双电机高精度多功能棒材飞剪控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种双电机高精度多功能棒材飞剪控制系统，该系统基于起停式飞剪，其机械传动部分的两个剪刃分别由一套直流电机、减速机构成，而其剪机本体又为一个整体；控制剪刃的两台直流电机共用一套控制装置（６ＲＡ７０）和ＰＬＣ系统，两台电机的电枢和励磁分别串联。本实用新型专利技术可实现切头、切尾、单切、碎断、任意分段剪切、倍尺剪切、剪切参数动态调整，以及飞剪工作状态实时显示等功能。其剪切棒材端面光滑，且采集出口机架码盘信号，精度可达±７ｍｍ，剪切面积可达２５００ｍｍ↑［２］，尾段剪切无短尺；飞剪定位采用与剪刃同轴安装编码器的方法，使定位精度达到±０．５度；成材率提高。实现了无维护、无故障、多功能的目标。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

Double motor high precision multifunctional bar flying shear control system

The utility model relates to a double motor with high precision multifunctional bar flying shear control system, the system of shears based on two blade mechanical driving part are respectively composed of a DC motor, speed reducer, and the shear body and as a whole; control the cutting edge of two DC the motor uses a set of control devices (6RA70) and PLC system, two sets of motor armature and field series respectively. The utility model can realize the functions of cutting head, cutting tail, single cutting, crushing and breaking, shearing at any section, double length shearing, dynamic adjustment of shearing parameters, real-time display of flying shear working state, etc.. The shear bar end is smooth, and the acquisition of export frame encoder signal, accuracy of 7mm, the shear area of up to 2500mm = 2, the tail section shear short ruler; flying shear and shear method is used to locate edge coaxial mounting encoder, the positioning accuracy of plus or minus 0.5 degrees; yield increase. Achieve no maintenance, no fault, multi-function target.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种冶金工业的棒材轧制的飞剪设备，尤其是一种用于多功能棒材飞 剪设备的控制系统。
技术介绍
在冶金工业的棒材轧制过程中，飞剪是整个棒材生产线的关键设备，对生产线的连续 无故障运行，轧制成品的成材率、定尺率有较大的影响。而飞剪的剪切精度和优化剪切对 减轻精整工序职工的劳动强度，提高劳动生产率影响极大，因此提高飞剪的工作性能和稳 定性就成为棒材连续轧钢的一个重大的课题。但棒材飞剪，因要求速度快、精度高、剪切 功能齐全、定位准确、工艺复杂，其自动控制一直是轧线控制的一个难点。我国棒材生产厂家早期使用的飞剪基本为国外整套进口，价格高，花费了大量外汇， 全套引进包括机械设备和软件编程调试费用折合人民币高达几百万。而且由于国外厂家对 软件进行了加密处理，我国引进方对飞剪的控制原理缺乏了解，维护难度高，维修服务周 期长， 一旦出现故障，将会严重影响生产，给棒材生产厂家造成巨大的经济损失。近十几年来，我国国内的工业自动化控制公司在参考了国外设备的基础上，逐步开发了自主的倍尺飞剪控制系统，在经历了继电器连锁与模拟装置控制，PLC与数字传动系统 控制，PLC与数字传动系统网络控制等阶段，目前国内飞剪控制系统的技术水平己逐渐接 近进口设备的水平，但仍存在相当的不足。我国自主开发的飞剪控制系统大多模仿国外的控制系统，与国外的控制系统具有大致 相同的技术特点飞剪由一台几百千瓦的直流他励电机驱动；飞剪的机械轴上安装接近开 关用于确定飞剪的起始位置和剪切位置；轧线布置上，在飞剪的前后各安装一台热金属检 测器用于测定轧件的线速度，从而计算出飞剪剪切时的设定速度；根据测定的速度，由剪 后的热金属检测器启动计时器，当计算出的轧件长度与设定长度相等时，向传动系统发出 剪切指令，传动系统驱动电机从起始点加速完成一次剪切并重新定位回到起始点。正是由 于上述几个特点，对飞剪的剪切精度产生了较大的影响。接近开关确定飞剪的起始位置和 剪切位置，这种定位存在死区，易受温度、震动等因素影响，定位精度不高， 一般误差在 4度以上，造成每次剪切的行程不同，影响剪切精度；采用安装在剪前和剪后的热金属检 测器测量的轧件速度是轧件在这段距离行走的平均速度，并不能准确代表轧件在剪后热金 属检测器后的行走速度，如果剪后热金属检測器感光后轧件速度发生波动，就直接影响剪 切长度的精度。此外，使用一台几百千瓦的直流他励龟机拖动，会增加电机的飞轮矩使系 统的快速响应能力变差，过度过程延长，降低了生产效率，和飞剪的剪切精度。
技术实现思路
本技术是要提供一种双电机高精度多功能棒材飞剪控制系统，用于解决现有飞剪控制系统存在的定位精度差，直接影响剪切长度精度的技术问题。为实现上述目的，本技术的技术方案是 一种双电机高精度多功能棒材飞剪控制系统，该系统基于起停式飞剪，其机械传动部分的两个剪刃分别由一套直流电机和减速机构成，而其剪机本体为一个整体；控制剪刃的两台直流电机共用一套控制装置(6RA70)和PLC系统，两台电机的电枢和励磁分别串联；其特点是两台并联的直流电机电枢串联、励磁串联后接控制装置(6RA70)和PLC系统；控制装置(6RA70)和PLC系统舉出的速度给定和控制指令经电势和预控调节模块，励磁电流和预控调节模块处理后输入单相半控桥回路，单相半控桥回路经分流器接两台并联的直流电机的串联励磁；检测器检測的位置信号和测速信号经速度调节模块，电枢电流和预控调节模块处理后输入控桥回路，控桥回路接两台并联的直流电机的串联电枢其中，测速信号还反馈给电势和预控调节模块，分流器输出励磁电流实际信号给励磁电流和预控调节模块。控制装置(6RA70)和PLC系统上配有CBP通讯板，并通过PROFIBUS-DP网进行数据通讯，发出启动和停止指令以及速度指令；电势和预控调节模块由电势调节器(EC)和电势预控器(EP)并联组成；励磁电流和预控调节模块由励磁电流调节器(FC)和励磁电流预控器(FP)并联组成；速度调节模块由给定积分器(GJ)和速度调节器(SC)串联组成；电枢电流和预控调节模块由电枢电流调节器(AC)和电枢电流预控器(AP)并联组成。系统的剪刃定位精度为±0.5度，且尾段剪切无短尺；剪切速度范围为l~10m/s,两台直流电动机的功率为37KW;PLC可编程控制器由电源模块(PS307)、高速计数模块(FM350-1)、以太网通讯模块(6ES7-343)、开关量输入模块(DI)、开关量输出模块(DO)、模拟量输出模块(AO)和模拟量输入模块(AI)组成；飞剪控制系统包括两级网络通讯，第一级为工业以太网通讯，用于飞剪PLC和上位机通讯以实现飞剪的参数设定和状态显示；第二级网络为PROFIBUS-DP网络协议，用于飞剪PLC向传动系统控制装置(6RE70)发送控制指令及传动系统返回工作状态。本技术与现有技术相比的有益效果是 (1)机械传动部分的两个剪刃分别由一套直流电机、减速机构成，而其剪机本体为一个整体，运行稳定可靠，故障率低；两台电机的直流传动装置为双闭环可逆谰速与弱磁调速配合的控制系统，两台并联直流电机由一套全数字直流调速系统控制，且来用电枢串联、励磁串联的形式；该方式能有效地克服两台电机由于制造的原因而出现电枢电磁通不相等的问题，防止了在双电机拖动系统中一台电机过载、过热而另一台却负载不足的情况，使 两台电机的速度变化率同步。采用双电机拖动的飞剪控制系统具有很好的快速响应性和稳 定性(图2所示)；全数字直流调速装置具有结构紧凑，控制功能齐全，调试简便等优点；(2) 剪切速度范围满足n0m/s;(3) 可实现切头、切尾、单切、碎断、任意分段剪切、倍尺剪切、剪切参数动态调整且无需修改PLC程序，以及飞剪工作状态和故障信息实时显示等功能；(4) 剪切棒材端面光滑，且采集出口机架码盘信号，精度可达土7mm;(5) 剪切面积可达2500ram2 ;(6) 尾段剪切无短尺；(7) 飞剪剪刃定位精度达到土0.5度；(8) 成品成材率提高0.5%。附图说明图1是本技术的控制系统原理图； 图2是双电机拖动机械特性图； 图3是预控调节框图4是剪刃运行轨迹图5是飞剪和HMD的平面布置图6是飞剪切头时的动作执行过程示意图7是飞剪切尾时的动作执行过程示意图。具体实雜方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图1所示，本技术的双电机高精度多功能棒材飞剪控制系统，基于起停式飞剪，将传统的单台大功率直流电动机驱动，改为由两台37KW直流电动机组成的机械并联、电 气串联传动系统形式。控制系统采用德国西门子公司的S7-300PLC可编程控制器，该控制 器由电源模块PS307、高速计数模块FM350-1、开关量输入模块DI、开关量输出模块DO、 模拟量输出模块AO和模拟量输入模块AI组成。直流电动机驱动系统采用SIEMENS的全数字直流调速系统6RA70，钢的信号检测由装在飞剪前后的三只热金属检测器完成。本系统采用三环全数字控制方式，有全数字直流调速装置和PL本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双电机高精度多功能棒材飞剪控制系统，该系统基于起停式飞剪，其机械传动部分的两个剪刃分别由一套直流电机和减速机构成，而其剪机本体为一个整体；控制剪刃的两台直流电机共用一套控制装置（６ＲＡ７０）和ＰＬＣ系统，两台电机的电枢和励磁分别串联；其特征在于，所述两台并联的直流电机电枢串联、励磁串联后接控制装置（６ＲＡ７０）和ＰＬＣ系统；控制装置（６ＲＡ７０）和ＰＬＣ系统发出的速度给定和控制指令经电势和预控调节模块，励磁电流和预控调节模块处理后输入单相半控桥回路，单相半控桥回路经分流器接两台并联的直流电机的串联励磁；检测器检测的位置信号和测速信号经速度调节模块，电枢电流和预控调节模块处理后输入控桥回路，控桥回路接两台并联的直流电机的串联电枢其中，测速信号还反馈给电势和预控调节模块，分流器输出励磁电流实际信号给励磁电流和预控调节模块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘卫东，周锋，肖轶，
申请(专利权)人：宝钢集团南通钢铁有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]