一种热轧平整分卷机组的自动穿带控制方法

摘要

本发明揭示了一种热轧平整分卷机组的自动穿带控制方法，包括以下步骤：1)通过获取卷取机钳口位置和穿带导板位置确定是否完成穿带准备，若穿带准备则执行下一步；2)启动热轧平整分卷机将带钢向前运行，并实时获取带钢头位置；3)当带钢头部定位至卷取机钳口位采用位置时，触发卷取机芯轴膨胀；4)芯轴膨胀到位后，卷取机自动建立微张力，同时触发带钢卷取圈数定位控制，根据计算的卷取圈数动态当线性增加卷取机张力；5)当卷取机卷取到设定圈数时，卷取机切换至正常生产运行张力。本发明热轧平整分卷检查线自动穿带方法，基于目前电气自动化控制技术的高速发展，易于应用，该方法实现将热轧带钢从出口剪自动穿带到卷取机的功能，有效提升生产效率。

权利要求

1.一种热轧平整分卷机组的自动穿带控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在穿带准备过程中自动进行芯轴钳口定位和穿带导板到穿带位定位,钳口位置自动修正穿带导板穿带位置,当芯轴钳口和穿带导板都到达正确位置后则穿带准备完成，执行下一步；

2）启动热轧平整分卷机将带钢向前运行，并实时获取带钢头位置；

3）当带钢头部定位至卷取机钳口位置时，带钢的头部对钳口内壁产生冲击，钳口处的压力检测装置检测带头的冲击力大小，触发卷取机芯轴膨胀，控制卷取机产生相应的随动；

4）芯轴膨胀到位后，卷取机自动建立微张力，同时触发带钢卷取圈数定位控制，根据计算的卷取圈数动态线性增加卷取机张力；

5）当卷取机卷取到设定圈数时，卷取机切换至正常生产运行张力；

所述1）中，卷取机以8-12 m/min的速度运行，当完成穿带准备后，通过卷取机上编码器信号获取带钢定位信号。

2.根据权利要求1所述的自动穿带控制方法，其特征在于：所述2）中，根据带钢位置动态切换至距离带头最近的编码器用于带头跟踪。

3.根据权利要求1所述的自动穿带控制方法，其特征在于：所述3）中，通过距离卷取机钳口设定距离的检测装置获取带钢头部位置，当检测到带钢头部信号后，执行带钢头部定位控制。

4.根据权利要求3所述的自动穿带控制方法，其特征在于：所述带钢头部定位控制包括：带钢头部定位至卷取机钳口位置时进行闭环控制；

采集卷取机钳口压力信号，通过调节卷取机转速调节带头的冲击力大小；

根据制动距离选择需要执行的定位功能块，公式如下：公式意义：

Sbarke：制动距离

VL：运行线速度

VPOS:定位控制速度

APOS:定位加速度。

说明书

一种热轧平整分卷机组的自动穿带控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及冶金自动化控制技术领域，尤其涉及热轧平整分卷机组的电气自动化控制技术。

背景技术

[0002] 热轧平整分卷机组是提高热轧带钢板形质量，改善力学性能的重要生产工序。热轧平整线是非连续生产线，需要进行频繁的穿带操作，穿带是该类型生产线的关键控制技术之一。由于热轧带钢的厚度范围大、原料卷钢板形差、高强热轧带钢的比重逐步增大等问题造成了目前国内热轧平整线全自动穿带的控制水平较低，多为半自动或手动穿带，效率低且故障率高，已成为热轧平整线提高产能及产品质量的瓶颈。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题是实现一种应用于热轧平整分卷机组的自动穿带的方法，实现将热轧带钢从出口剪自动穿带到卷取机的功能，有效提升生产效率。

[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种热轧平整分卷机组的自动穿带控制方法，包括以下步骤：

[0005] 1)在穿带准备过程中自动进行芯轴钳口定位和穿带导板到穿带位定位。钳口位置自动修正穿带导板穿带位置,当芯轴钳口和穿带导板都到达正确位置后则穿带准备完成，执行下一步；

[0006] 2)启动热轧平整分卷机将带钢向前运行，并实时获取带钢头位置；

[0007] 3)带钢头部定位至卷取机钳口位置控制及带头定位监控技术中的在卷取机钳口内安装压力检测装置，当带钢的头部进入钳口会对钳口内壁产生一定冲击，压力检测装置检测带头的冲击力大小，并控制卷取机产生相应的随动避免造成大的冲击；

[0008] 4)芯轴膨胀到位后，卷取机自动建立微张力，同时触发带钢卷取圈数定位控制，根据计算的卷取圈数动态当线性增加卷取机张力；

[0009] 5)当卷取机卷取到设定圈数时，卷取机切换至正常生产运行张力。

[0010] 所述1)中，卷取机以8-12m/min的速度运行，当完成穿带准备后，通过卷取机上编码器信号获取带钢定位信号。

[0011] 所述2)中，根据带钢位置动态切换至距离带头最近的编码器用于带头跟踪。

[0012] 所述3)中，通过距离卷取机钳口设定距离的检测装置获取带钢头部位置，当检测到带钢头部信号后，执行带钢头部定位控制。

[0013] 所述带钢头部定位控制包括：

[0014] 带钢头部定位至卷取机钳口位采用位置闭环控制；

[0015] 采集卷取机钳口压力信号，通过调节卷取机转速调节带头的冲击力大小；

[0016]

[0017] Sbarke：制动距离

[0018] VL2：运行线速度

[0019] V2POS:定位控制速度

[0020] APOS:定位加速度。

[0021] 一种热轧平整分卷机组，热轧平整分卷机组沿带钢输送顺序依次设开卷机、入口夹送辊、入口矫直机、平整机、出口强力矫直机、出口剪、张力夹送辊和卷取机，所述热轧平整分卷机组执行所述热轧平整分卷机组的自动穿带控制方法。

[0022] 热轧平整分卷机组设有PLC，所述PLC输出驱动信号至热轧平整分卷机组每个设备。

[0023] 所述开卷机、入口夹送辊、入口矫直机、平整机、出口强力矫直机、出口剪、张力夹送辊和卷取机均设有编码器，所述编码器输出信号至PLC。

[0024] 所述开卷机、入口夹送辊、入口矫直机、平整机、出口强力矫直机、出口剪、张力夹送辊和卷取机前，以及卷取机的芯轴正上方均设有光栅，所述光栅均输出信号至PLC。

[0025] 所述卷取机钳口内安装压力检测装置，所述压力检测装置输出信号至PLC。

[0026] 本发明热轧平整分卷检查线自动穿带方法，基于目前电气自动化控制技术的高速发展，易于应用，该方法实现将热轧带钢从出口剪自动穿带到卷取机的功能，有效提升生产效率。

附图说明

[0027] 下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：

[0028] 图1为热轧平整分卷机组的自动穿带控制方法流程图；

[0029] 图2为热轧平整分卷机组结构示意图。

具体实施方式

[0030] 下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

[0031] 如图1所示，热轧平整线自动穿带控制方法针对热轧平整机组研发，基于PLC控制器、电气传动装置、编码器、光栅、压力传感器等硬件，实现将热轧带钢从出口剪自动穿带到卷取机的功能，技术方案控制流程如下：

[0032] 自动穿带启动；

[0033] 进行穿带准备,卷取机钳口位置穿带位置根据带钢厚度及强度不同具有不同的设定值，在穿带准备过程中采用卷取机芯轴钳口自动定位技术，实现钳口准确定位，在卷取机芯轴正上方配置光栅检测芯轴钳口位置，在穿带准备过程中卷取机以10m/min的速度运行，当检测到卷取机芯轴钳口后，上升沿触发芯轴钳口定位控制，定位控制程序将角度设定值转化为运行距离设定值，利用高速计数模板采集卷取机电机的增量型编码器信号，将其转化为定位控制的反馈信号进行芯轴定位闭环控制，该定位控制具有定位准确、稳定性好、设定值易于调整等特点；在进行钳口定位的同时，进行穿带导板到穿带位定位，其定位设定值与钳口定位设定值相关，钳口位置自动修正穿带导板穿带位置。定位控制获取芯轴钳口和穿带导板是否达到设定位置，若达到则穿带准备完成；

[0034] 当转向辊前方的光栅检测到带钢头部，则转向辊的侧导闭合，进行带钢对中，当转向辊后方的光栅检测到带钢头部，则转向辊下压，使用转向辊上的编码器作为跟踪带钢头部位置信号的元器件；

[0035] 当穿带导板入口测到带钢，则带钢跟踪硬件同步运行，启动带头钳口定位控制，同时启动带头定位监控，实时监测带头是否到达钳口位置，在穿带过程中采用多次带钢头部跟踪同步及切换跟踪编码器技术，实现高精度的带钢头部跟踪；

[0036] 带钢头部跟踪精度直接影响穿带的效果，是自动穿带的关键控制技术，根据机组的实际工况，配置相应的光栅检测带钢，在穿带过程中，在同步窗口内利用带钢检测的上升沿同步带钢带头跟踪，修正带钢头部位置；根据带钢位置动态切换至距离带头最近的编码器用于带头跟踪，以提高带头跟踪精度。

[0037] 带钢头部定位至卷取机钳口位置控制及带头定位监控技术。

[0038] 在穿带导板尾部配置带钢检测，距离卷取机钳口0.5m左右，在自动穿带过程中，当带钢头部进入穿带导板后该带钢检测检测到带钢头部后触发PLC控制器硬件中断功能，最快时间内执行带钢头部定位控制。带钢头部定位至卷取机钳口位采用位置闭环控制。在执行定位控制同时启动带头定位监控功能，在卷取机钳口内安装压力检测装置，当带钢的头部进入钳口会对钳口内壁产生一定冲击，压力检测装置检测带头的冲击力大小，并控制卷取机产生相应的随动避免造成大的冲击。

[0039] 定位控制是多任务并行结构，根据制动距离的选择需要执行的定位的功能块，公式如下：

[0040]

[0041] Sbarke：制动距离

[0042] VL2：运行线速度

[0043] V2POS:定位控制速度

[0044] APOS:定位加速度。

[0045] 在自动穿带过程中，当带钢头部定位至卷取机钳口位置后，触发卷取机芯轴膨胀，芯轴膨胀到位后，卷取机自动建立微张力(张力值可设)，机组以穿带速度运行，同时触发带钢卷取圈数定位控制；

[0046] 根据计算的卷取圈数动态当线性增加卷取机张力(张力值及斜率可设)，当卷取机卷取到设定圈数时(通常3到5卷)，卷取机切换至正常生产运行张力；

[0047] 这时如果操作员选择自动运行升速功能，则自动穿带自动切换到自动运行状态，机组升速到运行速度；如何没有选择自动运行升速功能，则自动穿带控制完成，机组停车到零速。

[0048] 如图2所示，执行上述自动穿带控制方法的热轧平整分卷机组沿带钢输送顺序依次设开卷机、入口夹送辊、入口矫直机、平整机、出口强力矫直机、出口剪、张力夹送辊和卷取机，热轧平整分卷机组设有PLC，所述PLC输出驱动信号至热轧平整分卷机组每个设备。开卷机、入口夹送辊、入口矫直机、平整机、出口强力矫直机、出口剪、张力夹送辊和卷取机均设有编码器，所述编码器输出信号至PLC。

[0049] 开卷机、入口夹送辊、入口矫直机、平整机、出口强力矫直机、出口剪、张力夹送辊和卷取机前，以及卷取机的芯轴正上方均设有光栅，所述光栅均输出信号至PLC。卷取机钳口内安装压力检测装置，所述压力检测装置输出信号至PLC。

[0050] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。