智能控制器在热卷箱开卷臂的设计实现

摘 要：热卷箱开卷要求非常严格，控制精度高，稍有问题就导致堆钢，本文正是根据HMD的检测信号结合卷径准确计算来实现开卷臂的正常动作，对于控制参数采用智能自学习库自动调整,保证了设备的正常运行和良好的卷形。该技术对于热轧热卷箱的控制设计有很高的参考和应用价值。关键字：带钢跟踪 尾部定位[b][align=center]Intelligence controller design and application of the peeling system about hot coil boxLi Ying[/align][/b]Abstract: The hot coil box has very high standard for the control. If we have troubles then it is easily to pile steel. The paper designs the speed matching by exact calculate according to the measure result of HMD. We design the control data change automation by intelligence database. So the equipment run normal and the coil shape is good. The technology has important values for the coil box design and application of hot steel making.Keywords: Strip steel monitor Tail control1.简述　　莱钢1500mm轧机热卷箱是轧制过程中的一个中间设备，有输送热带钢直接进行连轧的作用。中间坯还在粗轧机里时就开始卷取，热卷箱将钢坯以高速从粗轧机移送出来，然后以低速开卷到精轧机里，热卷箱在卷取过程中能减少中间坯热辐射的表面区域，即开卷了的中间坯具有与被卷取时相同的温度，起到保持温度和缩短辊道长度的功能。带钢经过热卷箱卷曲、再开卷可减少带钢头部和尾部的温差，从而提高产品材料的均匀性。　　卷取的设置包括有：提升入口导槽、带卷成型辊、开卷机、1B托辊框架。开卷装置包括：2号及3号托辊框架，用于开卷、回缩开尾销和在隐藏位置的夹送辊。　　而开卷臂控制非常精密,稍有不适就容易导致堆钢,所以对它的精确控制和定位显得异常重要.2.控制系统　　热卷箱可以在直通方式下或卷取投入下运行。在任何运行模式下都应防止干涉，仪表失灵和单个动作操作控制可导致机械故障。在全部的位置控制回路里，都必须有事故保险装置，可在运行模式下发生作用。3开卷臂控制器的设计3.1 带钢跟踪　　热卷箱采用热金属检测器，检测带钢的头部和尾部以及带卷是否在热卷箱里。补偿速度的延时用于附加的带钢跟踪点的形成。热金属检测器的位置如图1所示:[align=center]图1 热金属检测器及它们的位置示意图[/align]　　图中符号含义如下:　　（HMD=热金属检测器）　　Coil box（热卷箱）15m HMD（HMD1），On表示带钢到达热卷箱，Off表示接近尾部。　　Coil box Entry （热卷箱入口）HMD（HMD2）为带卷直径计算和制动发出精确的头部及尾部跟踪点。　　Cradle Roll No.1（1号托辊）HMD（HMD3）表示一个带卷在卷取区。也生成了一个跟踪信号，用邻近的HMD信号和带卷直径计算，确定带卷在1号托辊上。　　Cradle Roll No.2/3（2/3号托辊）HMD（HMD4）表示带钢或带卷在开卷区，与邻近的HMD信号相结合，确定带卷的位置。　　Holdback Roll（开尾辊） HMD （HMD5）表示一个被移送的带卷在开尾辊处。　　Pinch Roll（夹送辊）HMD （HMD6）表示带钢在夹送矫直辊里。3.2 带卷直径计算　　下列公式用于计算带卷直径（mm）：　　带卷直径（mm）=SQRT（（（1+%空气）X 长度X厚度） / （π/4）+ D孔2）　　这里，SQRT表示开方，长度（mm）来自1号托辊转速计的计算值，厚度（mm）是中间坯的厚度，%空气是带卷圈之间的缝隙（默认的是3%=0.03，在人机界面设置屏里可调节）。D孔（mm）是假设的带卷眼直径，默认值是650mm（在控制器中可调节）。3.3尾部定位实现　　尾部定位完成是根据带卷直径计算和HMD信号一起来控制实现的，一旦尾部定位结束，热卷箱控制由卷取开始向开卷功能转换[1]，这样开卷臂就能根据程序实现自动开卷，使钢卷自动完成开卷。实现的是自动开卷过程见图2:[align=center]图2：热卷箱自动开卷模式[/align]3.4 尾部停止控制　　当HMD1断开（OFF）时，而且在计算的速度补偿延时之后，CMSR（成卷主速度）从运行速度减速到稳定速度，为1.5米/秒2（可在控制器里调节），这样，在稳定速度时的参考值约是0.5 米/秒。当尾部以稳定速度通过HMD2时，就开始位置控制[2]，直到最终尾部停止。在达到低于0.5米/秒的速度之前，最高的减速率是1.5米/秒2（可在PLC程序里调节），然后，最高减速率调到0.25米/秒2（可在控制器里调节）。调节位置控制、稳定速度和减速率，使全部的带卷规格都在停止顺序过程中有恒定的尾部位置和稳定的带卷支撑。3.5尾部停止长度计算　　在中间坯尾部通过HMD2时，计算还要卷取的钢坯的长度。整个尾部停止的长度和稳定速度使得产生卷取装置的减速模式。热卷箱的操作者可以用从HMI设置屏得到的尾部偏移值调节尾部停止位置。偏移值直接加上总尾部长度。3.6 开卷臂工作方式　　开卷臂工作方式主要有三种方式自动模拟和手动，手动方式是在信号影响或者外部设备造成影响开卷臂动作，这样在手动方式下可以免除堆钢，利于生产的顺利进行。3.7 开卷器的速度控制[3]　　开卷器以快速20 o /秒移动直到接近带卷壁。开卷器降至快速度的50%，运行1秒以接触带卷，然后恢复快速度直到靠着机械止挡块的减慢点。4.自学习计算功能　　对于控制的参数建立数据库,本功能对数据库中的参数进行自学习计算，根据钢种、板厚、板宽来确定不同的自学习系数。　　自学习算法采用指数平滑法：　　　　β为要进行学习的模型系数，为此在计算机中设有自学习表，在轧制第n根钢时自学习表中存储的系数称为。在对第n根钢进行设定时模型将从自学习表中取出并采用此值，当第n根钢进入精轧机组后通过实测轧制力、温度、厚度等可推算出此系数的实测值，当与有差异时表明设定有误差，为此利用此新的信息对进行递推修正（学习），求出存回到自学习表中（用替代）以便第n+1根钢（即下支钢）计算时采用。5.结论　　由于系统采用了智能的开卷臂控制，自投运以来设备运行良好，很少出现堆钢现象，系统稳定可靠,故障率低,创造了很大的经济效益。参考文献：　　[1] 陈守仁.工程检测技术.北京:中央广播电视大学出版社,1996　　[2] 王有铭,簏守礼,韦光.控制轧制.北京:冶金工业出版社,1986　　[3] 喻士林等.电气传动自动化技术手册.北京:机械工业出版社,1992