金属板带横剪生产机组速度同步控制方法技术

本发明专利技术涉及一种复杂工艺条件下的金属板带横剪生产机组速度同步控制方法，其内容是在横剪生产机组中确定一台设备作为机组速度基准并对该设备运用恒速度控制系统进行控制，对其它设备采用恒张力、恒力矩和变特性速度控制系统进行控制，各工艺段设备以张力或力矩的形式与基准速度设备构成同步运行关系，从而实现全机组的速度同步控制，可使生产线在没有速度同步缓冲环节活套的情况下稳定同步运行。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本
技术实现思路
属于机械设备控制
，涉及一种复杂工艺条件下的。传统的金属板带横剪生产机组的基本设备组成如附附图说明图1所示，主要包括开卷机1、张力辊2、切边圆盘剪3、多辊矫直机4、飞剪送料辊5、飞剪机6和活套7等设备，其间各设备的传动控制方式除开卷机1使用张力控制外，其它均采用速度控制。机组运行过程中，飞剪机6的剪切工作为间歇运动，由专门的控制系统控制，其它设备则需要在速度同步状态下向飞剪机6连续输送带材。由于速度控制系统存在有调速误差(包括调速精度误差和线性度误差)和设备制造误差，所以必然存在各单机设备之间的速度同步误差。这种误差会造成输送带材位移误差的积累，并由此产生各设备之间带材的堆拉现象，轻则要影响到圆盘剪切边的质量和横剪定尺剪切的精度，重则将造成带钢严重跑偏，致使机组无法正常工作。可见单靠速度控制实际上是无法实现设备间同步运行的。为降低速度同步控制的难度，传统的做法是在机组设备段间设置缓冲环节，即横剪生产机组一般都用至少一个活套7将机组分为两段，运用硬特性速度控制(速度反馈)和软特性速度控制(电势反馈)方法，实现每段内的速度同步控制。也就是说，现有技术运用活套作为两段间的速度同步控制缓冲和调节环节，借助活套的位置控制在宏观上实现整个机组的同步运行控制。但随着当前生产品种的增加和生产工艺的发展，横剪生产工艺的内容已不再仅仅是简单的切边与矫直要求，新增有表面清洗、烘干、涂层、附膜、衬纸、标印等多项工艺内容，随之要增加有多台与之相对应的工艺处理设备，机组长度也要增加许多，如果仍然按照原横剪机组速度同步控制思路进行控制，安排一个活套依然将存在着多台设备同步控制的困难，而若采用多个活套控制的方式则又会增加整个生产线长度和增加工程投资，带来新的问题与矛盾。本专利技术的目的在于为克服现有技术的上述不足而提出一种新式，采用该方法既可去除原生产线中作为速度同步缓冲环节的活套，使生产线尽量缩短，又能满足多台设备间的速度同步控制精度要求，使机组在动态和稳态时都能平稳运行。根据电力拖动的基本原理可知，解决速度同步的最好方法是使各台设备之间的带材保持一定的恒定张力。本专利技术的设计原则正是基于该原理而形成的，其技术解决方案是在横剪生产机组中确定一台设备作为机组速度基准并对该设备用恒速度控制系统进行控制，对其它设备采用恒张力、恒力矩和变特性速度控制系统进行控制，各工艺段设备以张力或力矩的形式与基准速度设备构成同步运行关系，从而实现全机组的速度同步控制。本专利技术所述的方法包括以下几个步骤一、确定各设备电气传动方式一般选择横剪生产机组中功率较大的主要工艺设备作为机组速度基准并对其采用恒速度控制系统控制，对机组内的其它设备则采用恒张力、恒力矩和变特性速度控制系统。恒速度与恒张力、恒力矩控制均为已知常用的电力拖动控制方法，变特性速度控制是具有力矩限幅功能的速度控制方法，系统可以根据力矩限幅的变化使速度控制自动转变为力矩控制。二、根据工艺要求确定各设备工作段间的张力数值范围由于生产带钢的厚度和宽度规格均有一定变化范围，使得带钢的截面积大约有15倍左右的变化范围，一般生产工艺都要求带钢的张力随带钢截面积的变化而改变。确定其大小范围共有以下四种方式选择(1)、恒定单位张力由工艺确定一个固定不变的单位张力，根据带材的厚度和宽度就能得到这一截面下的张力数值，如式(1)所示。T＝B·H·P .................................(1)式中字母代号T为张力(N)，B为带材宽度(mm)，H为带材厚度(mm)，P为单位面积张应力(N/mm2)。由于单位张应力是一定数，因此带材张力随带材截面积的变化而线性改变，其变化规律如附图3所示。(2)、梯级形变化单位张应力根据生产需要张力随带材截面的变化而非线性变化，由工艺确定一个根据带材截面变化范围而阶梯改变的单位张应力P，通过(2)式得到带材的张力T的数值。T＝B·H·P+Δ(B·H)·P............(2)式中Δ(B·H)为带材梯形截面变化值(mm2)。T的变化规律如附图4所示。(3)、变化范围受限定的张力值根据生产工艺的要求某段张力随着带材截面的变化只能被限定在某一范围值内变化，不能超出最大和最小限定值，其特性如附图5所示。根据附图5所示可得到下式T=T2-T1S2-S1S-S1T2-S2T1S2-S1……………(3)]]>式中字母代号T1为该范围内最小张力限定值(N)，T2为该范围内最大张力限定值(N)，S1为该范围内带钢最小截面积(mm2)，S2为该范围内带钢最大截面积(mm2)，S为带钢截面积(mm2)。(4)、定比张力定比张力的含义是当某段张力确定后，另一段张力与该段张力成定值比例关系，如下式TB＝KTA........................................(4)式中TA为已知某段张力(N)，TB为本段张力(N)，K为比例系数。三、确定各设备的负载力矩负载力矩是指被确定为张力控制、力矩控制和变特性速度控制的设备承担张力所要承担的负载力矩。稳定工作使机械设备的负载力矩由两部分组成，其一是承受张力力矩的负载，其二是承受摩擦力矩的负载，如果张力力矩远大于摩擦力矩，则可忽略摩擦力矩的影响。设备的负载力矩可由下式得到MF＝(TR-TC)R.................................(5)式中MF为设备的负载力矩，TR为设备入口张力，TC为设备出口张力，R为设备辊径。当TR＞TC时，MF为正值，传动电机为电动力矩状态工作；当TR＜TC时，MF为负值，传动电机为发电力矩状态工作。四、根据设备负载力矩换算出各电机力矩电流限幅值，即电机负载率机械设备的负载力矩正比于拖动电机的力矩电流，设备负载力矩占额定力矩的百分比数也就是电机负载电流所占电机额定电流的百分比。按照这一百分数(负载率)对电机电流进行限幅控制就可以实现对设备输出力矩的控制。电机负载率可由下式得到C=MFMe×100%……………………(6)]]>式中MF为设备的负载力矩，Me为设备额定力矩，C为负载率。五、根据机组不同工作状态和模型计算得到的各电机的具体电流限幅值参数对各电机实施速度同步控制由恒张力控制、横速度控制和变特性速度控制系统组成的横剪机组的速度链控制系统如附图6所示，其硬件条件包括控制各电机运转的全数字调速装置16(它可以是直流控制也可以是交流矢量变频控制)、进行人机信息交换和基本参数计算的上位监控计算机13、用于顺序和逻辑控制的可编程序控制器14，将上述三部分连接起来，构成具有随机信息交换能力的数字通讯网络15。系统工作时，将选定的机组各设备电机工作状态及各段张力控制模型事先输入计算机，一旦将生产带材的宽度及厚度等工艺参数通过上位监控计算机1 3输入系统，即可根据模型计算得到各台电机的具体控制参数电流限幅值以对各电机实施速度同步控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属板带横剪生产机组速度同步控制方法，其特征是在横剪生产机组中确定一台设备作为机组速度基准并对该设备用恒速度控制系统进行控制，对其它设备采用恒张力、恒力矩和变特性速度控制系统进行控制，各工艺段设备以张力或力矩的形式与基准速度设备构成同步运行关系从而实现全机组的速度同步控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周德奇，张勇安，任玉成，
申请(专利权)人：机械工业部西安重型机械研究所，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]