专利名称：机械压下式板材矫正机控制系统以及控制方法
技术领域：
本发明涉及板材矫直机，特别是有关于机械压下式板材矫正机的控制系统以及控制方法。
背景技术：
现有的金属板材生产和加工企业,例如钢铁中板厂、有色金属生产企业和机械类等工厂，一般都要用到板材矫正机。待加工的板材通过板材矫正机转动的上、下工作辊后，能够使得板材的表面平整度有效改善。在这个工艺过程中，矫正机上、下工作辊辊缝的控制是一个重要的工作。现有的矫正机设备，辊缝控制一般由操作工手动调整，不仅要求操作人员有丰富的经验，而且由于机械的惯性一般难以把握，往往需要多次反复试验和调整，从而导致生产效率降低、易发生误操作、板材矫直效果不理想、设备故障率和能耗增加等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械压下式板材矫正机控制系统以及控制方法，用以解决现有的板材矫正机，其辊缝通过操作人员手动进行调整，需要多次反复试验和调整，从而导致生产效率降低、易发生误操作、板材矫直效果不理想、设备故障率和能耗增加的问题。本发明的机械压下式板材矫正机控制系统，包括，至少一压下机构用于带动该矫正机的工作辊运动，以调整该矫正机的工作辊的辊缝，其中，至少一传感器，设置在该矫正机的工作辊的辊缝处，用于感测该工作辊的辊缝的实际值；一可编程逻辑控制器，能够获得和处理该至少一传感器的信号；至少一电机，与该至少一压下机构一一对应，用于控制该至少一压下机构运动；该可编程逻辑控制器将该工作辊的辊缝的实际值与辊缝的目标值进行比较和判断，并对该至少一电机进行控制。本发明的机械压下式板材矫正机的控制方法，通过压下机构带动该矫正机的工作辊运动，以调整该矫正机的工作辊的辊缝，该控制方法包括获取该工作辊的辊缝的实际值；通过变频器控制该电机；判断工作辊的辊缝的目标值是否大于该实际值；当该目标值大于该实际值时，该压下机构上升，并进行如下动作该目标值减该实际值的差与一第一值进行比较；如该目标值减该实际值的差大于该第一值，判断该目标值减该实际值的差是否大于或等于一第二值；如该目标值减该实际值的差大于或等于该第二值，则该变频器进行快速调整，如该目标值减该实际值的差小于该第二值，则该变频器进行慢速调整；如该目标值减该实际值的差小于等于该第一值，则控制该变频器使能断开；当该目标值小于该实际值时，该压下机构下降，并进行如下动作该实际值减该目标值的差与一第一值进行比较；如该实际值减该目标值的差大于该第一值，判断该实际值减该目标值的差是否大于或等于一第二值；如该实际值减该目标值的差大于或等于该第二值，则变频器进行快速调整，如该实际值减该目标值的差小于该第二值，则变频器进行慢速调整；如该实际值减该目标值的差小于等于该第一值，则控制该变频器使能断开；当该目标值等于该实际值时，该压下机构停止。综上所述，本发明通过设置将理想状态下的进出料两侧工作辊辊缝的目标值，与实时状态下进出料两侧工作辊辊缝的实际值进行比较，根据比较结果通过电机对压下机构的运动进行控制，以动态调整进出料两侧工作辊辊缝值，也就实现了通过电气控制的方式调整进出料两侧工作辊辊缝值，解决了现有的板材矫正机，需要操作人员手动进行调整，需要多次反复试验和调整原因，从而导致生产效率降低、易发生误操作、板材矫直效果不理想、设备故障率和能耗增加的问题。
图I为本发明机械压下式板材矫正机控制系统第一实施例的模块图；图3为本发明机械压下式板材矫正机控制系统第三实施例的模块图；图4所示为本发明机械压下式板材矫正机的控制方法的流程图；图5所示为本发明机械压下式板材矫正机的另一控制方法的流程图。
具体实施例方式图I为本发明机械压下式板材矫正机控制系统第一实施例的模块图，如图I所示，本实施例机械压下式板材矫正机控制系统包括可编程逻辑控制器I (Programmable LogicController，简称PLC)，变频器2、电机3、压下机构5、工作辊9以及传感器4。在实际中，一般矫正机进料侧和出料侧会各安装一对工作辊，两对工作辊的辊缝各通过一压下机构调整，两压下机构各通过一变频器和一电机驱动，由于进料侧的工作辊和出料侧的工作辊驱动结构和方式类似，故第一实施例仅以一侧为例。简述第一实施例的机械压下式板材矫正机控制系统的具体实现方式。PLCl分别连接变频器2以及传感器4，变频器2连接电机3，电机3的输出轴连接压下机构5，压下机构5连接工作辊9，传感器4设置在工作辊9的辊缝处。传感器4用于感测工作辊9辊缝的实际值。电机3用于控制压下机构5运动。PLCl能够获得传感器4传送的辊缝的实际值，并将实际值与一工作辊9辊缝的目标值进行比较，根据比较的结果，PLCl对变频器2发送控制指令，使得变频器2控制电机3的运转。电机3的输出轴带动压下机构5运动，压下机构5用于带动工作辊9运动，以调整矫正机的工作辊9的辊缝。在第一实施例中，对于机械压下式板材矫正机控制系统的结构进行了描述，在第二实施例中，将对于实际中一般使用的本发明机械压下式板材矫正机控制系统的结构，进行进一步细化的描述。图2为本发明机械压下式板材矫正机控制系统第二实施例的模块图，本实施例中，控制系统对出料侧的工作辊的辊缝以及进料侧的工作辊的辊缝进行调整，因此，电机、变频器以及压下机构的数量为两个。如图2所示，进一步包括变频器12、电机13、压下机构15、工作辊19以及传感器14。PLCl分别连接变频器12和变频器2以及传感器14和传感器4。变频器2连接电机3，电机3的输出轴连接压下机构5，压下机构5连接工作辊9，传感器4设置在工作辊9的辊缝处。变频器12连接电机13，电机13的输出轴连接压下机构15，压下机构15连接工作辊19，传感器14设置在工作辊19的辊缝处。传感器14用于感测工作辊19辊缝的实际值。电机13用于控制压下机构15运动。PLCl能够获得传感器14传送的辊缝的实际值，并将实际值与一工作辊19辊缝的目标值进行比较，根据比较的结果，PLCl对变频器12发送控制指令，使得变频器12控制电机13的运转。电机13的输出轴带动压下机构15运动，压下机构15用于带动工作辊19运动，以调整矫正机的工作辊19的辊缝。工作辊19与工作辊9分别作为进料侧以及出料侧的工作辊。传感器4以及传感器14可以各有一个，也可以进一步细化为多个，以提高测量数据的准确性。其中，工作辊9以及工作辊19可以根据工艺需求单独调整或同时调整。例如，需要调整工作辊9时，即运行变频器2。但更多的情况是，工作辊9与工作辊19的辊缝需同时调整。调整过程需要PLCl程序控制相应的变频器运行。图3为本发明机械压下式板材矫正机控制系统第三实施例的模块图，如图3所示，第三实施例仅以出料侧或进料侧一侧为例，本实施例机械压下式板材矫正机控制系统包括PLC1，变频器2、电机3、压下机构5、工作辊9、传感器4、工控机8、上限位联锁装置7以及下限位联锁装置6。其中，可以在出料侧以及进料侧各设置一对上限位联锁装置7以及下限位联锁装置6。
下面简述第三实施例的机械压下式板材矫正机控制系统的具体实现方式。PLCl分别连接变频器2、传感器4、工控机8、下限位联锁装置6以及上限位联锁装置7，变频器2连接电机3，电机3的输出轴连接压下机构5，压下机构5连接工作辊9，传感器4设置在工作辊9的辊缝处。传感器4用于感测工作辊9辊缝的实际值。电机3用于控制压下机构5运动。PLCl能够获得传感器4传送的辊缝的实际值，并将实际值与一工作辊9辊缝的目标值进行比较，根据比较的结果，PLCl对变频器2发送控制指令，使得变频器2控制电机3的运转。电机3的输出轴带动压下机构5运动，压下机构5用于带动工作辊9运动，以调整该矫正机的工作辊9的辊缝值。上限位联锁装置7设置在工作辊9辊缝的上极限位处，用于在工作辊9到达上极限位后，控制变频器2的使能断开；下限位联锁装置6设置在工作辊9辊缝的下极限位处，用于在工作辊9到达下极限位后，控制变频器2的使能断开。其中，上述实施例的传感器4可以为磁致伸缩位移传感器。其中，从工控机等HMI设备键入进料侧以及出料侧工作棍的辊缝的目标值后，发出辊缝自动调整指令，进料侧以及出料侧的变频器各自驱动进出料两侧辊缝调整电机，将进出料两侧辊缝值调整到所需的目标值。下面简述本发明机械压下式板材矫正控制系统的控制过程。以第三实施例的机械压下式板材矫正控制系统为例，并对工作辊9进行调整，如图3所示。工控机8向PLCl提供工作辊9辊缝的目标值，即实际所希望调整的理想位置。PLCl获取传感器4的工作辊9辊缝的实际值；PLCl的控制程序判断工作辊9辊缝的目标值是否大于工作辊9辊缝的实际值；当目标值大于实际值时，将目标值减实际值的差与第一值进行比较，第一值是变频器2是否使能的分界值。如目标值减实际值的差小于等于第一值，则控制变频器2使能断开；如目标值减实际值的差大于第一值，则继续判断目标值减实际值的差是否大于或等于第二值，第二值是变频器2控制电机3快速运转和慢速运转的分界值。如目标值减实际值的差大于或等于第二值，则变频器2控制电机3快速调整压下机构5，如目标值减实际值的差小于第二值，则变频器2控制电机3慢速调整压下机构5。
当目标值小于实际值时，实际值减目标值的差与第一值进行比较。如实际值减目标值的差小于等于第一值，则控制变频器2使能断开。如实际值减目标值的差大于第一值，判断实际值减目标值的差是否大于或等于第二值；如实际值减目标值的差大于或等于第二值，则变频器2进行快速调整，如实际值减目标值的差小于第二值，则变频器2进行慢速调整；当目标值大于实际值，且目标值减实际值的差小于等于第一值，则控制变频器2使能断开，且压下机构5靠惯性上升并准确定位；当目标值小于实际值，且实际值减目标值的差小于等于第一值，则控制变频器2使能断开，且压下机构5靠惯性下降并准确定位。其中，上述的第二值一般为第一值的5-20倍，例如第一值为O. Imm,第二值为
I.5mm。对于一种较优的实施方式，参考图2，在PLCl的控制程序在工作过程中，还可以进 行如下判断判断工作辊9辊缝目标值和工作辊19辊缝目标值的差或工作辊9辊缝实际值和工作辊19辊缝实际值的差是否大于或等于第三值，如进料侧的辊缝的目标值与出料侧的辊缝的目标值的差的绝对值，大于或等于第三值，则控制该变频器2和变频器12使能断开；如进料侧的辊缝的实际值与出料侧的辊缝的实际值的差的绝对值，大于或等于第三值，则控制该变频器2和变频器12使能断开；其中，第三值是与矫正机的工作辊辊缝最大倾动量有关的机械工艺参数，不同规格和不同应用场合的矫正机，该参数亦不同。对于小型矫正机第三值一般为4-6mm，对于大中型矫正机第三值一般为6-15mm。图4所示为本发明机械压下式板材矫正机的控制方法的流程图。如图4所示，本发明一种机械压下式板材矫正机的控制方法，通过压下机构带动工作辊运动，以调整该矫正机的工作辊的辊缝，该控制方法包括SlOl获取工作辊辊缝的实际值；S102将工作辊的辊缝的实际值与辊缝的目标值进行比较和判断，并通过一电机驱动矫正机的压下机构。图5所示为本发明机械压下式板材矫正机的另一控制方法的流程图，并通过变频器对电机进行转速控制，如图5所示，在上述事实例中的步骤S 102将工作辊的辊缝的实际值与辊缝的目标值进行比较和判断，并通过一电机驱动矫正机的压下机构，本实施例可以具体通过如下方式实现S1001判断工作辊辊缝目标值的差或工作辊辊缝实际值的差是否大于或等于第三值，如进料侧的辊缝的目标值与出料侧的辊缝的目标值的差的绝对值，大于或等于第三值，执行步骤S1002 ;如进料侧的辊缝的实际值与出料侧的辊缝的实际值的差的绝对值，大于或等于第三值，执行步骤S1002。S1002控制变频器使能断开；S1003判断工作辊辊缝的目标值是否大于工作辊辊缝的实际值，当目标值大于实际值时，执行步骤S1004 ;当目标值小于实际值时，执行步骤1005 ;当目标值等于实际值时，执行步骤1002 ；S1004目标值减实际值的差与一第一值进行比较，第一值是变频器是否使能的分界值。如目标值减实际值的差小于等于第一值，则执行步骤S1002 ;如目标值减实际值的差大于第一值，则执行步骤S1006 ；S1005实际值减目标值的差与一第一值进行比较，如实际值减目标值的差小于等于第一值，则执行步骤S1002 ;如目标值减实际值的差大于第一值，则执行步骤S1007 ；S1006判断目标值减实际值的差是否大于或等于第二值，第二值是变频器控制电机快速运转和慢速运转的分界值。如目标值减实际值的差大于或等于第二值，则执行步骤S1010，否则，执行步骤SlOll ；S1007判断实际值减目标值的差是否大于或等于第二值，如实际值减目标值的差大于或等于第二值，则执行步骤S1008 ;否则，执行步骤S1009 ；S1008变频器控制电机快速调整，带动压下机构快速下降；
S1009变频器控制电机慢速调整，带动压下机构慢速下降；S1010变频器控制电机快速调整，带动压下机构快速上升；SlOll变频器控制电机慢速调整，带动压下机构慢速上升。其中，步骤1002在控制变频器使能断开后，压下机构靠惯性上升或下降，这样在矫正机的工作辊的辊缝快到到目标值时，能够依靠惯性使得其实际值进一步接近或准确达到目标值。其中，上述的第二值一般为第一值的5-20倍，其中，第三值，对于小型矫正机第三值一般为4-6mm,对于大中型矫正机第三值一般为6_15mm。综上所述，本发明通过设置将理想状态下的进出料两侧工作辊辊缝的目标值，与实时状态下进出料两侧工作辊辊缝的实际值进行比较，根据的比较结果通过电机对压下机构的运动进行控制，以动态调整进出料两侧工作辊辊缝值。也就实现了通过电气控制的方式调整进出料两侧工作辊辊缝值，解决了现有的板材矫正机，需要操作人员手动多次反复试验和调整原因，从而导致生产效率降低、易发生误操作、板材矫直效果不理想、设备故障率和能耗增加的问题。虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在所附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为所附权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种机械压下式板材矫正机控制系统,包括，至少一压下机构用于带动该矫正机的工作辊运动，以调整该矫正机的工作辊的辊缝，其特征在于， 至少一传感器，设置在该矫正机的工作辊的辊缝处，用于感测该工作辊的辊缝的实际值； 一可编程逻辑控制器，能够获得和处理该至少一传感器的信号； 至少一电机，与该至少一压下机构一一对应，用于控制该至少一压下机构运动； 其中，该可编程逻辑控制器将该工作辊的辊缝的实际值与辊缝的目标值进行比较和判断，并对该至少一电机进行控制。
2.如权利要求I所述的控制系统，其特征在于，该至少一压下机构的数量为两个，用于分别带动该矫正机的进料侧的工作辊以及出料侧的工作辊运动，以分别对应调整该矫正机的进料侧的工作辊及出料侧的工作辊的辊缝； 至少两传感器，至少一该传感器设置在该矫正机的进料侧工作辊辊缝处，至少一该传感器设置在该矫正机的出料侧工作辊辊缝处，用于分别感测该进料侧的工作辊及出料侧的工作辊的辊缝的实际值； 至少一电机的数量为两个，用于分别控制该两压下机构运动。
3.如权利要求I所述的控制系统，其特征在于，还包括至少一变频器，该至少一变频器与该可编程逻辑控制器连接，该至少一变频器与该至少一电机一一对应连接；该变频器能够接收该可编程逻辑控制器的控制指令，以控制对应连接的该电机。
4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，该可编程逻辑控制器将该工作辊的辊缝的实际值与辊缝的目标值进行比较和判断，并对该至少一电机进行控制，包括 确定该至少一变频器中所要调整的至少一变频器； 判断该目标值是否大于该实际值； 当该目标值大于该实际值时，该压下机构上升，并进行如下动作 该目标值减该实际值的差与一第一值进行比较； 如该目标值减该实际值的差大于该第一值，判断该目标值减该实际值的差是否大于或等于一第二值；如该目标值减该实际值的差大于或等于该第二值，则该所要调整的至少一变频器进行快速调整，如该目标值减该实际值的差小于该第二值，则该所要调整的至少一变频器进行慢速调整；以及 如该目标值减该实际值的差小于等于该第一值，则控制该所要调整的至少一变频器使能断开； 当该目标值小于该实际值时，该压下机构下降，并进行如下动作 该实际值减该目标值的差与一第一值进行比较； 如该实际值减该目标值的差大于该第一值，判断该实际值减该目标值的差是否大于或等于一第二值；如该实际值减该目标值的差大于或等于该第二值，则该所要调整的至少一变频器进行快速调整，如该实际值减该目标值的差小于该第二值，则该所要调整的至少一变频器进行慢速调整；以及 如该实际值减该目标值的差小于等于该第一值，则控制该所要调整的至少一变频器使能断开；以及 当该目标值等于该实际值时，该压下机构停止。
5.如权利要求I所述的控制系统，其特征在于，还包括一工控机，用于向该可编程逻辑控制器提供控制程序，并向该可编程逻辑控制器传送该目标值。
6.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，如进料侧的工作辊的辊缝的目标值与出料侧的工作辊的辊缝的目标值的差的绝对值，大于或等于一第三值，则控制所有该变频器使能断开；如进料侧的工作辊的辊缝的实际值与出料侧的工作辊的辊缝的实际值的差的绝对值，大于或等于该第三值，则控制所有该一变频器使能断开。
7.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于，当该目标值大于该实际值且该目标值减该实际值的差小于等于该第一值，则控制该所要调整的至少一变频器使能断开，且该压下机构靠惯性上升并准确定位；当该目标值小于该实际值且该实际值减该目标值的差小于等于该第一值，则控制该所要调整的至少一变频器使能断开，且该压下机构靠惯性下降并准确定位。
8.如权利要求I所述的控制系统，其特征在于，还包括， 至少一上限位联锁装置，设置在该工作辊的辊缝的上极限位处，用于在该工作辊到达上极限位后，控制相应的该电机停止调整运行； 至少一下限位联锁装置，设置在该工作辊的辊缝的下极限位处，用于在该工作辊到达下极限位后，控制相应的该电机停止调整运行。
9.一种机械压下式板材矫正机的控制方法，通过压下机构带动该矫正机的工作辊运动，以调整该矫正机的工作辊的辊缝，其特征在于，该控制方法包括 获取该工作辊的辊缝的实际值； 通过变频器控制该电机； 判断工作辊的辊缝的目标值是否大于该实际值； 当该目标值大于该实际值时，该压下机构上升，并进行如下动作 该目标值减该实际值的差与一第一值进行比较； 如该目标值减该实际值的差大于该第一值，判断该目标值减该实际值的差是否大于或等于一第二值；如该目标值减该实际值的差大于或等于该第二值，则该变频器进行快速调整，如该目标值减该实际值的差小于该第二值，则该变频器进行慢速调整；以及 如该目标值减该实际值的差小于等于该第一值，则控制该变频器使能断开；以及 当该目标值小于该实际值时，该压下机构下降，并进行如下动作 该实际值减该目标值的差与一第一值进行比较； 如该实际值减该目标值的差大于该第一值，判断该实际值减该目标值的差是否大于或等于一第二值；如该实际值减该目标值的差大于或等于该第二值，则变频器进行快速调整，如该实际值减该目标值的差小于该第二值，则变频器进行慢速调整；以及 如该实际值减该目标值的差小于等于该第一值，则控制该变频器使能断开； 当该目标值等于该实际值时，该压下机构停止。
10.如权利里要求9所述的控制方法，其特征在于， 如进料侧的工作辊的辊缝的目标值与出料侧的工作辊的辊缝的目标值的差的绝对值，大于或等于一第三值，则控制该变频器使能断开；如进料侧的辊缝的实际值与出料侧的辊缝的实际值的差的绝对值，大于或等于该第三值，则控制该变频器使能断开； 当该目标值大于该实际值且该目标值减该实际值的差小于等于该第一值，则控制该变频器使能断开，且该压下机构靠惯性上升并定位；当该目标值 小于该实际值且该实际值减该目标值的差小于等于该第一值，则控制该变频器使能断开，且该压下机构靠惯性下降并定位。
全文摘要
本发明公开了一种机械压下式板材矫正机辊缝控制系统以及控制方法，该控制系统包括至少一压下机构用于带动该矫正机的工作辊运动，以调整该矫正机的工作辊的辊缝，至少一传感器，设置在该矫正机的工作辊的辊缝处，用于感测该工作辊的辊缝的实际值；一可编程逻辑控制器，能够获得和处理该至少一传感器的信号；至少一电机，与该至少一压下机构一一对应，用于控制该至少一压下机构运动；该可编程逻辑控制器将该工作辊的辊缝的实际值与辊缝的目标值进行比较和判断，并对该至少一电机进行控制。解决了现有的板材矫正机，需要操作人员手动多次反复调整，从而导致生产效率降低、易发生误操作、板材矫直效果不理想、设备故障率和能耗增加的问题。
文档编号B21D1/02GK102941249SQ20121051099
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者王海滨 申请人:太原重工股份有限公司