连轧棒材倍尺飞剪的自动化控制

４９·　文章编号：１００２～６８８６（２００７）０］一００４９—０２　连轧棒材倍尺飞剪的自动化控制　罗字龙　，金玲　（１．南昌钢铁有限责任公司，江西　南昌　３３００１　２；２．江西蓝天学院公教部计算机教研室，江西　南昌　３３００９８）　摘要：本文介绍了南昌钢铁厂３０万吨棒材生产线倍尺飞剪的工艺特点、技术要求、系统工作原理及控制算法，并简要说明　了倍尺飞剪剪切优化的方法。　关键词：连轧棒材　倍尺剪切　倍尺长度　优化　Ｔｈｅ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　Ｔｈａｔ　Ｅｙｅｎ　Ｒｏｉｌｓ　ｏｎｅ　Ｔｉｍｅ　ｏｆ　Ｒｕｌｅｒｓ　ｏｆ　Ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｎｄ　Ｆｌｉｅｓ　ａｎｄ　Ｃｕｔｓ　ｉｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅ　ＬＵＯ　ＹＵ—ｌｏｎｇ，ＪＩＮ　Ｌｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｆｈｉｓ　ｔｅｘｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　Ｎａｎｃｈａｎｇ　ｓｔｅｅｌ　ｐｌａｎｔ　３００，０００　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｌｉｎｅ　ｔｉｍｅｓ　ｏｆ　ｒｕｌｅｒ　ｆｌｙ　ｃｒａ［ｔ　ｃｈａｒ　ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｔｈａｔ　ｃｕｔ　ａｎｄ　ｃｏｎｔ　ｒｏｌ　ａｌｇｏｒｉｔｈｉｎｓ，ａｎｄ　ｏｔｔｅ　ｔ１ｍｅ　ｏｆ　ｒｕｌｅｒｓ　ｏｆ　ｂｒｉｅｆ　ｉｌ　ｌｕｓｔｒａｔ｛ｏｎ　ｆｌｉｅｓ　ａｎｄ　ｓｈｅａｒｓ　ｔｈｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｏｐｔｉｍｉｚｅＫｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｏＩｌｉｎｇ　ｌｉｎｋ　ｃｌｕｂｂｅｄ　ｓｔｅｅｌ；ｓｅｖｅｒａｌｆｏｌｄ　ｃｕｔ；ｓｅｖｅｒａｌｆｏｌｄ　ｆｏｏｔ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　１　概况　５）控制准确，调整方便，可靠性高。　２、２倍尺飞剪的工作原理　南昌钢铁厂棒材生产线为单线全连续式，ｆ＿｝ｊ马鞍山钢　近年来倍尺飞剪在国外已被广泛采用，随着控制水平　铁研究设计总院设计．轧机终轧速度达ｌ８　ｍ／ｓ，该厂实际　的不断提高，倍尺飞剪埘高速棒、型材和低速大规格材都　年产量已达１００万吨，产品规格为≠ｌ２～≠３２　ＩＩ１ｒＤ＿棒材，产　较合适。　品大部分为带肋钢筋。≠１２、≠１４、≠１６带肋钢筋采用　线切　倍　飞剪的其¨Ｔ：作原理如下：剪机在得到上游方向热　分生产ｌ丁艺。整个轧线共安装了３套自动启停式飞剪，其　金属检测器的轧件头尾信号时，按预定剪切长度要求，经　中ｌ号、２号飞剪用来进行事故碎断和切头、切尾，控制系　定计算，并延时启动剪刀，起始位置由轴向定位系统确　统采用西门子ｓ７—４００ＰＩ　Ｃ集中控制，直流电机传动。３　定，并可调节。　号倍尺飞剪为刚转式、曲柄式组合飞剪，装有央送辊，便于　剪切是在升速过程中实现，根据前面机架测得的轧件　喂人棒材。剪切大规格产品时采用曲柄式剪头，剪切小规　速度，应使剪　启动到剪切位置时其线速度水平分量　格产品时通过更换剪头而实现同转式飞剪动作。由于原　略大于轧件速度　：，即Ｖ。一Ｖ　＋（０～１Ｏ％）Ｖ！。剪机启　设计存在一些不足，难于满足高速剪切的１一艺要求，后采　动加速度“和轧件速度　保持固定的２次关系：　用了北京钢铁研究设计总院设计的飞剪控制系统，最高理　“一Ｋ　（Ｋ为比例系数）　论剪切速度达到了２０　ｍ／ｓ，并具有优化剪切功能。　为实现剪切速度的同步（达不到该速度时，叠加给定　２倍尺飞剪的工艺特点　投入），剪刃起始位置定在距离剪切位９Ｏ。上。　剪切完成后由再生制动减速．定位脉冲编码器控制剪　２．１倍尺飞剪的技术要求　刃回复至初始位置．一次剪切过程结束。　在剪切轧件时，飞剪剪刃在轧件运动方向的分速度　２．３系统控制　应该与轧件运动速度　．相等或者稍大，　一（１～１．０３）　，　２．３．１倍尺飞剪系统控制原理图（见图１）　即应与同步速度进行剪切。Ｖ　不宜过大或过小。　在实际生产过程中，倍尺飞剪要满足以下的要求：　１）能剪切不同规格和不同定尺长度的产品，且能满足　定尺精度和剪切断面质量要求，轧件切口断面形状要好。　２）能满足轧机和机组生产率的要求。　３）具有切头、切尾和事故碎断功能，短尺料便于收集、　运输和利用。　４）便于上冷床的制动和冷却。　图１飞剪控制系统柜图　作者简介：罗宇龙（１９７８一），男．２０００年毕业于江西理工大学，现从事计算机、电气自动化应用及维护工作，助理工程师　收稿日期：２００６—７—２ｌ　维普资讯 http://www.cqvip.com

５０·　２．３．２飞剪控制系统配置组成　飞剪系统有一个高速计数模块来对剪前的成品机架　飞剪控制系统由起停式飞剪机、热金属检测器及脉冲　电机轴编码器的脉冲个数进行计数，通过检测单位时基下　编码器组成，其布置见图２。　‘　的脉冲数，来计算ｌＴ件运行的线速度Ｖ—ｆ＊ＬＰＰ，其中　厂一脉冲／秒。　３）定尺长度测量、剪切　通过输入对所需剪切工件的长度，ＰＩ　Ｃ将长度演化成　脉冲个数，ＰＬＣ高速计数模块检测轧件通过成品机架的脉　冲个数，当到达所需剪切的脉冲个数时，高计发出剪切信　号给轴定位模块，启动飞剪。飞剪在轴定位模块的控制下　进行定位控制。　注：１拌、２拌热探分两路，１路到计数器、１路到ＰＬＣ、　图２飞剪控制系统配置图　４）总长控制　总长Ｌ—Ｎ＊ＬＰＰ，其中～表示轧件总的脉冲个数。　３倍尺长度的控制　３．２倍尺长度的优化　倍尺剪切时棒材长度不可能正好是定尺长度的整数　飞剪系统的控制算法在ＰＩ　Ｃ上完成，主要包括倍尺　倍。同时，轧件长度是变化的，剪切前必须计算出预计的　长度的计算和倍尺长度的优化。　轧件总长度。标准倍尺（根据定尺长度和冷床条件）不难　３．１倍尺长度的计算　确定。优化的关键是对短倍尺和短尺棒材的处理。热金属　倍尺长度的计算主要包括长度控制计算和轧件头部　装置与倍尺飞剪之间的棒材长度预知，棒材尾部优化长度　位置跟踪，主要南以下几个部分组成：　在最后的１或２根上进行。这样，根据制动和输入系统，　１）脉冲当量测量　棒材才能合适地排在冷床上。通常，为保证生产平衡且便　脉冲测量有两种方法：　于定尺剪切，需确定最小倍尺长度，最小短尺长度应按国　方法一：辊径优先：以辊环为准，通过工作辊径计算脉　际确定的可交货的短尺长度。　冲当量。但这种测量方式有一定缺点，不能自适应辊径变　根据以上的一些条件制定如下优化原则：　化，在轧制过程中，南于轧辊磨损会出现现场使用的实际　１）倍尺长度大于最小倍尺长度，否则从前根标准倍尺　辊径与输入到ＰＩ　Ｃ的辊径大小不符，影响精度；另外１＝艺　上“借”１个或几个定尺长度。　计算、温度、工艺堆拉关系影响都会成为影响工作辊径的　２）短尺总是由导槽导至齿条式小冷床上冷却，根据冷　因素。　床条件选择最小上冷床长度。　测量公式：ＬＰＰ—ｒｒＤ／ｉ＊ＰＰＲ，其中ＬＰＰ为脉冲当　量，Ｄ为成品机架工作辊径，ｉ为成品机架速比，ＰＰＲ为成　４　结束语　品机架每转脉冲数（６００）。　倍尺飞剪技术已成功地运用于棒材生产中，该技术自　方法二：测量优先：在生产过程中，生产的工件作匀速　动化程度提高，调试方便可靠，能与现代化棒材生产相适　运动，在图２，Ｂ、Ｃ为工件线速度和头部位置检测，以及长　应。同时，该项技术还对检测、控制的准确性和可靠性及　度测量脉冲当量效验所必须设置传感器的安装位置　剪切的精度提出了更高的要　Ｊ　（ＨＭＤ　、ＨＭＤ：），通过两热探之间的长度Ｌ　及工件通过　两个热探时高速计数模块的计数～　，求得脉冲当量值：　参考文献　Ｉ，ＰＰ—Ｌ　ｆＮｌ　其中Ｌ　为热探ＨＭＤ　与ＨＭＤ　之间的距离，～　为　１李建设．中小型材成品飞剪优化倍尺剪切的研究．轧钢，１９９６、１６　轧件通过Ｌ　时高速计数模块检测的成品轧机的电机编码　（４）　３４～３６　器的脉冲个数。　２王琳．连轧棒材倍尺飞剪的优化．轧钢，２０００．１７（１）：３１～３３　２）轧件线速度测量　（上接第４８页）　价过程中保留了所有设计方案的评价信息，从而使设计方　２，且方案１为较好的设计方案，方案２为一般设计方案，　案的评价乃至选取更加科学、合理，且可推广应用于其它　故选方案１。　一些机械传动的方案设计的评判和优选中。　４　结束语　参考文献　将模糊重心评判方法用于带传动设计方案的优选评　判中，不但用定量的方式描述了各影响因素的作用，且评　１黄洪钟、模糊设计．北京：机械３－业出版社，１９９９　２何新贵．模糊知识处理的理论与技术，北京．国防３－业出版社，１９９５