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CN114789199A - 冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法及系统 - Google Patents

冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法及系统，包括：获取带钢的焊缝位置，当焊缝位置到达预设位置时，输出触发信号；获取带钢的厚度值，根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值；根据接收到的触发信号，控制剪前夹送辊的伺服阀，按照计算得出的开口度设定值，进行压力输出。解决了因夹送辊压力过大导致断带的问题，并且同时避免了因夹送辊压力过大导致夹送辊表面与带钢进行摩擦损坏夹送辊辊面的问题，进而延长了夹送辊的使用寿命，降低了生产成本。

Description

冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法及系统
技术领域
本发明涉及冷轧机自动控制技术领域，尤其涉及冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法及系统。
背景技术
在冷轧机组中剪前夹送辊起着重要的作用，剪前夹送辊位于板型仪和飞剪之间，主要作用有以下几点:1.穿带过程中,传送带头到卷取机。2.带钢切断后,保持轧机出口张力。在现有技术中，焊缝到达机架时上夹送辊静止不动下夹送辊提升会夹紧带钢来保持出口张力稳定，并执行压力闭环控制，这种控制方式存在以下问题：1.如果剪前夹送辊夹紧压力过大，导致带钢卷曲过程中卷芯松弛容易抽芯或断带，如果剪前夹送辊夹紧压力过小，造成助卷时出口张力抖动，容易出现失张情况；这样就造成了长时间停机严重影响了生产效率，因而有效自动精确控制夹送辊的夹紧力在冷轧机组中具有重要的意义。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法及系统，采用根据出口厚度输入通过斜率控制器，输出伺服阀设定开口度实时调整夹送辊的压力，进而解决了因夹送辊压力过大导致断带的问题，并且同时避免了因夹送辊压力过大导致夹送辊表面与带钢进行摩擦损坏夹送辊辊面的问题，进而延长了夹送辊的使用寿命，降低了生产成本。
为了实现上述目的，本发明的一种冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法，包括以下步骤：
S1、获取带钢的焊缝位置，当焊缝位置到达预设位置时，输出触发信号；
S2、获取带钢的厚度值，根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值；
S3、根据接收到的触发信号，控制剪前夹送辊的伺服阀，按照计算得出的开口度设定值，进行压力输出。
进一步优选的，在S1中，包括获取带钢的焊缝位置，并对焊缝位置进行全程跟踪，当焊缝位置与预设位置重合时，输出脉冲信号，按照预设的扫描周期，将脉冲信号转换为触发信号。
进一步优选的，在S2中，采用如下方法根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值：
获取带钢厚度值的历史数据，以及历史数据中每个带钢厚度值对应的伺服阀开口度；
对获取的带钢厚度值及对应的伺服阀开口度，进行曲线拟合；
根据拟合曲线对应的拟合公式，将厚度值作为拟合公式中的自变量计算，得出伺服阀开口度设定值。
进一步优选的，在S3中，还包括在进行压力输出时，压力输出值按照下述方法自动设定：
将计算得出的开口度设定值与比例系数的乘积作为压力输出值。
进一步优选的，还包括对剪前夹送辊进行压力检测，获取压力检测的反馈值对比例系数进行修正。
本发明还提供一种冷轧剪前夹送辊的自动精确控制系统，用于实施上述方法，包括PLC控制器、焊缝检测仪、伺服阀执行器、厚度测量仪、斜率控制器；
所述焊缝检测仪用于获取带钢的焊缝位置；
所述厚度测量仪用于获取带钢的厚度值；
所述斜率控制器用于按照获取带钢的厚度值；计算得出伺服阀执行器中控制剪前夹送辊的伺服阀，开口度设定值；
所述PLC控制器用于当焊缝位置到达预设位置时，输出触发信号，控制剪前夹送辊的伺服阀，按照计算得出的开口度设定值，进行压力输出；
进一步优选的，还包括SR触发器，所述SR触发器用于当焊缝位置与预设位置重合时，输出脉冲信号，按照预设的扫描周期，将脉冲信号转换为触发信号。
进一步优选的，所述斜率控制器，按照下述公式根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值：获取带钢厚度值的历史数据，以及历史数据中每个带钢厚度值对应的伺服阀开口度；对获取的带钢厚度值及对应的伺服阀开口度，进行曲线拟合；根据拟合曲线对应的拟合公式，将厚度值作为拟合公式中的自变量计算，得出伺服阀开口度设定值。
进一步优选的，所述伺服阀执行器包括伺服阀、油缸和夹送辊；在伺服阀的阀台处设置压力检测传感器，所述压力检测传感器，用于检测油缸的压力值。
进一步优选的，所述PLC控制器还包括将计算得出的开口度设定值与比例系数的乘积作为压力输出值，控制伺服阀动作；利用压力检测传感器获取压力检测的反馈值对比例系数进行修正。
本申请公开的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法及系统，采用根据出口厚度输入通过斜率控制器，输出伺服阀设定开口度实时调整夹送辊的压力，进而解决了因夹送辊压力过大导致断带的问题，并且同时避免了因夹送辊压力过大导致夹送辊表面与带钢进行摩擦损坏夹送辊辊面的问题，进而延长了夹送辊的使用寿命，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图2为本发明的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，本发明一方面实施例提供的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法
包括以下步骤：
S1、获取带钢的焊缝位置，当焊缝位置到达预设位置时，输出触发信号；
S2、获取带钢的厚度值，根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值；
S3、根据接收到的触发信号，控制剪前夹送辊的伺服阀，按照计算得出的开口度设定值，进行压力输出。
进一步优选的，在S1中，包括获取带钢的焊缝位置，并对焊缝位置进行全程跟踪，当焊缝位置与预设位置重合时，输出脉冲信号，按照预设的扫描周期，将脉冲信号转换为触发信号。
进一步优选的，在S2中，采用如下方法根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值：
获取带钢厚度值的历史数据，以及历史数据中每个带钢厚度值对应的伺服阀开口度；对获取的带钢厚度值及对应的伺服阀开口度，进行曲线拟合；拟合时可以采用EXCEL中的数据拟合，选取拟合度接近1的曲线，作为拟合曲线，每个拟合曲线对应生成一个拟合公式，根据拟合曲线对应的拟合公式，将厚度值作为拟合公式中的自变量计算，得出伺服阀开口度设定值。
进一步优选的，在S3中，还包括在进行压力输出时，压力输出值按照下述方法自动设定：
将计算得出的开口度设定值与比例系数的乘积作为压力输出值。
进一步优选的，还包括对剪前夹送辊进行压力检测，获取压力检测的反馈值对比例系数进行修正。
如图2所示，本发明还提供一种冷轧剪前夹送辊的自动精确控制系统，用于实施上述方法，包括PLC控制器、焊缝检测仪、伺服阀执行器、厚度测量仪、斜率控制器；
所述焊缝检测仪用于获取带钢的焊缝位置；
所述厚度测量仪用于获取带钢的厚度值；
所述斜率控制器用于按照获取带钢的厚度值；计算得出伺服阀执行器中控制剪前夹送辊的伺服阀，开口度设定值；
所述PLC控制器用于当焊缝位置到达预设位置时，输出触发信号，控制剪前夹送辊的伺服阀，按照计算得出的开口度设定值，进行压力输出；
进一步优选的，还包括SR触发器，所述SR触发器用于当焊缝位置与预设位置重合时，输出脉冲信号，按照预设的扫描周期，将脉冲信号转换为触发信号。
进一步优选的，所述斜率控制器，按照下述公式根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值：获取带钢厚度值的历史数据，以及历史数据中每个带钢厚度值对应的伺服阀开口度；对获取的带钢厚度值及对应的伺服阀开口度，进行曲线拟合；根据拟合曲线对应的拟合公式，将厚度值作为拟合公式中的自变量计算，得出伺服阀开口度设定值。
进一步优选的，所述伺服阀执行器包括伺服阀、油缸和夹送辊；在伺服阀的阀台处设置压力检测传感器，所述压力检测传感器，用于检测油缸的压力值。
进一步优选的，所述PLC控制器还包括将计算得出的开口度设定值与比例系数的乘积作为压力输出值，控制伺服阀动作；利用压力检测传感器获取压力检测的反馈值对比例系数进行修正。在修正时，可以采用PID算法，具体包括，根据检测到的实际压力值与设置的伺服阀开口度对应的压力值进行比较，将得出的比值进行PID计算，
Kp比例系数调节：即时成比例地反应控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用以减小误差。当偏差为0时，控制作用也为0。因此，比例控制是基于偏差进行调节的，即有差调节。
Ki积分系数调节：能对误差进行记忆，主要用于消除静差，提高系统的无差度，积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti，Ti越大，积分作用越弱，反之则越强。
Kd微分系数调节：能反映偏差信号的变化趋势(变化速率)，并能在偏差信号值变得太大之前，在系统中引入一个有效的早期修正信号，从而加快系统的动作速度，减小调节时间。
在实际调试过程中，根据实际具体情况设定参数，当差值较大时，调节比例系数Kp，使差值逐渐缩小，维持在稳定的范围内，但是单独调节Kp，会出现压力抖动的现象，因此，需要观察静态误差，如果静态误差大，调节积分系数；进一步，如果超调较大，用微分调节进行提前修正，由此保证夹送辊压力稳定输出。
在本申请控制方法以及控制系统的具体实施例中，包括以下步骤
该系统包括PLC、焊缝检测仪、伺服阀执行器、厚度测量仪、斜率控制器、压力检测系统、SR触发器组成。
焊缝检测仪主要是利用焊缝检测仪来实现对带钢中焊缝的跟踪，当实际焊缝位置到达5机架时发出脉冲信号为1。
PLC的扫描周期一般是40ms，步骤A连接SR触发器输出1。
厚度测量仪一般有测厚仪测量实际厚度并输出给斜率控制器，斜率控制器根据输入的带钢出口厚度计算输出伺服阀开口度设定值。
伺服阀执行器一般由伺服阀、油缸和夹送辊主要组成，夹送辊的提升下降是下夹送辊通过两个液压缸来进行提升和下降的,两液压缸分为传动侧和操作侧，两个油缸由液压伺服阀驱动，步骤B输出脉冲信号为1时，根据步骤C得到的设定值乘以一个比例系数输出给伺服阀执行器使伺服阀动作间接控制夹送辊，压力检测系统由压力传感器组成，安装在液压伺服阀阀台来检测油缸的压力值。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取带钢的焊缝位置，当焊缝位置到达预设位置时，输出触发信号；
S2、获取带钢的厚度值，根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值；
S3、根据接收到的触发信号，控制剪前夹送辊的伺服阀，按照计算得出的开口度设定值，进行压力输出。
2.根据权利要求1所述的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法，其特征在于，在S1中，包括获取带钢的焊缝位置，并对焊缝位置进行全程跟踪，当焊缝位置与预设位置重合时，输出脉冲信号，按照预设的扫描周期，将脉冲信号转换为触发信号。
3.根据权利要求1所述的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法，其特征在于，在S2中，采用如下方法根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值：
获取带钢厚度值的历史数据，以及历史数据中每个带钢厚度值对应的伺服阀开口度；
对获取的带钢厚度值及对应的伺服阀开口度，进行曲线拟合；
根据拟合曲线对应的拟合公式，将厚度值作为拟合公式中的自变量计算，得出伺服阀开口度设定值。
4.根据权利要求1所述的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法，其特征在于，在S3中，还包括在进行压力输出时，压力输出值按照下述方法自动设定：
将计算得出的开口度设定值与比例系数的乘积作为压力输出值。
5.根据权利要求2所述的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制方法，其特征在于，还包括对剪前夹送辊进行压力检测，获取压力检测的反馈值对比例系数进行修正。
6.一种冷轧剪前夹送辊的自动精确控制系统，用于实施上述方法，其特征在于，包括PLC控制器、焊缝检测仪、伺服阀执行器、厚度测量仪、斜率控制器；
所述焊缝检测仪用于获取带钢的焊缝位置；
所述厚度测量仪用于获取带钢的厚度值；
所述斜率控制器用于按照获取带钢的厚度值；计算得出伺服阀执行器中控制剪前夹送辊的伺服阀，开口度设定值；
所述PLC控制器用于当焊缝位置到达预设位置时，输出触发信号，控制剪前夹送辊的伺服阀，按照计算得出的开口度设定值，进行压力输出。
7.根据权利要求6所述的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制系统，其特征在于，还包括SR触发器，所述SR触发器用于当焊缝位置与预设位置重合时，输出脉冲信号，按照预设的扫描周期，将脉冲信号转换为触发信号。
8.根据权利要求6所述的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制系统，其特征在于，所述斜率控制器，按照下述公式根据厚度值计算输出伺服阀开口度设定值：
获取带钢厚度值的历史数据，以及历史数据中每个带钢厚度值对应的伺服阀开口度；
对获取的带钢厚度值及对应的伺服阀开口度，进行曲线拟合；
根据拟合曲线对应的拟合公式，将厚度值作为拟合公式中的自变量计算，得出伺服阀开口度设定值。
9.根据权利要求6所述的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制系统，其特征在于，所述伺服阀执行器包括伺服阀、油缸和夹送辊；在伺服阀的阀台处设置压力检测传感器，所述压力检测传感器，用于检测油缸的压力值。
10.根据权利要求9所述的冷轧剪前夹送辊的自动精确控制系统，其特征在于，所述PLC控制器还包括将计算得出的开口度设定值与比例系数的乘积作为压力输出值，控制伺服阀动作；利用压力检测传感器获取压力检测的反馈值对比例系数进行修正。
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