CERIS起停式飞剪控制原理解析

CERI起停式飞剪控制原理
(培训提纲)
PRELOA D STROB1.1STROB1.2OUT1HSC
APM
DRIVE
A B Z
G E90-30 PLC
A B Z
M
M M
HMD-1
HMD-2
REF A O
A B Z
PG
PG
PG
飞剪控制柜
飞 剪
夹送辊M HMD-0上游机架起停式飞剪控制系统示意图
1.CERIS飞剪系统主要特点：
•操作简单
•维护方便
•工作稳定
•剪切精度高
•最大的产品收得率
2.飞剪控制系统配置
2.1 机械部分：
•由电机、齿轮减速箱、剪机以及碎料收集装置组成。

•剪机为组合式结构，分三种形式：回转式、曲柄式，曲柄+飞轮。

•碎料收集装置：带有剪前转辙器，带有剪后切废导板，左右料箱，料箱切换溜槽。

2.飞剪控制系统配置2.2 电气部分
•检测元件：
–HMD-0、HMD-1、HMD-2
–轧线出口脉冲编码器
–电机轴脉冲编码器
–原位接近开关
–润滑油压力开关
–飞轮投入接近开关
–曲柄投入接近开关
2.飞剪控制系统配置
•PLC
–CPU
–高速计数器模块HSC
–轴定位模块APM
–数字输入输出模块DI/DO
•全数字直流传动
•集中操作台（含HMI）CS，机旁操作箱CB
3.轧件长度测量及剪切长度控制
•脉冲数与长度的关系—脉冲当量
轧件通过长度L=N*LPP
–N: 成品轧机编码器输出脉冲增量
–LPP:脉冲当量,即单位脉冲对应的轧件长度 mm, 当成品轧机工作辊径不变时，LPP基本为常数。

–L与N成正比，长度测量变成脉冲计数。

3.轧件长度测量及剪切长度控制
•从工作辊径计算脉冲当量—辊径优先
（理论计算法）
LPP= *Dw/(PPR*i)
–LPP—脉冲当量
–Dw—工作辊径
–PPR—编码器每转脉冲数
–i—轧机减速箱速比
3.轧件长度测量及剪切长度控制•通过两个HMD测量脉冲当量—测量优先（直接测量法）
LPP=L/N
–LPP—脉冲当量
–L—HMD-1~HMD-2之间的距离
–N—轧机头部通过HMD-1~HMD-2时记录的脉
冲数
•计算工作辊径：
Dw=LPP*PPR*i/
3.轧件长度测量及剪切长度控制
•以上两种方法的优缺点：
–辊径优先：LPP值稳定不变（优）
辊径估计不准，辊径变化不能自（缺）。

好的工艺师对工作辊径的估计误差为1%左右，一般的工艺人员对工作辊径的估计误差
一般为3-5%。

工作辊径的变化原因：轧辊压下量调整，轧辊磨损，轧辊温度变化引起的轧辊变形等等。

3.轧件长度测量及剪切长度控制
–测量优先：LPP准确度高，能自动适应辊径变
化（优）
易产生随机误差（缺），
弥补办法：将测量记录多次平均。

注意测量记录平均值的记忆性，在辊径突变或模拟剪切后应将测量记录清零。

3.轧件长度测量及剪切长度控制
•清除测量记录的几种情况：
–出口机架切换
–进入退出模拟剪切
–轧线长时间停止15以上(可能换辊)
–手动清除：诊断功能，测量记录，清除
4.轧件线速度测量
•线速度等于脉冲当量乘以脉冲频率 V=LPP*f/1000
–V—线速度（m/s）
–LPP—脉冲当量
–f—脉冲频率
5.剪刃位置控制
•飞剪剪刃位置控制是由APM轴定位模块与直流传动装置共同组成的高精度的伺服控制系统。

控制结构上由内到外依次是电流环、速度环、位置环。

•剪刃位置检测：飞剪电机轴端增量编码器与原位标定接近开关共同完成。

5.剪刃位置控制
•剪刃坐标定义：剪刃闭合时为0，原位为1024，剪刃一周为4096。

•原位搜索
•原位标定：搜索原位开关位置，在机旁操作箱上操作。

5.剪刃位置控制
原位标定步骤
•当按飞剪投入/原位按钮后，飞剪剪刃位置不在正常位置时，需要进行原位标定。

剪刃位置偏移的原因：
原位接近开关的档板松了
原位接近开关有问题
重新下装了程序
找不到剪刃位置的原因：
找不到接近开关
送到APM模块的脉冲有问题
•原位标定步骤：
在就地操作箱上选择就地操作，就地指示灯亮；
按住就地箱上的故障响应钮，再按一下飞剪“投入/原位”钮，系统进入原位标定状态，飞剪“投入/原位”灯闪烁；
待系统搜索到剪刃原位接近开关停止后，飞剪 "投入/原位" 灯继续闪烁，操作反点- 停_正点操作开关，进行正反向点动操作，使剪刃垂直闭合；
再按下飞剪关断按钮，标定结束。

按一下飞剪“投入/原位”钮，待系统搜索到剪刃原位接近开关停止后，飞剪“投入/原位" 灯常亮，观察剪刃是正常位置，再按一下单剪切钮，进一步观察剪刃位置。

6.飞剪剪切周期控制
•位置控制：由APM自动实现
•速度控制：HMI上速度超前率设定（考虑入切角）
•加速度控制：与剪刃速度平方成正比。

–剪刃起动距离恒定—便于剪切长度控制
–剪刃起动距离恒定 S=V2 /2a，使控制简洁，剪切准确。

–起动力矩T与加速度a成正比。

如剪切速度20m/s时，起动电流为2倍额定电流,剪切速度10m/s时, 起动电流为0.5倍额定电流。

–轧制速度下降后，飞剪起动力矩以平方的关系迅速下降，冲击电流大大减小，可大大减小飞剪起动对传动装置及机械的冲击，延长设备使用寿命，同时还可以节省能源。

100%
50%
25%V t
t/2t
S
S
飞剪变加速度控制起起制动波形图
7.分段长度控制
•成品长度Ld：按实际冷剪定尺长度设定•倍尺根数Nd：上冷床长度包含成品长度的个数
•附加长度La：按冷剪齐头、齐尾长度及飞剪剪切误差、HMD1-2间距离测量误差等因素设定
•冷缩率K：为轧件冷态长度与热态长度的比值，0.98~0.99。

•常规分段长度：Lc=（Ld*Nd+La）/ K
7.分段长度控制
•常规分段长度的调整方法：
–倍尺根数调整：每段可调，以便最后一段获得合适长度，用于手动优化。

–倍尺长度微调：在轧件钢温不匀，出现固定误差时使用。

–说明：飞剪剪切精度不是指设定长度与实际长度的差值，而是钢上冷床对齐后，参差误差。

设定与实际偏差的原因是冷缩率不准、脉冲当量偏差、出口速度波动等原因造成的。

8.模拟剪切
•目的：全面检验控制系统的完好性•条件：出口轧机必须运转（发脉冲）•参数：轧件通过时间；轧件间隔时间；
轧件线速度（>6m）
•说明：模拟剪切通过后，证明飞剪系统完好，到现场确认热检位置没偏
移，即具备过钢条件。

在速度超
前率合适的情况下，如果出现堵
钢，应查找导槽问题。

9.应急分段剪切
•应急最基本的条件：在来自出口机架脉冲信号有故障时或HMD_1或HMD_2有故障时采用，当轧线速度稳定时，也可获得较好的剪切精度。

关键热金属检测器（见画面显示，通常为HMD-2）完好
•轧件线速度的确定：
–轧线出口编码器故障—速度强制
–轧线出口编码器正常—辊径优先
•分段延时时间：系统计算参考时间，根据实际剪切长度适当修正•注意事项：
–无优化，注意控制出钢间隔
–有首根附加长度，可适当调整尾长
10.主要诊断功能
•故障报警
–灯光及音响（故障响应按钮灯）
–故障响应（音响解除）及复位――双击故障响应按钮•报警画面
–闪动按钮
–报警内容显示及响应
•热检诊断
–HMD-0后沿计数
–HMD-1前沿计数
–HSC预设定计数
–HMD-2前沿计数
–STROBE 1计数
–HMD-2后沿计数
–STROBE 2计数
10.主要诊断功能•测长记录
–原始测量值
–测量平均，辊径导出，实际在用
–改写辊径
–清除记录
•优化监控
–连续及单次记录
–剩余长度，调整定尺根数
–预测总长，实测总长，
–误差及补偿
•模块故障码
–高速计数器
–轴定位故障码。