TWI322047B - - Google Patents

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種邊導器之控制方法，詳言之，係關 於一種同時控制位置及力量參數之邊導器之控制系統及其 方法。 【先前技術】 習知熱軋製程中的邊導器（Side Guide)控制方法，主要 依控制任務的需求分為力量控制與位置控制兩種模式，並 分別由獨立的力量控制器（Force Regulator)與位置控制器 (Position RegUiator)依據力量或是位置的目標值，進行單 一控制參數的閉迴路控制。但在實際的熱軋製程中，位置 與力量這兩個控制變數是會互相影響的，若未能適當的加 以考慮此一物理現象，就會非常容易造成製程生產的中斷 或是產出捲形不良的鋼捲。 圖1顯示習知邊導器開度之控制系統之方塊示意圖。該 習知邊導器開度之控制系統丨包括：一設定裝置u、一控 制裝置12、一油/氣壓裝置13及一邊導器14。其中，該控 制裝置12具有-力量控制器12 i及—位置控制器122，該邊 導器14則具有一力量感測器141及—位置感測器142。該設 定裝置11用以設定一目標力量及一目標位置分別至該力量 控制器121及該位置控制器122，而該力量控制器i2i及該 位置控制器122再分別依據該目標力量及該目標位置以 控制該油/氣壓裝置13，以控制該邊導器丨4之夾掣力量及 該邊導器14之開度。 119510.doc 1.322047 該力量感測器141及該位置感測器142分別用以偵測作業 線上實際之該邊導器14之夾掣力量及該邊導器14之開度。 該邊導器14之夾掣力量及該邊導器之開度資訊則分別回饋 至該力量控制器12 1及該位置控制器122。因為該習知控制 系統1係為單一控制參數的閉迴路控制方法，因此僅可單 獨地調整該邊導器14之夾掣力量或該邊導器14之開度。 以單獨的該位置控制器122而言，因為未考慮鋼帶彎曲 (Camber)、寬度偏寬的影響’以致於即使該邊導器14之該 力i感測器14 1已經檢測出異常偏高的力量，但系統仍舊 以固定的目標位置去調控該邊導器14之開度。因此，鋼帶 會被過度的夾緊’除了會產生挫曲（Buckling)變形，甚至 會因失緊力過大使得鋼帶被側邊翻起以及產生褶疊。 當實際的鋼帶寬度與該邊導器14之開度差異太大時，例 如：當鋼帶在精軋區發生尾部翹曲及軋輥印痕（Tail pinch) 時，鋼帶已經受損、破裂，其寬度也會變得較小，若是在 此時該邊導器14仍依據該力量控制器141之要求夾緊鋼帶 至目標力量，則鋼帶非常容易被夾碎，其碎片可能傷到夾 輥（Pinch Roll)的輥面，造成後續盤捲鋼捲的表面問題，並 且也有可能因碎片而造成製程的生產中斷。 此外，當鋼帶端部異常偏寬時，雖然該已偵測到異常的 回授力ΐ，但因該力量控制器121反應不及，會使得鋼帶 形成夾拱及挫曲變形，該位置控制器122才開始放大開 度。上述之情形有時還會造成該邊導器14將鋼帶單邊夾翹 並逼上该邊導器14，因此該力量感測器141所偵测的力量 119510.doc 1322047 更會瞬間變小，造成該力量控制器12丨會誤判為夾緊力不 夠’並錯誤的命令該邊導器14之開度持續縮小，最後造成 鋼帶被夫死或是夹斷。 因此，有必要提供一創新且富有進步性之邊導器之控制 系統及其方法，以解決上述問題。 【發明内容】 本發明之一目的在於提供一種邊導器之控制方法，其包 括：（a)設定一目標力量及一目標位置；（b)設定一目標挫 曲力及取得一鋼帶之一實際寬度；（c)取得一實際回授力量 或一實際回授開度；（d)依據該實際回授力量及該目標挫曲 力’计算一挫曲力差值，及依據該實際回授開度及該鋼帶 之該實際寬度，計算一寬度差值；及（e)依據該目標位置、 該挫曲力差值或該實際回授開度，以控制該邊導器之一開 度，或依據該目標力量、該寬度差值或該實際回授力量， 以控制該邊導器之一夾掣力量。 本發明之另一目的在於提供一種邊導器之控制系統，其 包括：一設定裝置、一製程/電控裝置、一感測裝置、— 鋼帶挫曲檢測裝置、一鋼帶寬度異常檢測裝置 '一控制裝 置及一位移裝置。該設定裝置用以設定一目標力量及一目 標位置。該製程/電控裝置用以設定一目標挫曲力及取得 一鋼帶之實際寬度。該感測裝置設置於該邊導器具有— 力量感測器及一位置感測器，用以量測該邊導器之一實際 回授力畺及一貫際回授開度。該鋼帶挫曲檢測裝置用以依 據該實際回授力量及該目標挫曲力計算一挫曲力差值。該 119510.doc 1322047 鋼帶寬度異常檢測裝置用以依據該邊導器之該實際回授開 度及該鋼帶之該實際寬度計算一寬度差值。該控制裝置具 有力量控制器及一位置控制器，該力量控制器依據該目 軚力量、該實際回授力量或該寬度差值，產生一力量控制 1 °亥位置控制器依據該目標位置、該實際回授開度或 該T曲力差值’產生一位置控制訊號。該位移裝置依據該 力量控制訊號或該位置控制訊號，以控制該邊導器之一夾 孽力量或該邊導器之一開度。 本冬明邊導器之控制系統及其方法中，利用該鋼帶挫曲 檢測裝置及該鋼帶寬度異常檢測裝置互相配合，以動態地 ，制該邊導器。並且’在該挫曲力差值大於該挫曲力：設 定值或該鋼帶寬度差值大於該寬度差設定值時該鋼帶挫 曲檢’則裝置及該鋼帶寬度異常檢測裝置會自動地互相切 換，Μ動態地控制及調整該邊導器之開度及夹掣力量，以 防止鋼▼產生挫曲變形或鋼帶側邊翻起及產生褶疊，故能 有效降低因邊導器開度控制不佳而造成熱軋製程生產中^ 以及捲形不良的問題。 【實施方式】 -圖2顯示本發明邊導器之控制系統之方塊示意圖。圖3顯 不本發明實際線上之邊導器控制系統示意圖。該邊導器护 制系統2可依製程之需求，選擇性地應用於粗軋至精軋: 製程中，或應用於精軋至盤捲之製程中。 配合參考圖2及圖3，該邊 定裝置21、一控制裝置22、 導器之控制系統2包括：—設 一位移裝置23、一製程/電控 H9510.doc 1.322047 裝置24、一感測裝置25、一鋼帶挫曲檢測裝置％及一鋼帶 寬度異常檢測裝置27。該設定裝置2丨用以設定—目標力量 及-目標位置。其中’該目標力量係為該邊導器2◦較佳之 設定夾掣力量，該目標位置係為該邊導器2〇較佳之設定開 度，以防止鋼帶28被過度夾緊而產生挫曲變形，或該鋼μ 帶側邊翻起及產生褶疊。 该控制裝置22具有一力量控制器22丨及_位置控制器

222，該力量控制器221及該位置控制器222分別依據該Z 標力量及該目標位置以產生一控制訊號。該位移裝置。依 據該控制訊號以調整控制該邊導器2 〇之一夾掣力量及今邊 導器20之1度。較佳地，該位移裝置23可為一油壓控制 裝置，或者，該位移裝置23亦可為一氣壓控制裝置。 該感測裝置25設置於該邊導器2〇，其具有一力量感測器 251及一位置感測器252，該力量感測器251及該位置感測 器252分別用以量測該邊導^ 2()之—實際回授力量及一實 際回授開度。 该製程/電控裝置24，用以設定一目標挫曲力及取得該 鋼帶28之一實際寬度。纟中，該目標挫曲力係以一理想目 標鋼帶之厚度、寬度、楊氏係、數及慣性力矩等參數計算而 得。另外，在本實施例中該製程/電控裝置24可另包括一 寬度感測器24 1，用以量測該鋼帶28之該實際寬度。 該鋼帶挫曲檢測裝置26依據該實際回授力量及該目標挫 曲力計算一挫曲力差值。該鋼帶寬度異常檢測裝置27依據 該實際回授開度及該鋼帶之該實際寬度計算一寬度差值， 119510.doc •10· 1322047 以動態地調整該邊導 並依據該挫曲力差值或該寬度差值， 器。 其中’該鋼帶挫曲檢測裝置26係以方程式⑴計算出 產生挫曲變該邊導器需輸出的單位長度力量

P w: (1) 其中’ π代表鋼帶的寬rn鋼帶材質的揚 (Y〇Ung,S M〇dulUsW為慣性矩（Moment of Inertia)。而 以方程式（2)計算得出： ,隔3 1 =-- 12 (2) 其中’ h為鋼帶的厚度度。 述（1) (2) —方程式之計算結果代入方程式（3)中， 即可计算出使鋼帶產生變形之挫曲力: FBUCKLE=PxL=^lL· \2W (3) 其中代表邊導器之長度。 此外，由於熱軋製程所生產的鋼品種類非常的多，使得

各產品所要求的機械特性與盤捲溫度也不相同。因此，I 矛弋（1)中之鋼帶材質的楊氏係數，可以方 補償： Μ BASE + ^MATERIAL X BASE ~ ^ROLLINg) (4) 其中，為特定盤捲溫度下的基底楊氏係數； 為一補償常數，用以補償各種不同熱軋產品間材 質的差異性；為實際的盤捲溫度。 另外’該鋼帶寬度異常檢測裝置27係以方程式（5)計算 I195I0.doc 11 (5) (5)1322047 出邊寬度差值 7ERROR = l^RESPOSE ~ ^REAl\ 其中’ F麟罐為實際回授開度寬度；〜心為鋼帶實際 寬度。 要注意的是，若以該目標力量進行該邊導器2〇之控制， 且該寬度差值小於一寬度差設定值時，該力量控制^221 即依據該實際回授力量計算與該目標力量之一回授力量差 值，以調整該邊導器20之夹擎力量，但當該寬度差值大於 該寬度差設定值時，該鋼帶寬度異常檢測裝置27即傳送該 寬度差值至該設定裝置21或該力量控制器221，據以調整 該目標力量並改變該目標力量，或自動地切換至以該目標 位置進行該邊導器20控制之模式；若以該目標位置進行該 邊導器20之控制，且該挫曲力差值小於一挫曲力差設定值 時，該位置控制器222即依據該實際回授開度計算與該目 標位置之一回授開度差值，以調整該邊導器之開度，但當 該挫曲力差值大於該挫曲力差設定值時，該鋼帶挫曲檢測 裝置26即傳送該挫曲力差值至該設定裝置21或該位置控制 态222，據以調整該目標位置並改變該目標位置，或自動 地切換至以該目標力量進行該邊導器2〇控制之模式。 在本只施例中，其係依據該挫曲力差值及該寬度差值， :決定該位移裝置23之移動速度。亦即，該移動速度之訊 息傳送至該力量控制器221及該位置控制器222，再控制該 位移裝置2 3以該移動速度移動。 本發月邊導器之控制系統2及其方法中，利用該鋼帶挫 119510.doc 12 1.322047 曲檢測裝置26及該鋼帶寬度異常檢測裝置27互相配合，以 動態地控制該邊導器20。並且，在該挫曲力差值大於該挫 曲力差設定值或該鋼帶寬度差值大於該寬度差設定值時， 該鋼帶挫曲檢測裝置26及該鋼帶寬度異常檢測裝置27會自 動地互相切換，以動態地控制及調整該邊導器20之開度及 夾掣力S，以防止該鋼帶28產生挫曲變形或該鋼帶28側邊 翻起及產生褶疊，故能有效降低因邊導器開度控制不佳而 造成熱軋製程生產中斷以及捲形不良的問題。 上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制 本發明。0 &習於此技術之人士對上述實施例進行修改及 變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之 申請專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 圖1顯示習知邊導器開度之控制系統之方塊示意圖； 圖2顯示本發明邊導器之控制系統之方塊示意圖；及 圖3顯示本發明實際線上之邊導器控制系統示意圖。 【主要元件符號說明】 2 本發明邊導器控制系 20 邊導器 21 設定裝置 22 控制裝置 23 位移裝置 24 製程/電控裝置 25 感測裝置 119510.doc 1.322047 26 鋼帶挫曲檢測裝置 27 鋼帶寬度異常檢測裝置 28 鋼帶 221 力量控制器 222 位置控制器 241 寬度感測器 251 力量感測器 252 位置感測器 119510.doc •14-

Claims (1)

1. 十、申請專利範圍： I —種邊導器之控制方法’包括以下步驟： (a) 設定一目標力量及—目標位置. (b) 設定一目標挫曲力及取得—鋼帶之一實際寬度； 00取得一實際回授力量或—實際回授開度； (d)依據該實際回授力量及該目標挫曲力，計算一挫曲 力差值，及依據該實際回授開度及該鋼帶之該實際 寬度’計算一寬度差值；及 τ ⑷依據該目標位置、該挫曲力差值或該實際回授開 度，以控制該邊導器之—開度，或依據該目標力 量、該寬度差值或該實際回授力量，以控制該邊導 器之一夾擎力量。 2·如請求項！之控制方法，其中在步驟（e)中，另包括一目 標力量控制方法及一目標位置控制方法，其中在該目標 力量控制方法中，當該寬度差值小於一寬度差設定值 時，依據該實際回授力量及其與該目標力量之一回授力 量差值，以調整該邊導器之夾掣力量’當該寬度差值大 於該寬度差設定值時，依據該寬度差值，以調整該目標 力量，及依據該目標力量及該寬度差值，以調整該邊導 器之夹掣力量，或自動地切換至該目標位置控制方法。 3·如請求項2之控制方法，其中在步驟（勻中，其中在該目 標位置控制方法中，當該挫曲力差值小於一挫曲力差設 定值時，依據該實際回授開度及其與該目標位置之一回 授開度差值，以調整該邊導器之開度，當該挫曲力差值 1195I0.doc 大於該挫曲力差設定值時， 該目標位置，及依據該目標 整該邊導器之開度，或自動 法。 依據該挫曲力差值，以調整 位置及該挫曲力差值’以調 地切換至該目標力量控制方 ’如請求項1之控制方法，其中在步驟(b)中係利用一製程/ 電控裝置設定該目標挫曲力及取得該鋼帶之該實際寬 度。 T 5.如請求項4之控制方法，其中該目標挫曲力係以一理想 目標鋼帶之厚度、寬度、揚氏係數及慣性力矩等參數： 算而得。 6·如請^項4之控制方法，其中在步驟⑻中係利用一寬度 感測器量測該鋼帶之該實際寬度。 如明求項1之控制方法’其中在步驟⑷中係分別利用一 力量感測器及一位置感測器量測取得該邊導器之實際回 授力量及實際回授開度。 8·如請求们之控制方法，其中在步驟⑷中，依據該鋼帶 之材質及實際溫度計算出該目標挫曲力。 长項1之控制方法，其係應用於粗軋至精軋之製程 中。 1 0 ·如請炎TS Ί 月衣項1之控制方法，其係應用於精軋至盤捲之 中〇 11.種邊導器之控制系統，包括： 一設定裝置，用以設定一目標力量及一目標位置； .程/電控裝置，用以設疋一目標挫曲力及取得一鋼 119510.doc 1322047 帶之實際寬度； 感’則裝置’設置於該邊導器’具有一力量感測器及 -位置感測器’用以量測該邊導器之—實際回授力量及 一實際回授開度； -鋼帶挫曲檢測裝置，用以依據該實際回授力量及該 目標挫曲力計算一挫曲力差值； -鋼帶寬度異常檢測裝置，用以依據該實際回授開度 及該鋼帶之該實際寬度計算—寬度差值； 一控制裝置’具有-力量控制器及-位置控制器，該 力里控制器依據該目標力量、該實際回授力量或該寬度 差值’產生-力量控制訊號，該位置控制器依據該目標 位置、該實際回授開度或該挫曲力差值，產生一位置控 制訊號；及 位移裝置，依據該力量控制訊號或該位置控制訊 號，以控制該邊導器之一夾掣力量或該邊導器之一開 度。 1 2.如叫求項11之控制系統，另包括一目標力量控制模式及 一目標位置控制模式，其中在目標力量控制模式中，當 該寬度差值小於一寬度差設定值時，該力量控制器依據 該實際回授力量及計算其與該目標力量之一回授力量差 值，以產生該力量控制訊號，當該寬度差值大於該寬度 差設定值時，該設定裝置依據該寬度差值，以調整該目 標力量，及該力量控制器依據該目標力量及該寬度差 值，以產生該力量控制訊號，或自動地切換至該目標位 119510.doc 1.322047 置控制模式。 13·如睛求項12之控㈣統，其中在該目標位置控制模式 中，當該挫曲力差值小於一挫曲力差設定值時，該位置 控制器依據該實際回授開度及其與該目標位置之一回授 開度差值’以產生該位置控制訊號，當該挫曲力差值大 於該挫曲力差設定值時，該設定裝置依據該挫曲力差 值以調整该目標位置，及該位置控制器依據該目標位 置及該挫曲力差值’以產生該位置控制訊號，或自動地 切換至該目標力量控制模式。 14. 如睛求項！!之控制系統’其中該位移裝置係為一油壓控 制裝置。 15. 如凊求項】i之控制系統，其中該位移裝置係為—氣壓控 制裝置。 "" 16_如請求項丨丨之控制系統，其中該目標挫曲力包括一理想 目標鋼帶之厚度、寬度、楊氏係數及慣性力矩等參數/ 17. 如請求項11之控制系統，其中該製程/電控裝置另包括一 寬度感測器，用以量測該鋼帶之該實際寬度。 18. 如請求項11之控制系、统，其中該位移裝置係依據該挫曲 力差值及該寬度差值決定移動之速度。 119510.doc