[實用新型]一種提高軋機(jī)響應(yīng)速度和控制精度的控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200820230224.1
• 申請日: 2008-12-12
• 公開（公告）號: CN201304414Y
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李詳;陳紅;林剛;胡運舟;周子偉;李遲文;姚偉東
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵(集團(tuán))公司
• 主分類號: B21B37/00
• 分類號: B21B37/00
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 潘 杰

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種軋機(jī)液壓壓下自動控制系統(tǒng)，具體是說是一種 提高軋機(jī)響應(yīng)速度和控制精度的控制裝置。

背景技術(shù)

目前軋機(jī)液壓壓下自動控制系統(tǒng)主要采用軋機(jī)主液壓缸進(jìn)行控制， 軋機(jī)主液壓缸位置控制的基本原理可以簡單的表述為，通過油缸中活塞 的位置設(shè)定與實際位置進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，算出油缸伺服閥的開度設(shè)定，再通 過伺服閥的開度的變化控制油缸中活塞的具體位置，是一個閉環(huán)控制； 軋機(jī)主液壓缸控制一般分為軋制力控制和位置控制，而目前控制系統(tǒng)的 軋機(jī)壓下響應(yīng)速度在60mS，控制精度在±6μm。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的是提供一種軋機(jī)壓下響應(yīng)速度為40mS，控制精度 為±4μm的提高軋機(jī)響應(yīng)速度和控制精度的控制裝置，以克服上述的不 足。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型由傳感器和PLC(可編程邏輯控制裝 置)構(gòu)成，傳感器和PLC之間通過工業(yè)現(xiàn)場總線相連接，其中PLC由目 標(biāo)值輸入模塊、輥縫設(shè)定模塊、位置設(shè)定及控制模塊、監(jiān)測模塊和線性 位移傳感器反饋值模塊構(gòu)成，位置設(shè)定及控制模塊輸出信號通過軋機(jī)主 液壓缸伺服閥系統(tǒng)控制軋機(jī)主液壓機(jī)械設(shè)備，目標(biāo)值輸入模塊通過輥縫 設(shè)定模塊與位置設(shè)定及控制模塊相連，線性位移傳感器反饋值模塊的輸 出分別與輥縫設(shè)定模塊、監(jiān)測模塊和位置設(shè)定及控制模塊相接，監(jiān)測模 塊的輸出與輥縫設(shè)定模塊相連接，其特點是：位置設(shè)定及控制模塊通過 一個濾波器與軋機(jī)主液壓缸伺服閥系統(tǒng)相連接。

上述位置設(shè)定及控制模塊與濾波器之間還連接有一個帕努利方程自 適應(yīng)單元。

本實用新型與現(xiàn)有的常規(guī)技術(shù)相比有如下有益效果：

1.由于本發(fā)明采用了目前最先進(jìn)的Pentium級處理器HPC(高性能 PLC)，可以使PLC的程序輪循周期可以到達(dá)1mS，這樣為計算機(jī)控制系統(tǒng) 響應(yīng)快提供了有力的硬件保證。

2.在計算機(jī)控制系統(tǒng)程序中采用了不同控制區(qū)域選擇不同P、I參數(shù) 的變增益PI控制法，這樣做的好處在于：較常規(guī)的PI控制法而言，這種 變增益PI控制法更加靈活和實用，大大的提供整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和 快速性。同時根據(jù)流體力學(xué)中的帕努利方程可以推算出不同液壓壓力下 的最佳P、I參數(shù)，使計算機(jī)系統(tǒng)做的最優(yōu)化控制。

3.并且在數(shù)據(jù)輸出步驟中，對系統(tǒng)輸出信號(即伺服閥的電流控制 信號)進(jìn)行了NOTCHFIL濾波器的處理，這樣做的好處在于：有利的提供 了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，大大改善了系統(tǒng)的控制精度。因為計算機(jī)控制系統(tǒng)中 的位置控制算出來的閥設(shè)定值并不穩(wěn)定，尤其是在閥開度設(shè)定值接近其 實際值的時候，該設(shè)定值會在一個區(qū)域內(nèi)按一定頻率波動。在示波器里 觀察這種波動產(chǎn)生的波形，可以發(fā)現(xiàn)波形并不穩(wěn)定，其頻率是實變的。 雖然相鄰的兩個周期之間頻率差異并不大，但是不同的兩個相鄰的周期 頻率差值卻變化很大。如果就這樣將該設(shè)定值發(fā)給伺服閥輸入端，會導(dǎo) 致伺服閥在反復(fù)調(diào)節(jié)，穩(wěn)定不下來，從而導(dǎo)致伺服閥開度不停的變化， 液壓缸中的活塞來回抖動不止，不能形成有效的位置控制，同時對伺服 閥和液壓缸的損傷也很大。為了解決這一問題，本實用新型需要讓波形 中不同的兩個相鄰的周期頻率和峰值差值盡量保持在一個小范圍內(nèi)，讓 其對伺服閥調(diào)節(jié)的影響減到最小。

附圖說明

圖1為目前控制系統(tǒng)框圖。

圖2為液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型控制系統(tǒng)框圖。

具體實施辦法

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步描述。

軋機(jī)主液壓缸控制一般分為軋制力控制和位置控制，其位置控制的 油缸的行程0～245mm，本實用新型將油缸伸出到極限，即輥縫為最小時 的位置標(biāo)定為0mm，將油缸縮回到極限，即輥縫為最大時的位置標(biāo)定為 245mm。主液壓缸“Switch?On”操作時和“可控快開”時，油缸位置設(shè) 定為240mm，留有5mm的空間。

目前的控制系統(tǒng)通過比較系統(tǒng)目標(biāo)值與位置傳感器和壓力傳感器測 量值，對液壓伺服系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制(圖1)，從而到達(dá)預(yù)期控制目標(biāo)。 其具體步驟如下：

a)數(shù)據(jù)采集步驟??通過位置傳感器和壓力傳感器可以實時測量出 軋機(jī)的液壓缸的實際行程和缸內(nèi)壓力，并轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA或0～10V 電信號便于計算機(jī)系統(tǒng)控制。