专利名称：一种用于线材连轧的活套控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及线材连轧技术，具体地说是一种能有效减小活套 起套超调量的线材连轧的活套控制装置。
背景技术：
连轧生产线的生产过程是这样的钢坯经加热炉加热到1100度 后，依次通过粗轧、中轧、精轧10个以上轧机的轧制后成为线材成 品。为了避免在轧制过程中相邻两个机架之间因拉钢而影响线材的质 量，通常在精轧各机架间加装活套装置。以往的活套控制方法在起套 过程中经常出现较大超调量，从而影响了正常咬钢，使整根钢料报废。
实用新型内容
为了克服以往活套控制的不足之处，本实用新型提供了 一套针对 活套的新的控制装置，目的在于能够有效减小活套起套时的超调量。 本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的 本实用新型包括第一、二轧机及活套扫描器、超套传感器、起套 辅助气缸和导向轮，其中活套扫描器位于第一、二札机之间活套起 套最高点位置的上方，活套扫描器通过屏蔽双绞线与可编程控制器相 连；起套传感器设在第二轧机的出口端；起套辅助气缸位于第一轧机 的出口端；在第一轧机与第二轧机之间分别靠近轧机的位置设有导向 轮。
其中所述可编程控制器上插有模拟量输入模块、数字量输入模 块、数字量输出模块及模拟量输出模块，活套扫描器通过屏蔽双绞线 与模拟量输入模块相连；起套传感器为热金属检测器，通过电缆与数 字量输入模块相连；起套辅助气缸通过电缆与数字量输出模块相连。
本实用新型的优点与积极效果为
本实用新型结构简单、使用方便、能够有效提高轧制过程中的咬 钢成功率及线材的轧制质量。
图i为本实用新型的结构示意图2为本实用新型的电气原理图3为本实用新型的起套轧机升速曲线图4为本实用新型可编程控制器的程序流程图。
具体实施方式
用于线材连轧的活套控制方法用位于相邻两架轧机间的导向轮 6引导线材进入轧机，设在第二轧机2出口处的起套传感器4检测线 材头部到达信号并发出起套命令，通过起套辅助气缸5平稳起套，釆 用可编程控制器8按照计算的轧机升速曲线参数调节轧机的速度并 控制起套辅助气缸5的伸出执行起套；起套完成后，再通过闭环PID 数字控制算法调节轧机的速度来控制活套的高度。由于闭环PID控制 时，活套的实际高度等于或接近于设定的活套高度，因此，活套控制 的超调量非常小，从而有效提高了咬钢的成功率。
如图4所示，所述可编程控制器程序流程为
首先初始化参数两个导向轮之间的距离L=2400 (mm),第一轧 机起套前的速度Vl=8. 5 (m/s),起套速度V2=8. 65 (m/s),起套加速度 a=l. 5(m/s2),速度转换系数K,程序扫描周期Ts=0. 005 (s),升速曲 线时间1=0;设定活套高度11=400 (醒)；判断起套传感器是否有信号， 若结果为是，则继续执行下一步骤，否则结東程序；计算活套构成的 圆弧半径R=(4*H2+L2)/(8*H)=3800 (mm);计算活套构成的圆弧长度 m=2*R*arcsin(L/(2*R))=2440. 56 (mm); 计算活套超出量 S=m-L=40. 56 (腿)；计算升速曲线参数升速时间 Ta=(V2-Vl)/a=0. l(s),保持V2速度时间Tb=S/(V2-V1) -Ta=0.167(s);控制起套辅助气缸伸出；计算升速曲线时间t=t+Ts; 计算电机速度控制量u;当t<Ta时，u-"(Vl+a承t);当Ta<=t<( Ta+Tb) 时，u=K*V2;当(Ta+Tb) <=t<(Ta+2*Tb)时，u=K* (V2-a*t);输出控 制量u;判断t是否大于Ta+2"b,若结果为否，则返回到计算升速 曲线时间t-t+Ts,否则继续执行下一步骤；读取活套高度反馈值Hf; 计算活套高度误差e=H-Hf;根据数字PID算法，计算控制量n并输出 控制量u;判断钢料是否轧制完毕，若结果为否，则返回到读取活套 高度反馈值Hf,否则继续执行下一步骤。控制起套辅助气缸回縮；程 序结東。
本实用新型所用装置，如图1及图2所示，包括第一、二札机l、 2及活套扫描器3、超套传感器4、起套辅助气缸5和导向轮6，其中 活套扫描器3位于第一、二轧机l、 2之间，其上的镜头对准活套起 套时最高点位置的上方；起套传感器4设在第二轧机2的出口端；起 套辅助气缸5位于第一轧机1的出口端；在第一轧机1与第二轧机2 之间分别靠近轧机的位置设有导向轮6，两个导向轮6之间的距离为 L，导向轮的作用是保证线材能够以垂直于第二轧机2转动轴的方向 进入，这样就保证了线材能够顺利的进入第二轧机2。可编程控制器8,其底板上插有模拟量输入模块9、数字量输入模块10、数字量输 出模块11及模拟量输出模块12。起套传感器4为热金属检测器，通 过电缆与数字量输入模块10的第一通道相连。活套扫描器3是一种 能够检测活套高度的传感器，并能够将测量值转换成标准4 20mA信 号，其输出端通过屏蔽双紋线与模拟量输入模块9的第一通道相连。 起套辅助气缸5为电磁阀控制的气动元件，其上的电磁闽通过电缆与 数字量输出模块11的第一通道相连。伺服驱动器7,其上的模拟量 输入接口通过屏蔽双绞线与模拟量输出模块12的第一通道相连，其 输出端与第一轧机1的电机相连。
由本实用新型结构看其控制过程
首先启动第一轧机1及第二轧机2，可编程控制器8的模拟量输 出模块9通过伺服驱动器7控制第一轧机1的速度为VI，线材在加 热炉中被加热到IIO(TC后，依次通过初轧、中轧，当线材到达精轧 区并通过第一轧机1及第二轧机2到达起套传感器4时，起套传感器 4的状态由0变为1。可编程控制器8通过数字量输入模块IO检测到 起套传感器4的状态变化后，按照设定的活套高度H计算起套电机速 度曲线，并按计算的起套电机速度曲线通过模拟量输出模块12驱动 伺服驱动器7来控制第一轧机1的电机升速，同时通过数字量输出模 块ll控制起套辅助气缸5伸出。由于第一轧机1的电机升速后，通 过第一轧机1的线材的秒流量大于通过第二轧机2的线材的秒流量， 因此，在第一轧机l与第二轧机2之间，出现了一个线材的活套。当 按照计算的起套速度曲线升速后，活套的高度等于或接近于设定的活 套高度，此时读取活套扫描器3测量值(活套的高度)作为活套高度 闭环PID数字控制算法的反馈值，以可编程控制器8设定的活套高度 作为给定值，由给定值与反馈值的差值作为误差，经数字PID控制算 法计算并控制第一轧机1的速度。这样就完成了由起套到稳套的平稳 过渡，从而避免了活套高度控制上出现的超调。
权利要求1.一种用于线材连轧的活套控制装置，其特征在于包括第一、二轧机(1、2)及活套扫描器(3)、超套传感器(4)、起套辅助气缸(5)和导向轮(6)，其中活套扫描器(3)位于第一、二轧机(1、2)之间活套起套最高点位置的上方，活套扫描器(3)通过屏蔽双绞线与可编程控制器(8)相连；起套传感器(4)设在第二轧机(2)的出口端；起套辅助气缸(5)位于第一轧机(1)的出口端；在第一轧机(1)与第二轧机(2)之间分别靠近轧机的位置设有导向轮(6)。
2. 按权利要求1所述的用于线材连轧的活套控制装置，其特征 在于所述可编程控制器(8)上插有模拟量输入模块(9)、数字量 输入模块(IO)、数字量输出模块(11)及模拟量输出模块(12),活 套扫描器(3)通过屏蔽双绞线与模拟量输入模块(9)相连。
3. 按权利要求2所述的用于线材连轧的活套控制装置，其特征 在于所述起套传感器(4)为热金属检测器，通过电缆与数字量输 入模块(10)相连。
4. 按权利要求2所述的用于线材连轧的活套控制装置，其特征在于所述起套辅助气缸(5)通过电缆与数字量输出模块(11)相 连。
专利摘要本实用新型涉及线材连轧技术，具体地说是一种能有效减小活套起套超调量的线材连轧的活套控制装置，包括第一、二轧机及活套扫描器、超套传感器、起套辅助气缸和导向轮，其中活套扫描器位于第一、二轧机之间活套起套最高点位置的上方，起套传感器设在第二轧机的出口端；起套辅助气缸位于第一轧机的出口端；在第一轧机与第二轧机之间分别靠近轧机的位置设有导向轮；可编程控制器上插有模拟量输入、输出模块及数字量输入、输出模块，活套扫描器通过屏蔽双绞线与模拟量输入模块相连；起套传感器为热金属检测器，通过电缆与数字量输入模块相连；起套辅助气缸通过电缆与数字量输出模块相连。本实用新型具有结构简单、使用方便等特点。
文档编号G05B19/05GK201143518SQ20072018532
公开日2008年11月5日 申请日期2007年12月28日 优先权日2007年12月28日
发明者勃 史, 吴景辉, 军 朱, 荣胜波 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所