[發(fā)明專利]棒線材飛剪剪尾控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110406450.7
• 申請日: 2011-12-09
• 公開（公告）號: CN102513355A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王勝勇;陳啟江;盧家斌;李傳濤;李四川;李海東
• 申請（專利權(quán)）人: 中冶南方（武漢）自動化有限公司
• 主分類號: B21B15/00
• 分類號: B21B15/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電氣控制領(lǐng)域，特別是涉及棒線材飛剪剪尾的控制方法。

背景技術(shù)

在熱連軋棒材生產(chǎn)線以及高速線材生產(chǎn)線中，飛剪是提高棒線材生產(chǎn)線生產(chǎn)率及成材率的關(guān)鍵設(shè)備。目前棒線材生產(chǎn)線上的飛剪均采用全數(shù)字化電氣控制的啟停式飛剪（包括回轉(zhuǎn)式、曲柄連桿式、曲柄連桿飛輪式）。飛剪主要的工藝功能有：剪頭、剪尾、倍尺剪切、碎斷等，在軋制過程中，軋件尾部容易開裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量，因此剪尾是棒線材生產(chǎn)線中提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵工藝功能。

在實際的項目應(yīng)用中，為了節(jié)省廠房占地面積，機組的布置比較緊湊，導(dǎo)致熱金屬檢測儀到飛剪剪切中心線的距離過短，飛剪追不上軋件的尾部，無法完成剪尾功能。如果將上游軋機或者飛剪的位置進行搬移，成本較高；如果縮短飛剪的加速時間，機械沖擊巨大，影響飛剪的壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種棒線材飛剪剪尾控制方法，該方法僅在上游軋機前面增加一個熱金屬檢測儀，通過一種新型的控制策略即解決了棒線材生產(chǎn)線中，上游軋機與飛剪布局過于緊湊，熱金屬檢測儀到飛剪剪切中心線之間距離過短，無法正常完成剪尾的問題，不僅節(jié)省了成本，而且縮短了工期。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用以下的技術(shù)方案：當上游軋機與飛剪布局過于緊湊導(dǎo)致第一熱金屬檢測儀到飛剪距離過短無法正常完成剪尾時，在上游軋機前面增加一個第二熱金屬檢測儀，再通過精確的剪刃位置控制、精確的剪尾長度控制、第二熱金屬檢測儀到飛剪剪切中心線等效距離的折算、上游軋機延伸率的實測及補償四種手段綜合起來，實現(xiàn)棒線材飛剪到第一熱金屬檢測儀距離過短時的剪尾控制。

所述的精確的剪刃位置控制的方法是：通過安裝在剪刃軸上的絕對值編碼器讀取到精確的位置信息值，反饋到位置控制器，通過PI調(diào)節(jié)器，使剪刃實現(xiàn)快速而精確的位置閉環(huán)控制；如剪刃軸上沒有安裝絕對值編碼器，則通過飛剪電機軸上的增量型編碼器進行折算得到剪刃的位置信息值，以實現(xiàn)剪刃的位置閉環(huán)控制。

本發(fā)明可以采用包括以下步驟的方法實現(xiàn)精確的位置閉環(huán)控制：

（1）剪刃軸端裝有絕對值編碼器：

通過飛剪控制器，直接讀取位置信息值，并轉(zhuǎn)化為角度值，反饋到位置控制器，實現(xiàn)快速而精確的剪刃位置閉環(huán)控制；

（2）剪刃軸端沒有安裝絕對值編碼器：

通過飛剪控制器讀取飛剪電機軸端增量型編碼器的值，考慮減速比，轉(zhuǎn)化為剪刃軸的角度值，反饋到位置控制器，實現(xiàn)快速而精確的剪刃位置閉環(huán)控制。

所述的精確的剪尾長度控制的方法是：當軋件的尾部到達第二熱金屬檢測儀時，飛剪根據(jù)設(shè)定的剪切長度，自動調(diào)整飛剪啟動的時機，按照設(shè)定剪切長度精確的完成剪尾任務(wù)。

在所述剪尾長度控制過程中，是以第二熱金屬檢測儀檢測到軋件尾部為起點，對上游軋機的電機軸端編碼器脈沖數(shù)進行計數(shù)，當達到目標計數(shù)值時，啟動飛剪，實現(xiàn)設(shè)定長度的剪切，預(yù)設(shè)的目標計數(shù)值與設(shè)定剪切長度有關(guān)，其計算公式如下：

上述公式中：i為上游軋機的減速比；D_f為上游軋機軋輥工作輥徑；X為第二熱金屬檢測儀到飛剪剪切中心線的等效距離；L為設(shè)定剪尾長度；R為剪刃回轉(zhuǎn)半徑；D為剪刃回轉(zhuǎn)直徑；為剪刃起始位置角；為入切角。

所述的第二熱金屬檢測儀到飛剪等效距離需要進行折算；由于剪尾時脈沖計數(shù)器通過第二熱金屬檢測儀觸發(fā)，從第二熱金屬檢測儀到上游軋機的這段軋件經(jīng)過軋制后會產(chǎn)生延伸，為了精確的控制剪尾長度，需要根據(jù)上游軋機的延伸率折算第二熱金屬檢測儀到飛剪剪切中心線的有效距離。

在所述折算的過程中，可以通過上游軋機的延伸率折算出第二熱金屬檢測儀到飛剪剪切中心線的等效距離，

其計算公式如下：

式中：X為第二熱金屬檢測儀到飛剪剪切中心線的等效距離；為上游軋機的延伸率；L₁為第一熱金屬檢測儀到飛剪剪切中心線的距離；L₂為第二熱金屬檢測儀到上游軋機的軋制中心線的距離；L₃為第一熱金屬檢測儀到上游軋機的軋制中心線的距離。

所述的上游軋機延伸率的實測及補償方法是：當軋件頭部到達第二熱金屬檢測儀時，通過此熱檢上升沿信號觸發(fā)脈沖計數(shù)功能塊開始記錄上游軋機電機軸端編碼器脈沖數(shù)，當軋件頭部到達第一熱金屬檢測儀時，通過此熱檢上升沿信號停止脈沖計數(shù)，則得到脈沖計數(shù)值N_x，設(shè)實測到的上游軋機延伸率為，則得到以下計算公式：

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可以求得：

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