类；
2.4）根据权重影响系数确定对应的板形矫正参数；
3）根据获取到的板形矫正参数确定板形调节参数；
4）控制器根据获取到的板形调节参数对压辊单元进行对应调节；
5）压辊单元根据获取到的板形调节参数进行对应调节后，对其内部板材进行挤压成型。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311540382.2A CN117505550A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种板形自动控制系统及其控制方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202311540382.2A CN117505550A (zh) | 2023-11-20 | 2023-11-20 | 一种板形自动控制系统及其控制方法 |
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Family Applications (1)
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