在冷轧带钢控制系统中.doc

活套张力控制 在冷轧带钢控制系统中，为保证产品质量和工艺过程稳定，无论是冷扎机组还是退火线，以及后续处理线都需要稳定的张力控制。按照不同的工艺要求，较典型的张力控制方法有间接张力控制和直接张力控制，间接张力控制常用于开卷、卷取、活套的控制；直接张力控制则用于精度较高的张力控制系统，冷轧板生产中常用于机架间的张力控制。而活套控制系统采用间接张力控制。在活套的控制系统中，活套不仅需在同步运行时保持张力恒定，且要求系统能准确地在加减速过程中进行动态力矩补偿，并根据活套车的位置对张力给定进行修正。 以往张力控制大多采用模拟系统，难以实现精确控制，且实现方法较为复杂，随着数字电路及微处理器技术发展，直流传动的控制技术已由全数字控制方式取代模拟控制。目前广泛应用的是以16位微处理器全数字直流传动系统配以专用张力控制软件，构成不同的张力控制系统，完成复杂的控制运算并实现快速动态补偿 1 入口活套 1．1 设备结构 入口活套为水平活套，由活套小车，分钢器，钢丝绳托架，转向辊，单、双层托辊，传动装置及轨道钢结构组成。活套小车上有3个转向辊，带钢绕在固定辊子和活套小车的辊子之间，带钢共6层，固定架上有3个辊子。传动装置由直流电机、减速机、制动器、卷扬组成。卷扬通过钢丝绳带动活套小车移动，为了保证钢丝绳能对正卷筒槽，传动机构中设有钢丝绳对中装置，引导钢丝绳对正卷筒槽。活套上面设有托辊，防止带钢与下层带钢搭落。 1．2 设备性能 活套电机型号YPBF315S-8-A1291，功率45kW，额定电压380V， 额定电流95.2A，转速740r／min。活套储存带钢能力为360-420 m，活套小车有效行程为60 m，带钢条数为6条，固定架辊子数量为3，活套小车辊子数量为3，辊子尺寸为 1 000 mm×1 650 mm，底层托辊尺寸为j2『165 mm×1 500 mm，卷扬传动减速机速比为100.686。 1．3 活套控制系统组成及功能 入口活套是该生产线的重要组成部分，即在入口段上卷停机或带钢首尾焊接时，利用活套带钢的储量保证带钢的连续作业。活套控制系统主要由计算机监控、PLC过程控制以及西门子传动系统3个部分组成。活套控制参数由操作人员在上位机上输入，HMI显示活套充、放套速度，活套张力，活套储量以及传动电机的转矩，故障报警显示等。PLC控制由Siemens s7—400系列可编程控制器组成，从站使用Siemens ET200。主站与从站间通讯方式为Profibus—DP。西门子S120变频系统与可编程控制器通过Profibus—DP直接通讯，PLC中进行速度、张力给定信号的处理，并在程序中进行加减速过程中的动态惯量、带钢弯曲力矩、摩擦力矩和套量计算及活套车位置控制。活套入口操作台将指令传送至入口程序段，入口程序段进行信号处理通过Profibus—DP总线与EnMAST 程序段进行数据交换，SU为入口段段主令给定程序，根据工艺需要与人口段主令控制交互数据，协调人口段与机组段的速度，PLC—DR为入口段传动合闸逻辑，活套主令由PLC直接控制，plc与传动通过Profibus—DP进行数据交换。 2 入口段速度主令控制及充放套的买现 2．1 1 张力辊设备结构及性能 张力辊的作用是与开卷机建立张力并和人口活套之间建立张力。张力辊由辊子、底座、压辊、传动装置组成。传动装置由减速机、制动器和直流电机组成。 2．2 入口段速度主令控制 张力辊电机采用西门子S120变频器控制，速度给定值由操作人员根据工艺需要设定。从电机为力矩控制系统，电流给定取决于张力辊主电机的电流反馈值。入口段速度主令的控制，出口张力辊的速度，也就是控制带钢进入活套的速度，通过控制出口张力辊的速度，实现入口段点动、入口段爬行、入口段加减速、入口段同步，从而实现穿带、甩尾、充套、放套、同步运行等功能。 2．3 充放套实现过程分析 活套车同步运行时， 出口张力辊的线速度与机组人口的钢带的线速度相同，即活套人口钢带的运行速度与活套出口钢带的速度相同，活套车处在相对静止状态；当带头带尾焊接完成后，机组人口段开始升速，带钢以高于入口的速度 经过张力辊和立式纠偏进人活套，此时，活套的充料速度大于活套内出料的速度，活套内的带钢张力变小，为保证活套内带钢张力恒定，活套车在钢丝绳的牵引下向卷扬机方向运行，绷紧带钢；当切除带头带尾焊接时， 张力辊停止工作，压辊压下，活套开始放套，由于带钢一端固定，另一端连续运行带动活套车向机组方向运行，保持张力恒定，实现活套放套。 3 活套张力控制的原理及实现方案 3．1 活套张力控制原理 在活套张力控制系统中，活套电机转矩的计算是该控制环节的关键。活套电机转矩由活套张力力矩、惯性力矩、带钢弯曲力矩和摩擦力矩等部分组成。由于活套卷扬机卷筒为一固定卷径值，所以卷径计算环节便可