權(quán)利要求

1.控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，通過安裝在張緊輥或壓輥上的壓力傳感器，把壓力信號(hào)折算成帶鋼張力信號(hào)，通過張力控制器控制處理線上變頻器的速差，來控制帶鋼張力；其特征在于：控制張力控制器的放大倍數(shù)K p1根據(jù)生產(chǎn)線的速度自適應(yīng)跟隨，同時(shí)根據(jù)帶鋼實(shí)際截面積自動(dòng)增/減K p1系數(shù)，獲得張力控制器隨速度和帶鋼實(shí)際截面積自適應(yīng)變化的K P值。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，其特征在于：張力控制器的放大倍數(shù)確定公式如下： K p1＝((y 1up-y 1li)/(n max-n min))×(n act-n min)+y 1li 式中，K p1：速度自適應(yīng)放大倍數(shù)； n act：速度實(shí)際值； n max：速度最大限幅值； n min：速度最小限幅值； y 1up：速度最大限值時(shí)的輸出值； y 1li：速度最小限值時(shí)的輸出值。 3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，其特征在于：速度實(shí)際值n act取值在速度最大限幅值n max和速度最小限幅值n min之間，速度實(shí)際值n act＞速度最大限幅值n ma，x時(shí)，速度實(shí)際值n act按照速度最大值限幅計(jì)算，當(dāng)速度實(shí)際值n act＜n min時(shí)，速度實(shí)際值n act按速度最小值限幅計(jì)算。 4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，其特征在于：帶鋼截面積自適應(yīng)放大倍數(shù)K r1確定公式如下： K r1＝((y 2up-y 2li)/(S max-S min))×(S act-S min)+y 2li 式中，S act：截面積實(shí)際值； S max：截面積最大限幅值； S min：截面積最小限幅值； y 2up：截面積最大限值時(shí)的輸出值； y 2li：截面積最小限值時(shí)的輸出值； 所述的K P值為張力控制器放大倍數(shù)K p1與帶鋼截面積自適應(yīng)放大倍數(shù)K r1的乘積。 5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，其特征在于：第一次張力控制器調(diào)試時(shí)選擇中間規(guī)格厚度和寬度的帶鋼，低速時(shí)把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)值賦給y 1li，高速時(shí)把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)值賦給y 1up；并記錄中等速度放大倍數(shù)的值K p80；然后把帶鋼厚度和寬度降低，接近最小厚度和寬度，在中等速度下把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)與K p80相除后的值賦給y 2up，然后再次改變帶鋼厚度和寬度，接近最大厚度和寬度，也在中等速度下把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)與K p80相除后的值賦給y 2li，得出y 1up、y 1li、y 2up、y 2li數(shù)據(jù)。

說明書

控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金行業(yè)的處理線帶鋼張力控制技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法。

背景技術(shù)

在處理線的生產(chǎn)運(yùn)行過程中，帶鋼從機(jī)組一處運(yùn)行到另一處時(shí)，要求保持一定的穩(wěn)定張力，以使帶鋼能夠順利地通過生產(chǎn)線。例如：帶鋼有了足夠的穩(wěn)定張力，在通過生產(chǎn)線時(shí)才不會(huì)跑偏。而具體張力值的大小則根據(jù)工藝段涉及的處理工藝不同而有所不同。

一般說來，張力控制分為兩種：一種是通過轉(zhuǎn)矩變量調(diào)節(jié)張力的張力控制，即通過控制電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩來間接地控制負(fù)載的張力，此時(shí)，較大的輸出轉(zhuǎn)矩就意味著較大的帶鋼張力；另一種是通過速度變量調(diào)節(jié)張力的張力控制，即通過把附加速度強(qiáng)加于帶鋼經(jīng)過的相鄰兩個(gè)傳動(dòng)點(diǎn)(組)中的一個(gè)，使之產(chǎn)生速度給定偏差。由于速度給定的不同，運(yùn)行時(shí)相應(yīng)傳動(dòng)點(diǎn)(組)的速度調(diào)節(jié)器就會(huì)按照各自給定的速度值進(jìn)行調(diào)節(jié)，兩個(gè)點(diǎn)間的帶鋼就會(huì)有互相拉拽的趨勢，這樣就產(chǎn)生了兩點(diǎn)間的帶鋼張力。

在通過速度變量調(diào)節(jié)張力的張力控制過程中，張力調(diào)節(jié)器是控制的核心。現(xiàn)有處理線帶鋼的張力控制主要的檢測點(diǎn)采用實(shí)際張力控制。張力的設(shè)定值與張力計(jì)的反饋值經(jīng)過張力控制器運(yùn)算處理后，得到補(bǔ)償值來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速差，達(dá)到控制帶鋼張力的目的。且張力控制器PI參數(shù)設(shè)置為常數(shù)，生產(chǎn)線在調(diào)試中選擇中規(guī)格的帶鋼在中等速度下調(diào)整PI參數(shù)，讓張力控制達(dá)到最優(yōu)后即使用該P(yáng)I參數(shù)。由于PI參數(shù)固定不變，當(dāng)生產(chǎn)線在變規(guī)格及加減速時(shí)張力波動(dòng)較大，會(huì)影響帶鋼產(chǎn)品的質(zhì)量。

經(jīng)檢索，專利號(hào)為ZL201410584265.0的申請案，公開了一種保證處理線上帶鋼張力穩(wěn)定的張力輥控制方法；該申請案的步驟如下：1)PLC接收處理線上運(yùn)行帶鋼的屈服強(qiáng)度和厚度參數(shù)；2)根據(jù)前述參數(shù)設(shè)定PLC的張力輥力矩控制參數(shù)Qn；3)當(dāng)處理線上帶鋼恒速運(yùn)行時(shí)，通過將調(diào)節(jié)系數(shù)A設(shè)定為最小值控制張力輥力矩控制器；當(dāng)帶鋼處于加減速時(shí)，調(diào)大所有張力輥力矩控制器調(diào)節(jié)系數(shù)A；當(dāng)處于加減速的帶鋼加速度超過加速度變化死區(qū)范圍時(shí)，將所有張力輥力矩控制器調(diào)節(jié)系數(shù)A設(shè)為最大值。該申請案能夠保證張力輥張力穩(wěn)定、避免張力振蕩對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。

專利號(hào)為ZL 2017113184721的申請案，公開了一種用于冷軋?zhí)幚砭€帶鋼速度設(shè)定和帶鋼定位控制的方法；該申請案的控制結(jié)構(gòu)為串級(jí)閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)，由內(nèi)向外包括如下控制結(jié)構(gòu)：加速度控制環(huán)，速度控制環(huán)，定位控制環(huán)。由加速度控制環(huán)和速度控制環(huán)構(gòu)成帶鋼速度設(shè)定方法的控制結(jié)構(gòu)；帶鋼速度設(shè)定方法的設(shè)定值具有平滑功能，能避免帶鋼在加減速時(shí)由不同設(shè)備響應(yīng)造成的張力突變，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)設(shè)備的協(xié)同穩(wěn)定運(yùn)行。

但上述申請案在不同帶鋼規(guī)格及不同速度下的控制精度不高，在加/減速過程中的控制穩(wěn)定性也有待增強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明充分考慮處理線的設(shè)備和生產(chǎn)工藝的情況，結(jié)合豐富的自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)和現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，提供了一種控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，以降低現(xiàn)有技術(shù)中帶鋼在加減速過程中張力波動(dòng)較大的問題。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，通過安裝在張緊輥或壓輥上的壓力傳感器，把壓力信號(hào)折算成帶鋼張力信號(hào)，通過張力控制器控制處理線上變頻器的速差，來控制帶鋼張力；控制張力控制器的放大倍數(shù)K p1根據(jù)生產(chǎn)線的速度自適應(yīng)跟隨，同時(shí)根據(jù)帶鋼實(shí)際截面積自動(dòng)增/減K p1系數(shù)，獲得張力控制器隨速度和帶鋼實(shí)際截面積自適應(yīng)變化的K P值。

更進(jìn)一步地，張力控制器的放大倍數(shù)確定公式如下：

K p1＝((y 1up-y 1li)/(n max-n min))×(n act-n min)+y 1li

式中，K p1：速度自適應(yīng)放大倍數(shù)；

n act：速度實(shí)際值；

n max：速度最大限幅值；

n min：速度最小限幅值；

y 1up：速度最大限值時(shí)的輸出值；

y 1li：速度最小限值時(shí)的輸出值。

更進(jìn)一步地，速度實(shí)際值n act取值在速度最大限幅值n max和速度最小限幅值n min之間，速度實(shí)際值n act＞速度最大限幅值n max時(shí)，速度實(shí)際值n act按照速度最大值限幅計(jì)算，當(dāng)速度實(shí)際值n act＜n min時(shí)，速度實(shí)際值n act按速度最小值限幅計(jì)算。

更進(jìn)一步地，帶鋼截面積自適應(yīng)放大倍數(shù)K r1確定公式如下：

K r1＝((y 2up-y 2li)/(S max-S min))×(S act-S min)+y 2li

式中，S act：截面積實(shí)際值；

S max：截面積最大限幅值；

S min：截面積最小限幅值；

y 2up：截面積最大限值時(shí)的輸出值；

y 2li：截面積最小限值時(shí)的輸出值；

所述的K P值為張力控制器放大倍數(shù)K p1與帶鋼截面積自適應(yīng)放大倍數(shù)K r1的乘積。

更進(jìn)一步地，第一次張力控制器調(diào)試時(shí)選擇中間規(guī)格厚度和寬度的帶鋼，低速時(shí)把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)值賦給y 1li，高速時(shí)把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)值賦給y 1up；并記錄中等速度放大倍數(shù)的值K p80；然后把帶鋼厚度和寬度降低，接近最小厚度和寬度，在中等速度下把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)與K p80相除后的值賦給y 2up，然后再次改變帶鋼厚度和寬度，接近最大厚度和寬度，也在中等速度下把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)與K p80相除后的值賦給y 2li，得出y 1up、y 1li、y 2up、y 2li數(shù)據(jù)。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

本發(fā)明的一種控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，設(shè)置張力控制器的放大倍數(shù)K p1根據(jù)生產(chǎn)線的速度自適應(yīng)跟隨，同時(shí)根據(jù)帶鋼實(shí)際截面積自動(dòng)增/減K p1系數(shù)，提高了帶鋼在加/減速過程中的穩(wěn)定性和控制精度，能夠運(yùn)用到冷軋連退線，還可以推廣應(yīng)用到鍍鋅線、冷熱軋平整線等工程項(xiàng)目。經(jīng)過一段時(shí)間生產(chǎn)運(yùn)行驗(yàn)證，張力控制器加/減速過程中輸出穩(wěn)定可靠，控制精度超過工藝設(shè)計(jì)的指標(biāo)，完全滿足生產(chǎn)控制要求，提高了冷軋?zhí)幚砭€的控制水平和解決問題的能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中帶鋼張力控制的示意圖。

圖1中Tn_up和Tn_lo控制器I分量限幅是必要的。實(shí)際生產(chǎn)中帶鋼可能會(huì)有打滑現(xiàn)象，這樣會(huì)造成實(shí)際張力小于設(shè)定張力值。I分量沒有限幅會(huì)讓控制器達(dá)到最大值使之失去調(diào)節(jié)能力，同時(shí)使打滑的設(shè)備和線上的設(shè)備速差加大，當(dāng)設(shè)備恢復(fù)正常時(shí)，大速差對帶鋼的沖擊較大，增加斷帶的可能性。有了限幅速差控制在正常的范圍，既不會(huì)影響生產(chǎn)也不會(huì)有斷帶危險(xiǎn)。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

結(jié)合圖1，本實(shí)施例的一種控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，基于通用PLC及壓力傳感器開發(fā)，通過安裝在張緊輥或壓輥上的壓力傳感器，把壓力信號(hào)折算成帶鋼張力信號(hào)，通過張力控制器控制線上變頻器的速差控制帶鋼張力，在冷軋?zhí)幚砭€工程項(xiàng)目取得預(yù)期的效果。

本實(shí)施例中處理線PLC采用S7-400的CPU控制，張力反饋信號(hào)通過PROFIBUS接口接入PLC系統(tǒng)。

現(xiàn)場調(diào)試首先把壓力傳感器折算成張力信號(hào)并標(biāo)定。然后控制帶鋼低速運(yùn)行，調(diào)節(jié)張力控制器的PI參數(shù)，使張力平穩(wěn)后記錄PI數(shù)據(jù)，再逐步提高帶鋼速度再次調(diào)節(jié)PI參數(shù)使張力控制最優(yōu)，最終確認(rèn)I數(shù)值。P值根據(jù)調(diào)試的效果采用低速(30米/分)和高速(120米/分)來確定y 1li和y 1up的數(shù)值。變規(guī)格后也是根據(jù)張力控制的效果確認(rèn)y 2li及y 2up數(shù)值。

現(xiàn)場調(diào)試張力控制器使帶鋼張力穩(wěn)定。成功解決不同速度和規(guī)格下，帶鋼在加/減速過程中張力控制的穩(wěn)定和精度。

值得說明的是，本實(shí)施例中張力控制器的放大倍數(shù)根據(jù)生產(chǎn)線的速度自適應(yīng)跟隨。張力控制器放大倍數(shù)值越大響應(yīng)越高，相應(yīng)的控制精度也提高。但處理線生產(chǎn)過程中帶鋼低速時(shí)值過大會(huì)不穩(wěn)定，高速時(shí)值小響應(yīng)慢，精度也低。為了保證穩(wěn)定的同時(shí)又要提高控制精度，本實(shí)施例采用放大倍數(shù)跟隨產(chǎn)線速度自適應(yīng)功能。既保證張力的穩(wěn)定又提高控制精度。

K p1＝((y 1up-y 1li)/(n max-n min))×(n act-n min)+y 1li

K p1：速度自適應(yīng)放大倍數(shù)

n act：速度實(shí)際值

n max：速度最大限幅值

n min：速度最小限幅值

y 1up：速度最大限值時(shí)的輸出值

y 1li：速度最小限值時(shí)的輸出值

n act速度實(shí)際值在n max～n min區(qū)間，n act＞n max時(shí)，n act按照最大值限幅計(jì)算，當(dāng)n act＜n min時(shí)，n act按最小值限幅計(jì)算。生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的帶鋼速度是160米/分時(shí)。n min取30米/分，n max取120米/分。確?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定性。

帶鋼的截面積越大，相同長度的帶鋼越重，帶鋼作用在張緊輥上的損耗也增加，帶鋼在加/減速時(shí)的穩(wěn)定性就越差，在相同速度情況下比截面積小的帶鋼放大倍數(shù)就要降低。為了保證張力控制器的穩(wěn)定性和控制精度，既要考慮速度因數(shù)，也要考慮帶鋼的截面積因數(shù)。

S act＝W act×TH act

S act：帶鋼實(shí)際截面積

W act：帶鋼寬度

TH act：帶鋼厚度

K r1＝((y 2up-y 2li)/(S max-S min))×(S act-S min)+y 2li

K r1：帶鋼截面積自適應(yīng)放大倍數(shù)

S act：截面積實(shí)際值

S max：截面積最大限幅值

S min：截面積最小限幅值

y 2up：截面積最大限值時(shí)的輸出值

y 2li：截面積最小限值時(shí)的輸出值

產(chǎn)線帶鋼的生產(chǎn)厚度和寬度的規(guī)格變化較大，厚度在0.3mm～2.5mm、寬度在710mm～1600mm之間。第一次張力控制器調(diào)試時(shí)應(yīng)選擇帶鋼厚度和寬度靠近中間規(guī)格，低速時(shí)把張力控制器調(diào)成最優(yōu)狀態(tài)的放大倍數(shù)值賦給y 1li，高速時(shí)最優(yōu)的放大倍數(shù)值賦給y 1up。并記錄好中等速度放大倍數(shù)的值K p80。然后把帶鋼厚度和寬度降低，接近最小厚度和寬度，在中等速度下把調(diào)好的放大倍數(shù)與K p80相除后的值賦給y 2up。然后再次改變帶鋼厚度和寬度，接近最大厚度和寬度，也在中等速度下把調(diào)好的放大倍數(shù)與K p80相除后的值賦給y 2li。依據(jù)調(diào)試結(jié)果得出y 1up、y 1li、y 2up、y 2li數(shù)據(jù)。

KP值是隨速度和帶鋼截面積自適應(yīng)變化的量。同時(shí)滿足了不同帶鋼規(guī)格及速度下的控制精度和穩(wěn)定性。尤其加/減速過程中控制效果特別明顯，控制精度可以提高一倍以上。

本實(shí)施例的一種控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法，提高了帶鋼在加/減速過程中的穩(wěn)定性和控制精度，可運(yùn)用到冷軋連退線，也可以推廣應(yīng)用到鍍鋅線、冷熱軋平整線等工程項(xiàng)目。經(jīng)過一段時(shí)間生產(chǎn)運(yùn)行，張力控制器加/減速過程中輸出穩(wěn)定可靠，完全滿足生產(chǎn)控制要求。

以上示意性的對本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

控制帶鋼張力在加減速過程中穩(wěn)定的方法.pdf