一种飞剪剪前张力控制系统及方法与流程

本发明属于钢铁技术领域，提供了一种飞剪剪前张力控制系统及方法。

背景技术：

飞剪是板材连续处理线的关键设备，在飞剪完成分断剪切以后，由于卷取张力无法再作用于飞剪前的带钢，生产线最后一台张紧辊组与飞剪之间需要形成一段稳定的剪前张力，来避免带钢抖动、松带情况的发生，以保证生产线的连续性和飞剪剪切效果。

现有的生产线，对最后一台张紧辊组与飞剪之间无工艺张力设定及反馈要求，此处常出现张力过大或过小，此处张力过大会导致如下情况的发生：1.剪前夹送辊与带钢之间产生打滑，造成带钢损伤；2.造成变频器故障，从而影响生产连续性；3.剪前夹送辊与张紧辊之间的带钢产生抖动；此处张力过小会导致如下情况的发生：1.剪前夹送辊与张紧辊之间的带钢松弛，导致张紧辊产生打滑现象，从而，影响张紧辊前的张力控制；2.影响带钢定位精度；3.产生带钢跑偏现象。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种飞剪剪前张力控制系统，根据带钢规格对飞剪剪前张力进行自优化调节，保证了飞剪剪前张力的稳定性。

本发明是这样实现的，一种飞剪剪前张力控制系统，该系统包括：驱动带钢的夹送辊、驱动夹送辊的电机，及用于控制电机转速的电机控制器，张力工艺发生器、转矩分量优化单元、及与转矩分量优化单元连接的剪前张力控制单元，张力工艺发生器与电机控制器连接，剪前张力控制单元与电机控制器连接，

张力工艺发生器基于带钢规格对带钢的主速度值进行正向修订，并将带钢的正向速度修正值发送至电机控制器，

转矩分量优化单元对电机的转矩i分量进行平滑处理i，并将平滑处理后的转矩i分量发送至剪前张力控制单元；

剪前张力控制单元将计算电机的反向转速修正值，并将电机的反向转速修正值转化为带钢的反向速度修正值，并将带钢的反向速度修正值发送至电机控制器，带钢的反向速度修正值小于带钢的正向速度修正值。

本发明是这样实现的，飞剪剪前张力控制方法，所述方法包括如下步骤：

s1、电机控制器通过电机控制带钢以设定的主速度运行；

s2、张力工艺发生器基于带钢规格对主速度进行正向修订，并将正向速度修正值发送至电机控制器，以使电机控制器基于正向速度修正值逐步增大电机的转矩；

s3、在电机转矩逐步增大的同时，转矩分量优化单元实时对电机的转矩i分量进行平滑处理，并将平滑处理后的转矩i分量发送至剪前张力控制单元；

s4、剪前张力控制单元将计算电机的反向转速修正值，并将电机的反向转速修正值转化为钢带的反向速度修正值，并发送至电机控制器，以使电机控制器基于反向速度修正值降低电机的转矩，最终电机的转矩i分量达到稳态；

带钢的反向速度修正值小于带钢的正向速度修正值。

进一步的，带钢的规格参数包括：带钢厚度h、带钢宽度l及带钢的屈服强度σ，步骤s2中的正向速度修正值的获取方法具体如下：

s21、通过带钢的厚度h及宽度l计算带钢的截面积s；

s22、生产线带钢的最大厚度hmax和最大宽度lmax计算出最大截面积smax；

s23、基于带钢的屈服强度来获取工艺速度设定值vtech，vtech计算公式如下：

其中，k1为常数，取值范围0.3～0.5，k2为常数，取值范围0.5～0.8，k3为常数，取值范围0.8～1.0，v0为工艺速度基值，取值范围0.01～0.03m/s；

s24、对获得的工艺速度值vtech进行限幅处理，限幅处理后的工艺速度值即为正向速度修正值。

进一步的，步骤s4中电机的反向转速修正值计算方法具体如下：

其中，nadj为电机的反向转速修正值，k4为常数，取值范围0.02～0.05，mi为电机当前的转矩i分量，me为电机的额定转，ne为电机的额定转速。

进一步的，步骤s4中带钢的反向速度修正值的计算方法具体如下：

其中，π为圆周率；r为剪前夹送辊辊径，i为剪前夹送辊齿轮比。

本发明无需进行张力设定，直接根据带钢规格对飞剪剪前张力进行自优化调节，保证了飞剪剪前张力的稳定性，可以有效的避免带钢抖动、松带情况的发生，从而提高了生产线的效率和和飞剪剪切效果。

附图说明

图1为本发明实施例提供的飞剪剪前张力控制系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的飞剪剪前张力控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例提供的飞剪剪前张力控制系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。

该系统包括：

驱动带钢的夹送辊、驱动夹送辊的电机，及用于控制电机转速的电机控制器；

张力工艺发生器、转矩分量优化单元、与转矩分量优化单元连接的剪前张力控制单元，张力工艺发生器与电机控制器连接，剪前张力控制单元与电机控制器连接，其中，

张力工艺发生器基于带钢规格对带钢的主速度值进行正向修订，主速度值为速度给定值，并将带钢的正向速度修正值发送至电机控制器，正向速度修正值是指在主速度的基础上进行正向叠加，电机控制器基于正向速度修正值逐步增大电机的转矩，即增大夹送辊的转速，以带使钢的运行速度增大；在本发明实施例中，带钢规格包括：带钢厚度、带钢宽度及带钢屈服强度；

转矩分量优化单元实时对电机的转矩i分量进行平滑处理，并将平滑处理后的转矩稳i分量发送至剪前张力控制单元，保证了转矩i分量不会突变；

剪前张力控制单元计算电机的反向转速修正值，并将电机的反向转速修正值转化为带钢的反向速度修正值，反向速度修正值是值在现有的带钢速度基础上进行反向叠加，并发送至电机控制器，电机控制器基于带钢的反向速度修正值来降低电机的转矩，即减小夹送辊的转速，以使带钢的设定速度减小，从而降低电机的转矩，带钢的反向速度修正值始终小于带钢的正向速度修正值，使得剪前张力一直存在。

图2为本发明实施例提供的飞剪剪前张力控制方法的流程图，该方法具体包括如下步骤：

s1、电机控制器通过电机控制带钢以设定的主速度运行；

s2、张力工艺发生器基于带钢规格对主速度进行正向修订，并将正向速度修正值发送至电机控制器，以使电机控制器基于正向速度修正值逐步增大电机的转矩；

s3、在电机转矩逐步增大的同时，转矩分量优化单元实时对电机的转矩i分量进行平滑处理，并将平滑处理后的转矩i分量发送至剪前张力控制单元；

s4、剪前张力控制单元将计算电机的反向转速修正值，并将电机的反向转速修正值转化为钢带的反向速度修正值，并发送至电机控制器，以使电机控制器基于反向速度修正值降低电机的转矩，最终至电机的转矩i分量达到稳态，即转矩i分量值基本保持不变，仅在设定范围内波动，带钢的反向速度修正值小于带钢的正向速度修正值。

在本发明实施例中，带钢的规格参数包括：带钢厚度h(单位：mm)、带钢宽度l(单位：mm)及带钢的屈服强度σ(单位：mpa)，上述参数通过生产线跟踪系统获得，步骤s2中的正向速度修正值的确定方法具体如下：

s21、通过带钢的厚度h及宽度l计算带钢的截面积s，s＝h×l。

s22、生产线带钢的最大厚度hmax和最大宽度lmax计算出最大截面积smax，smax＝hmax×lmax：

s23、基于带钢的屈服强度来获取工艺速度设定值vtech，vtech表示如下：

其中，k1为常数，经验取值范围0.3～0.5，可根据调试情况进行调整优化；k2为常数，经验取值范围0.5～0.8，可根据调试情况进行调整优化；k3为常数，经验取值范围0.8～1.0，可根据调试情况进行调整优化；v0为工艺速度基值，经验取值范围0.01～0.03m/s，可根据调试情况进行调整优化。

s24、对获得的工艺速度值vtech进行限幅处理，限幅处理后的工艺速度值即为正向速度修正值，限幅处理方法如下：

vl为工艺速度下限，经验取值范围0.01～0.015m/s，可根据调试情况进行调整优化；vh为工艺速度上限，经验取值范围0.025～0.03m/s，可根据调试情况进行调整优化。

在本发明实施例中，步骤s4中电机的反向转速修正值计算方法具体如下：

k4为常数，经验取值范围0.02～0.05，可根据调试情况进行调整优化；mi为电机当前的转矩i分量(单位：n.m)，me为电机的额定转矩(单位：n.m)；ne为电机的额定转速(单位：rpm)。

在本发明实施例中，步骤s4中带钢的反向速度修正值的计算方法具体如下：

其中，π为圆周率；r为剪前夹送辊辊径(单位：m)；i为剪前夹送辊齿轮比。

本发明无需进行张力设定，直接根据带钢规格对飞剪剪前张力进行自优化调节，保证了飞剪剪前张力的稳定性。可以有效的避免带钢抖动、松带情况的发生，从而提高了生产线的效率和和飞剪剪切效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。