专利名称：冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪刃位置自适应控制方法
技术领域：
本发明涉及冷轧连续处理线领域，特别是涉及一种冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪 刃位置自适应控制方法。
背景技术：
冷轧连续处理线机组工艺一般是原料卷先在入口段开卷、与前行带钢通过焊机进 行焊接后，进入工艺段进行处理，工艺处理完成后在出口段通过曲轴飞轮剪进行分切并由 卷取机卷成成品卷。
为了提高处理线的单位产能，保证连续处理线的工作稳定性，在处理线出口段通 常分别设置上下通道两台卷取机，以缩短处理线变换作业时间，增强作业连贯性，提高机械 设备利用效率。处理线出口段变换作业时，曲轴飞轮剪在前后带钢焊缝连接处对带钢进行 分切、取样，以使前行和后行带钢分别对应不同的卷取机，避免不同规格的带钢混卷，同时 对前后带钢分别剪取一定数量及长度的样本，便于对成品各项指标做检验评测。在这个过 程中，前行和后行带钢会一定的速度(通常为30m/min)保持前进，因此曲轴飞轮剪需要在 极短暂的时间内完成分切和数次采样动作，同时还要保证剪刃的动作不阻挡带钢的正常前 行。
如图1所示，曲轴飞轮剪正常工作时，首先启动皮带飞轮电机，控制系统给出一定 时间长度的电磁阀得电信号，让气动电磁阀2打开压缩空气管路，驱动气动离合器3结合及 气动制动器4打开，使得皮带飞轮I带动曲轴6旋转，曲轴6旋转时安装在上面的连杆带动 剪刃7上下移动，由此实现剪切动作。电磁阀失电以后，气动电磁阀2关闭压缩空气管路， 气动离合器3分离的同时气动制动器4抱死，曲轴6及其带动的剪刃7相应停止在某个位 置。前行带钢和后行带钢分别对应2号卷取机10和I号卷取机9。在单次剪切过程中，剪 刃7需要在极短时间内完成一次上下动作并回到原始位置，因此为了避免剪刃位置阻碍带 钢的正常行进，每次剪切动作完成后剪刃应尽量恢复到过钢面8高度以下位置。但是在曲 轴飞轮剪实际工作过程中，往往发现在预先调试好的气动电磁阀得电时长作用下，曲轴旋 转角度和剪刃高度逐渐偏离原始位置，并且渐续放大，最终导致剪刃位置高出过钢面太多， 阻挡带钢正常前行，引起出口段卡钢故障，造成生产线非正常停车。经过分析发现，这种情 况的产生通常由于与气动电磁阀得电时长相匹配的机械设备工作条件发生变化，使得新条 件下气动电磁阀得电时长与之无法适应。例如1、曲轴飞轮剪工作一定时间以后，制动器弹 簧疲劳老化，造成制动时间加长，减弱的制动力矩无法让曲轴角度回到零位位置；2、更换飞 轮皮带部件后，新旧皮带飞轮扭矩存在差异，导致在相同离合器接合时间内，曲轴的行程不 一致，曲轴角度位置出现偏差；3、曲轴轴承甘油润滑不足或更换新润滑剂后，曲轴的摩擦制 动力矩产生改变，在相同离合器接合时间内，曲轴的行程相应发生变化，曲轴最终停止位置 角度随之改变。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪刃位置自适应控制方法，使得曲轴飞轮剪的曲轴或剪刃在每次剪切动作之后始终保持在初始位置附近
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为一种冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪刃位置自适应控制方法，其特征在于它包括以下步骤
在曲轴飞轮剪的曲轴轴承上安装绝对值编码器，在对曲轴位置初始化标定完成后，曲轴飞轮剪开始工作，取曲轴旋转面上一点为固定点，确定初始化时该固定点的角度信息；
记录每次剪切完成时的绝对值编码器累计脉冲数量，计算当前曲轴旋转面上固定点的角度信息；
比较每次剪切完成时固定点的角度信息与初始化时该固定点的角度信息，调节气动电磁阀得电时长参数，控制下一次剪切过程中的离合器结合时间和制动器打开时间。按上述方案，将曲轴360度旋转面划分为若干个角度区间，并为每个区间设置对应的气动电磁阀得电信号时长；判断每次剪切完成时固定点的角度信息与初始化时该固定点的角度信息之差落入哪个角度区间，找出其对应的气动电磁阀得点信号时长，用于调节气动电磁阀得电时长参数。按上述方案，初始化时，取曲轴旋转面上角度信息为0度的点为固定点；将曲轴360度旋转面划分为10个角度区间,每个角度区间的间隔大小视曲轴装置的惯性力矩和制动器摩擦力而定。本发明的有益效果为1、可以降低因曲轴飞轮剪造成的生产线非正常停车故障率，提高生产线的生产效率采用本方法后，在冷轧连续处理线出口带钢进行连续分切和采样过程中，能够有效防止曲轴飞轮剪剪切完成时的剪刃位置高出机组过钢面，阻碍运行中带钢的正常前进，或者引起卡钢事故，进而造成生产线非正常停车。即使在运转过程中曲轴飞轮剪的外部运行工况或机械设备性能发生突变，控制系统也能够在较短的时间内迅速自动调整每次剪切完成时旋转曲轴的位置角度，使之不同的运行条件下剪刃高度位置始终低于过钢面，保证机组生产的运行连贯性，有效提高生产线的生产效率。经试验，该技术方案使得冷轧连续处理线出口段运行效率超过99. 9%，处理线出口段因曲轴飞轮剪处卡钢的非正常停车事故概率平均降低至0.5次/每万吨。2、能够减少曲轴飞轮剪的维护频率及维护调试工作量
采用本方法后，控制系统能够对曲轴飞轮剪的控制参数进行自动采集和自动优化，并且实现控制参数的自动预设定，将曲轴360度旋转面划分为若干个角度区间，并为每个区间设置对应的气动电磁阀得电信号时长，不需要调试维护人员进行反复测试和优化工作，避免了对设定值进行频繁的手动更改，同时也避免了调试维护人员手动输入引入的错误设定。在制动器弹簧老化、飞轮皮带更换等外部设备条件变化情况下，无须重新调校设备状态或者对控制系统参数进行再次初始化，控制系统能够根据新的运行工况自行调整控制参数，大大减少了设备和控制系统的维护需求。经试验，该技术方案使得冷轧连续处理线出口段电气及机械设备点检工人维护频率平均降低至I次/1000小时。3、初始化时，取曲轴旋转面上角度信息为0度的点为固定点，可便于计算；每个角度区间的间隔不同，视曲轴装置的惯性力矩和制动器摩擦力而定，使得控制更为合理。
4、本方法简单实用，硬件上只需在曲轴增加绝对值编码器采集信号即可，可在原 有系统中进行改进，兼容性高。
图1是曲轴飞轮剪设备组成示意图。
图2是曲轴旋转角度分区示意图。
图中1.皮带飞轮传动；2.气动电磁阀；3.气动离合器；4.气动制动器；5.编码 器；6.曲轴；7.剪刃；8.过钢面；9.1号卷取机；10. 2号卷取机。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。
本发明提供的冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪刃位置自适应控制方包括以下步骤 在曲轴飞轮剪的曲轴轴承上安装绝对值编码器，在对曲轴初始化标定完成后，曲轴飞轮剪 开始工作，取曲轴旋转面上一点为固定点，确定初始化时该固定点的角度信息；记录每次剪 切完成时的绝对值编码器累计脉冲数量，计算当前曲轴旋转面上固定点的角度信息；比较 每次剪切完成时固定点的角度信息与初始化时该固定点的角度信息，调节气动电磁阀得电 时长参数，控制下一次剪切过程中的离合器结合时间和制动器打开时间。
如图1所示，曲轴飞轮剪通常由皮带飞轮传动1、气动电磁阀2、气动离合器3、气动 制动器4、曲轴6和剪刃7等部件组成。曲轴飞轮剪控制系统通过信号控制气动电磁阀得失 电，进而控制制动器的开闭时刻和离合器的接触时间。气动电磁阀2得电时，气动制动器4 打开，气动离合器3接合，皮带飞轮传动I带动曲轴6旋转形成剪切动作。气动电磁阀2失 电时，气动离合器3分离，气动制动器4抱死，曲轴6因为气动制动器4的摩擦阻力停止旋 转，剪切动作停止，剪刃回到某一位置。为了保证带钢前行时不被曲轴飞轮剪的剪刃阻挡， 因此剪刃初始位置应当不高于机组的过钢面8，并且在每次剪切动作迅速完成后都能准确 回到过钢面高度以下。通常，在曲轴的一端轴承上装有绝对值型编码器，因此通过绝对值型 编码器的信号反馈，控制系统能够识别当前曲轴的旋转位置，进而记忆当前剪刃的高度位 置。
曲轴飞轮剪正常工作前，控制系统需要对曲轴角度和剪刃位置进行零位标定。标 定时，将曲轴飞轮剪的剪刃调整至略低于过钢面(约3-5_)，初始化当前绝对值型编码器， 并在控制系统中设置当前曲轴角度为O度，剪刃高度为0mm。
如图2所示，曲轴飞轮剪工作时，曲轴旋转一周为360度，带动剪刃完成一次剪切 动作。系统标定完成后，设曲轴O度位置点为A，因此每次剪切动作完成应尽量保证A点能 够停在O度位置附近(左右较小区间范围内)，才能使得曲轴带动的剪刃位置保持在Omm位 置上下，即低于机组过钢面。
本发明可以采用以下方法对曲轴上固定点角度位置进行计算在曲轴轴承上安装一个绝对值型编码器。系统标定完成后，绝对值型编码器的脉冲信 号计数为初始化O;曲轴旋转时，控制系统实时接收绝对值型编码器发送的脉冲信号并累 计其数量。设编码器每旋转一周产生的脉冲信号数量为N，那么当控制系统中累计接收到的 编码器脉冲信号数量为P时，A点所对应的角度C由下面公式可以计算得出C = Remainde [P / (N x 360)](I),
其中Remainder []表示对其括号里面的运算结果取余数。假定绝对值型编码器的分辨率为单圈8192个脉冲，即编码器跟随曲轴轴承每转动一圈会相应产生8192个脉冲计数信号，N=8192。那么当控制系统中累计接收到的编码器脉冲信号数量为P=20490时， P/zV=20490/8196 = 2 + 0.5>
P/N的余数为0. 5，所以此时旋转曲轴上A点的角度可以得出为
C = 0.5x360=180°本发明可以采用以下方法对控制系统参数进行自适应调节
如表I所示，将曲轴360度旋转面划分为编号1-X的10个角度区间。考虑到曲轴装置的惯性力矩和制动器摩擦力，每个区间的范围设定为大小不等的角度差值，并为每个区间设置对应的气动电磁阀得电信号时长。当曲轴上某一点位置落入编号1-X的任一角度区间时，给定当前区间的气动电磁阀得电信号时长，那么在曲轴下一次动作完成时，这一点能够准确回到0度位置左右的范围，进而使得剪刃的剪切停止位置始终在0_上下较小的范围内波动。
系Ite号I角度范围I角度差值I得电信号给定时长
权利要求
1.一种冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪刃位置自适应控制方法，其特征在于它包括以下步骤 在曲轴飞轮剪的曲轴轴承上安装绝对值编码器，在对曲轴位置初始化标定完成后，曲轴飞轮剪开始工作，取曲轴旋转面上一点为固定点，确定初始化时该固定点的角度信息； 记录每次剪切完成时的绝对值编码器累计脉冲数量，计算当前曲轴旋转面上固定点的角度信息； 比较每次剪切完成时固定点的角度信息与初始化时该固定点的角度信息，调节气动电磁阀得电时长参数，控制下一次剪切过程中的离合器结合时间和制动器打开时间。
2.根据权利要求1所述的冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪刃位置自适应控制方法，其特征在于将曲轴360度旋转面划分为若干个角度区间，并为每个区间设置对应的气动电磁阀得电信号时长；判断每次剪切完成时固定点的角度信息与初始化时该固定点的角度信息之差落入哪个角度区间，找出其对应的气动电磁阀得点信号时长，用于调节气动电磁阀得电时长参数。
3.根据权利要求2所述的冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪刃位置自适应控制方法，其特征在于初始化时，取曲轴旋转面上角度信息为O度的点为固定点；将曲轴360度旋转面划分为10个角度区间，每个角度区间的间隔大小视曲轴装置的惯性力矩和制动器摩擦力而定。
全文摘要
本发明提供冷轧连续处理线曲轴飞轮剪剪刃位置自适应控制方法，包括以下步骤在曲轴飞轮剪的曲轴轴承上安装绝对值编码器，在对曲轴初始化标定完成后，曲轴飞轮剪开始工作，取曲轴旋转面上一点为固定点，确定初始化时该固定点的角度信息；记录每次剪切完成时的绝对值编码器累计脉冲数量，计算当前曲轴旋转面上固定点的角度信息；比较每次剪切完成时固定点的角度信息与初始化时该固定点的角度信息，调节气动电磁阀得电时长参数，控制下一次剪切过程中的离合器结合时间和制动器打开时间。本方法可以降低因曲轴飞轮剪造成的生产线非正常停车故障率，提高生产线的生产效率；减少曲轴飞轮剪的维护频率及维护调试工作量。
文档编号B21B37/00GK102989782SQ20121045459
公开日2013年3月27日 申请日期2012年11月14日 优先权日2012年11月14日
发明者丁炜, 刘桂刚, 卢家斌 申请人:中冶南方(武汉)自动化有限公司