基于主从控制思想的入口张力辊控制系统的应用
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本文介绍的张力辊的主要功能是在生产轧制过 程中保证活套入口的带钢张力稳定。从结构上看双 闭环系统是一个以电流调节作为内环，以转速调节 作为外环的转速、电流双闭环调节系统。该系统由 转速调节器、电流调节器、触发系统、电流传感 器、脉冲编码器等组成。其中，为了使转速和电流 两种反馈分别起作用，各种补偿的转矩转换成电流 图1 张力辊速度控制系统 此系统中以Leabharlann Baidu2电机为主，而M1电机为从。M1有 以下特点：通过电缆连接，将M2的速度调节器的输 57
3.1 转矩与电流的转换关系
3.2 角速度给定
角速度给定通过下面的计算公式得出：
× i× 1000 d
（2）
式 中 ： (rpm) 表 示 角 速 度 ， (mpm) 表 示 线 速 度， i 表示减速比， d (mm) 表示辊径。
3.3 转矩给定
张力辊的转矩给定通过下面的关系得出：
式中： J 表示速度损失量， 表示张力辊的速
4 结语
通过在冷连轧的调试和运行充分证明，张力辊 在连续作业的冷连轧机组中得到较精确的张力值 及张力变化规律，从而能更好地控制张力，使整个 机组的张力得到合理的匹配。这对于提高产品的质 量，降低整个机组的能耗有着十分重要的意义。 （1）
转矩与电流的关系通过下面的电机公式计算得出：
1 概述
冷连轧过程中，带钢不仅受到轧辊的轧制压 力，而且还承受张力。带钢张力对压下率和板形有 很重要的作用。由于张力辊（又称S辊）是机组的 重要设备单元，带钢包绕在张力辊上，在其包绕接 触处（即包角处）产生摩擦力，正是这个摩擦力， 使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变 张力值。
与转速调节器的输出叠加作为电流调节器的输入， 再用电流调节器的输出去控制触发系统。 该张力辊电机采用主从控制，2号辊电机为 主，1号辊电机为从。两台电机都是速度控制系 统，速度给定值由操作人员根据工艺需要设定。主 电机的速度信号作为从电机的补偿附加力矩信号给 定。这样就实现了主辊和从辊的速度跟随，同时也 实现了电机输出力矩的平衡。通过控制该张力辊的 速度，实现了带钢进入活套的速度控制。配合PLC 的逻辑程序控制，实现了入口段点动、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。 双闭环具体控制框图如图1所示：
2012 年第 32/35 期 （总第 239/242 期）
NO.32/35.20121 （CumulativetyNO.239/242）
基于主从控制思想的入口张力辊控制系统的应用
张 磊
（江西新余钢铁集团有限公司， 江西 新余 338000）
文章主要论述了在冷连轧控制系统中入口张力辊的应用。随着冷连轧自动化技术的发展，张力辊的控 摘要 ： 制方式不断改进，通过新型双闭环的设计使用，并在实践中得到了理想的控制效果。 冷连轧 ； 张力辊 ； 双闭环 关键词 ： TM571 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1009-2374（2012） 32-0057-02 中图分类号 ：
出附加到M1的转矩给定上，这样主从电机共用一个 速度环，提高了响应速度；对于速度调节器来说， 只是比例调节器，同样也是为了提高响应速度，使 从电机快速跟随主电机的变化而变化。 控制思想：为了实现主辊和从辊的速度跟随和 输出力矩的平衡，采用主电机转速调节器的输出速 度信号百分比，经过限值和计算，转化为转矩信号 叠加在从电机的补偿转矩给定上。当主辊所承受的 负载发生波动时，会影响主电机的实际转速，造成 转速调节器的输出信号发生变化，这个信号的变化 会及时地反馈到从辊的补偿转矩给定上，从而改变 了从电机的电流给定值，从辊的力矩输出会发生相 应的变化。这样就实现了另外一个闭环控制，即电 流的闭环控制。 点动时电机为速度控制系统，速度环与电流环 同时参与控制；建张时，速度给定为零；此时， 电流调节器控制着电机的电流给定。一般情况下， 主电机和从电机都不做电流限幅，以便于在加减速 时，实现电机力矩的满负荷输出，达到快速响应的 目的。 速度给定：线速度给定值来自程序中的运算， 根据设定的入口段工艺速度转化为百分比后给定速 度输入环。点动时，线速度给定为一定值，点动包 括正点动与反点动。补偿转矩给定：补偿转矩给定 包括：弯曲转矩，惯量补偿，损失转矩。依据机械 设备自身的动能损失，补偿电机的电流给定，增加 了电机力矩输出的准确性，也增加了电机的力矩响 应速度。
T T1 T2 T3
（3）
式 中 ： T1 表 示 弯 曲 转 矩 ， T2 表 示 惯 量 补 偿 转 矩， T3 表示损失转矩。
T1 Hb × h2 × b ×d
（4）
式 中 ： Hb 表 示 硬 度 ， h 表 示 厚 度 ， b 表 示 宽 度， d 表示辊径。其中硬度的单位是 N/m 2 ，由辊的 材料决定。 （5） T2 J × a 式中： J 表示转动惯量， a 表示角加速度。转 动惯量 J mi × ri 2 ， mi 表示刚体的某个质点的质 量， ri 表示该质点到转轴的垂直距离。转动惯量只 决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同 刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。规 则形状的均质刚体，其转动惯量可直接计算。不规 则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般用实验法测 定。转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算 中。 a 由电机轴决定。 × T3 J 度。 T3 通常是正值。 （6）
Tem CT NIa K Ia
式中： K CT N 。
张力辊电机转矩给定值，送到张力辊电机全数 字调速系统SPDM，并通过活套调速系统的调节作 用，控制电机的负载电流，在张力辊正常工作中， 速度调节器饱和使电机处于转矩控制状态，从而实 现张力辊的张力控制。
2 入口段张力辊设备结构及性能
入口段张力辊的作用是分隔开卷段张力和入口 活套张力。此张力辊由辊子、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；该张力辊由两台辊子组成，呈S形布置，保证 所需要的钢带包角。按照钢带行走的方向，这两台 辊子分别称为1号辊和2号辊。
3 入口张力辊的控制
3.1 转矩与电流的转换关系
3.2 角速度给定
角速度给定通过下面的计算公式得出：
× i× 1000 d
（2）
式 中 ： (rpm) 表 示 角 速 度 ， (mpm) 表 示 线 速 度， i 表示减速比， d (mm) 表示辊径。
3.3 转矩给定
张力辊的转矩给定通过下面的关系得出：
式中： J 表示速度损失量， 表示张力辊的速
4 结语
通过在冷连轧的调试和运行充分证明，张力辊 在连续作业的冷连轧机组中得到较精确的张力值 及张力变化规律，从而能更好地控制张力，使整个 机组的张力得到合理的匹配。这对于提高产品的质 量，降低整个机组的能耗有着十分重要的意义。 （1）
转矩与电流的关系通过下面的电机公式计算得出：
1 概述
冷连轧过程中，带钢不仅受到轧辊的轧制压 力，而且还承受张力。带钢张力对压下率和板形有 很重要的作用。由于张力辊（又称S辊）是机组的 重要设备单元，带钢包绕在张力辊上，在其包绕接 触处（即包角处）产生摩擦力，正是这个摩擦力， 使出口张力与入口张力按某种规律变化，借此改变 张力值。
与转速调节器的输出叠加作为电流调节器的输入， 再用电流调节器的输出去控制触发系统。 该张力辊电机采用主从控制，2号辊电机为 主，1号辊电机为从。两台电机都是速度控制系 统，速度给定值由操作人员根据工艺需要设定。主 电机的速度信号作为从电机的补偿附加力矩信号给 定。这样就实现了主辊和从辊的速度跟随，同时也 实现了电机输出力矩的平衡。通过控制该张力辊的 速度，实现了带钢进入活套的速度控制。配合PLC 的逻辑程序控制，实现了入口段点动、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。 双闭环具体控制框图如图1所示：
2012 年第 32/35 期 （总第 239/242 期）
NO.32/35.20121 （CumulativetyNO.239/242）
基于主从控制思想的入口张力辊控制系统的应用
张 磊
（江西新余钢铁集团有限公司， 江西 新余 338000）
文章主要论述了在冷连轧控制系统中入口张力辊的应用。随着冷连轧自动化技术的发展，张力辊的控 摘要 ： 制方式不断改进，通过新型双闭环的设计使用，并在实践中得到了理想的控制效果。 冷连轧 ； 张力辊 ； 双闭环 关键词 ： TM571 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1009-2374（2012） 32-0057-02 中图分类号 ：
出附加到M1的转矩给定上，这样主从电机共用一个 速度环，提高了响应速度；对于速度调节器来说， 只是比例调节器，同样也是为了提高响应速度，使 从电机快速跟随主电机的变化而变化。 控制思想：为了实现主辊和从辊的速度跟随和 输出力矩的平衡，采用主电机转速调节器的输出速 度信号百分比，经过限值和计算，转化为转矩信号 叠加在从电机的补偿转矩给定上。当主辊所承受的 负载发生波动时，会影响主电机的实际转速，造成 转速调节器的输出信号发生变化，这个信号的变化 会及时地反馈到从辊的补偿转矩给定上，从而改变 了从电机的电流给定值，从辊的力矩输出会发生相 应的变化。这样就实现了另外一个闭环控制，即电 流的闭环控制。 点动时电机为速度控制系统，速度环与电流环 同时参与控制；建张时，速度给定为零；此时， 电流调节器控制着电机的电流给定。一般情况下， 主电机和从电机都不做电流限幅，以便于在加减速 时，实现电机力矩的满负荷输出，达到快速响应的 目的。 速度给定：线速度给定值来自程序中的运算， 根据设定的入口段工艺速度转化为百分比后给定速 度输入环。点动时，线速度给定为一定值，点动包 括正点动与反点动。补偿转矩给定：补偿转矩给定 包括：弯曲转矩，惯量补偿，损失转矩。依据机械 设备自身的动能损失，补偿电机的电流给定，增加 了电机力矩输出的准确性，也增加了电机的力矩响 应速度。
T T1 T2 T3
（3）
式 中 ： T1 表 示 弯 曲 转 矩 ， T2 表 示 惯 量 补 偿 转 矩， T3 表示损失转矩。
T1 Hb × h2 × b ×d
（4）
式 中 ： Hb 表 示 硬 度 ， h 表 示 厚 度 ， b 表 示 宽 度， d 表示辊径。其中硬度的单位是 N/m 2 ，由辊的 材料决定。 （5） T2 J × a 式中： J 表示转动惯量， a 表示角加速度。转 动惯量 J mi × ri 2 ， mi 表示刚体的某个质点的质 量， ri 表示该质点到转轴的垂直距离。转动惯量只 决定于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同 刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。规 则形状的均质刚体，其转动惯量可直接计算。不规 则刚体或非均质刚体的转动惯量，一般用实验法测 定。转动惯量应用于刚体各种运动的动力学计算 中。 a 由电机轴决定。 × T3 J 度。 T3 通常是正值。 （6）
Tem CT NIa K Ia
式中： K CT N 。
张力辊电机转矩给定值，送到张力辊电机全数 字调速系统SPDM，并通过活套调速系统的调节作 用，控制电机的负载电流，在张力辊正常工作中， 速度调节器饱和使电机处于转矩控制状态，从而实 现张力辊的张力控制。
2 入口段张力辊设备结构及性能
入口段张力辊的作用是分隔开卷段张力和入口 活套张力。此张力辊由辊子、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；该张力辊由两台辊子组成，呈S形布置，保证 所需要的钢带包角。按照钢带行走的方向，这两台 辊子分别称为1号辊和2号辊。
3 入口张力辊的控制