一种用于消除钢卷塔型的动态控制装置及其方法

摘要

一种用于消除钢卷塔型的动态控制装置及其方法，自动控制技术领域。主要解决生产卷径较大钢卷时卷取出现塔型的问题。控制装置包括卷径检测传感器，张力控制器以及可编程控制器，其中卷径检测传感器安装于卷取机框架大梁上，张力控制器与卷取机相连接，卷径检测传感器、张力控制器分别与可编程控制器相连接；所述的可编程控制器中设置张力补偿计算模块，通过张力补偿的计算来控制张力控制器。基本消除了钢卷出现扇形或塔形的问题，保证了成品质量，提高了生产线产量。

权利要求

1.一种用于消除钢卷塔型的动态控制装置，其特征在于：控制装置包括卷径检测传感器，张力控制器以及可编程控制器，其中卷径检测传感器安装于卷取机框架大梁上，张力控制器与卷取机相连接，卷径检测传感器、张力控制器分别与可编程控制器相连接；

所述的可编程控制器中设置张力补偿计算模块，通过张力补偿的计算来控制张力控制器；

所述的张力补偿计算模块的张力补偿值T补偿为：T补偿＝T动+T静；

其中，动态张力补偿系数T动：T动＝∑J×a×i/(30×D)；

式中∑J为钢卷转动惯量、齿轮箱转动惯量和电机转动惯量的总和，a为钢卷转动加速度，i为齿轮比，D为钢卷直径；

静态张力补偿系数T静：T静＝〔∑F×μ×(D/2)×i〕/r；

式中∑F为传动轴承所受载荷的总和，μ为轴承摩擦系数，r为枢轴直径；

通过钢卷直径的变化，获得张力补偿值，将张力补偿值与卷取机初始张力设定值加和得到卷取机实时张力设定值，发送到张力控制器，用来动态调节卷取机张力。

2.一种用于消除钢卷塔型的动态控制方法，其特征在于：步骤一、确定实时张力补偿值T补偿：

T补偿＝T动+T静；

动态张力补偿系数T动：T动＝∑J×a×i/(30×D)；

式中∑J为钢卷转动惯量、齿轮箱转动惯量和电机转动惯量的总和，a为钢卷转动加速度，i为齿轮比，D为钢卷直径；

静态张力补偿系数T静：T静＝〔∑F×μ×(D/2)×i〕/r；

式中∑F为传动轴承所受载荷的总和，μ为轴承摩擦系数，r为枢轴直径；

步骤二、通过钢卷直径的变化，获得张力补偿值，将张力补偿值与卷取机初始张力设定值加和得到卷取机实时张力设定值，发送到张力控制器，用来动态调节卷取机张力。

说明书

一种用于消除钢卷塔型的动态控制装置及其方法

技术领域

[0001] 本发明属于工艺和自动控制技术领域，提供了一种根据卷径变化调节卷取机张力从而消除钢卷在卷取过程中出现塔型问题的装置及方法能。

背景技术

[0002] 冷轧镀锌线出口卷取机在生产过程中主要进行带钢卷取作业，一般母卷重约20吨左右，如不进行分卷处理(根据客户实际订单需求)，则直接产出卷径较大的钢卷。

[0003] 当钢卷在卷取过程中外径超过1.2m时，极易出现扇形卷、塔形卷，由此造成包装线无法对钢卷进行包装，严重时，则必须在重卷线进行重新生产处理，对成品质量以及整条镀锌线产量都有十分恶劣的影响。

发明内容

[0004] 本方法的目的在于卷取机生产大卷径钢卷的工况下，提供了一种根据卷径变化动态调节卷取机张力的控制功能。利用此功能，可以有效地消除生产卷径较大钢卷时卷取出现塔型的问题，鉴于此前发生该类问题时需人工修复钢卷或者运至重卷线进行重新加工，且在运输和修复过程中塔型钢卷会难以避免地受到永久性损伤，使用本方法，可以显著提高成品质量和产线成材率。

[0005] 本方法的工作原理为：根据大卷径的工艺特点，由可编程控制器进行张力补偿计算，并将补偿张力作为附加值添加到卷取机的张力设定值，起到调整张力以消除钢卷塔型的目的。

[0006] 一种用于消除钢卷塔型的动态控制装置，装置包括卷径检测传感器，张力控制器以及可编程控制器，其中卷径检测传感器安装于卷取机框架大梁上，张力控制器与卷取机相连接，卷径检测传感器、张力控制器分别与可编程控制器相连接。

[0007] 所述的可编程控制器中设置张力补偿计算模块，通过张力补偿的计算来控制张力控制器：

[0008] 所述的张力补偿计算模块的张力补偿值T补偿为：

[0009] T补偿＝T动+T静；

[0010] 动态张力补偿系数T动：

[0011] T动＝∑J×a×i/(30×D)；

[0012] 式中∑J为钢卷转动惯量、齿轮箱转动惯量和电机转动惯量的总和，其中钢卷转动2
惯量是主变量，可通过GD/4g获得，式中G为钢卷质量，D为钢卷直径，g为重力加速度，a为钢卷转动加速度，i为齿轮比。

[0013] 静态张力补偿系数T静：

[0014] T静＝〔∑F×μ×(D/2)×i〕/r；

[0015] 式中∑F为传动轴承所受载荷，包括卷取张力、钢卷重力及传动装置自重等对轴承产生的反作用力总和，μ为轴承摩擦系数，D为钢卷直径，i为齿轮比，r为枢轴直径。

[0016] 通过钢卷直径的变化，获得张力补偿值，将张力补偿值与卷取机初始张力设定值加和得到卷取机实时张力值，发送到张力控制器，用来动态调节卷取机张力。

[0017] 一种用于消除钢卷塔型的动态控制方法，其步骤如下：

[0018] 步骤一、确定实时张力补偿值：

[0019] 张力补偿值T补偿为：

[0020] T补偿＝T动+T静；

[0021] 动态张力补偿系数T动：

[0022] T动＝∑J×a×i/(30×D)；

[0023] 式中∑J为钢卷转动惯量、齿轮箱转动惯量和电机转动惯量的总和，其中钢卷转动惯量是主变量，可通过GD2/4g获得，式中G为钢卷质量，D为钢卷直径，g为重力加速度，a为钢卷转动加速度，i为齿轮比。

[0024] 静态张力补偿系数T静：

[0025] T静＝〔∑F×μ×(D/2)×i〕/r；

[0026] 式中∑F为传动轴承所受载荷，包括卷取张力、钢卷重力及传动装置自重等对轴承产生的反作用力，μ为轴承摩擦系数，D为钢卷直径，i为齿轮比，r为枢轴直径。

[0027] 步骤二、通过钢卷直径的变化，获得张力补偿值，张力补偿值与卷取机初始张力设定值加和得到卷取机实时张力值，发送到张力控制器，用来动态调节卷取机张力。

[0028] 本方法的效益为，基本消除了钢卷出现扇形或塔形的问题，应用效果参见说明书图2，保证了成品质量，提高了产线产量，并得到了生产人员的认可。

[0029] 冷轧的连退和镀锌等产线生产大卷径钢卷时出现塔型是一种较普遍现象，且造成该问题原因和解决方法均集中在张力调节上，本发明对解决该问题提供了一种高效且易于实现的方法，有广泛推广的价值。

附图说明

[0030] 图1为发明控制原理图。

[0031] 图2为发明方法投用前后的效果对比。横坐标为测试计数，每次测试20卷大卷径钢卷，纵坐标为出现塔形等问题的不合格钢卷的数量。

具体实施方式

[0032] 主要张力控制流程如下：

[0033] (1)、操作人员可以根据现场卷取实际情况，选择启用“大卷径模式”，PLC控制系统根据如下公式计算张力补偿值：

[0034] T补偿＝T动+T静；

[0035] T动＝∑J×a×i/(30×D)；

[0036] T静＝〔∑F×μ×(D/2)×i〕/r；

[0037] 式中，转动惯量和载荷均可根据实际卷径值计算得到，带钢加速度根据钢卷旋转速度的实时变化求得，其它参数均为固定值，可通过设备技术手册或实际测量获得。将求得张力补偿值附加到卷取机的张力设定值，得到张力修正值作为实时张力设定值发送到张力控制器进行卷取张力控制。

[0038] (2)、在卷取过程中，PLC控制系统实时读取卷径检测装置测得的钢卷直径值后，对张力补偿值进行调整。