冷轧轧机飞剪控制系统
基于西门子pcs7系统的冷轧线飞剪自动控制研究
基于西门子PCS7系统的冷轧线飞剪自动控制研究马玉宾（河钢集团邯钢冷轧厂，河北 邯郸 056000）摘 要：邯钢冷轧机组出口飞剪自动控制采用西门子PCS7系统，该系统为工业生产过程控制提供了完全无缝集成的自动化解决方案，与6SE70变频器系统共同对飞剪剪切过程的自动化控制，有效保证了剪切的精度。
关键词：西门子PCS7；冷轧；飞剪；自动控制中图分类号：TG333.21 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2020）04-0264-2 收稿日期：2020-02作者简介：马玉宾，男 ，生于1983年，汉族，河北安平人，本科，工程师，研究方向：自动化控制，企业供配电。
冷轧机组中的飞剪又称为滚筒剪，是位于酸洗冷轧线轧机出口夹送辊之后的带钢剪切装置，其主要作用是按照一定的长度要求对成品带钢进行剪切，以便于带钢分卷。
飞剪与后续的卷曲等工序密切相关，影响到带钢产品的长度规格，因此对于飞剪的控制精度要求较高，以保证统一的带钢长度尺寸。
邯钢冷轧机组出口飞剪自动控制采用西门子PCS7系统，该系统为工业生产过程控制提供了完全无缝集成的自动化解决方案，与6SE70变频器系统共同对飞剪剪切过程的自动化控制，有效保证了剪切的精度。
本文介绍了邯钢冷轧线出口飞剪自动控制系统的运行原理，对西门子PCS7系统的相关应用进行了探讨。
1 飞剪的工作过程和控制过程1.1 飞剪的工作过程飞剪的执行机构主要由飞剪电机、抱闸、齿轮箱、飞剪滚筒、剪缝调节电机等几部分组成。
飞剪运行时，由飞剪电机提供动力带动两个飞剪滚筒转动，以完成剪切过程。
此外，设备上还装有两个编码器分别用来测量剪切角度、剪缝距离等参数。
剪缝调节电机则会根据剪切角度、剪缝等参数的设定值对其进行调节，以确保剪切面的垂直平整和剪切尺寸的统一。
此外，飞剪还设有接近开关用来检测剪子的基本位置。
飞剪设备设有自动剪切和手动干涉两种控制方式，可根据生产的实际需要进行选择。
1.2 飞剪的控制过程LCO 负责全线的协调控制，飞剪在得到LCO 发出的N 秒内剪切的控制指令后，PLC 首先会根据测量机构提供的剪缝实际值与设定值进行比较，通过剪缝调节电机逐步调整剪缝达到设定值。
轧机飞剪的控制方法详解
冷连轧机出口飞剪的控制方法带钢经四机架冷连轧机轧制后,以匀速度从末机架出口,经过飞剪前夹送辊、飞剪、飞剪后转向辊,最后通过卷取机卷取成卷,当带钢的剪切点(通常在两卷带钢的焊缝处,所以该信号由焊缝跟踪给出) 在冷连轧机的末机架出口出现时,根据一定的控制算法飞剪加速启动,当带钢剪切点位于飞剪剪刃的下方时飞剪完成启动过程,在飞剪作匀速运动时实现剪切。
剪切结束后,飞剪开始减速,超过原位后开始反向运转以便能够回到原位。
在剪切过程中,带钢运行的速度、带钢承受的张力与正常轧制时不同,它们之间有着相应的数量关系,这需要在编制轧制工艺时,根据带钢的具体情况事先设置。
1 飞剪剪切控制算法带钢在进入冷连轧机前,须对两个钢卷的首尾进行焊接。
在飞剪剪切带钢时,总希望剪切发生在带钢的焊缝处(剪切点) ,这样可提高用户对带钢的利用率。
那么带钢以匀速运动,从冷连轧机末机架输出后,其剪切点到达什么位置时开始启动飞剪呢? 它应该满足以下条件。
1. 1 飞剪的剪切速度带钢以匀速度从末机架输出,发现带钢焊缝(剪切点) 后飞剪恒加速启动,当发生剪切时,飞剪剪刃的线速度要与带钢前进速度相等。
这样可以避免发生带钢撞击剪刃(带钢前进速度> 剪刃线速度) 或剪刃对带钢产生拉力(剪刃线速度> 带钢前进速度) ,以使带钢的剪切断面光滑。
若考虑到带钢的超速因子,则V 1 = kV 0 （1）式中, V 1 为发生剪切时飞剪剪刃的线速度;V 0为带钢匀速运动的速度, k 为带钢的超速因子,一般有k = 1.05～1.35我们设定为1.0751. 2 飞剪的启动时刻当带钢剪切点在末机架出现后,飞剪匀加速启动。
从启动到剪切这段时间内带钢走过的距离为S 0= V 0T (2)式中, T 为飞剪从启动到剪切所用的时间, 飞剪剪刃走过的距离S 1= Rθ(3)式中, R 为飞剪半径;θ为飞剪初始位与剪切位间的夹角。
又有(4)若不考虑超速因子k ,则V 1 = V 0 ,所以有S 0 = 2 S 1 (5)式(5) 说明,当带钢剪切点距飞剪剪切位的距离为飞剪原位与剪切位之间大弧长的2 倍时开始启动飞剪。
浅谈棒材中轧飞剪控制系统
浅谈棒材中轧飞剪控制系统本文介绍了河北钢铁集团棒材全连轧工程中轧飞剪的系统配置及控制理论，其控制系统。
飞剪全数字位置闭环1 概述河北钢铁集团棒材全连轧工程设计生产，主要产品为螺纹钢筋和圆钢棒材，全线轧机采用平立交替布置，并采用了高刚度短应力线精轧机、切分轧制工艺、在线热处理工艺、带密集链的步进式冷床、两级自动化控制等先进装备和技术，最高轧制速度为18m/s，轧线设备装备和自动化控制均达到国内同类轧线较高水平。
中轧飞剪的主要功能是切头、切尾及事故碎断，它关系到轧件能不能顺利进入精轧机组及成材率，故而对中轧飞剪剪切控制尤其重要，下面以河北钢铁集团棒材中轧飞剪为例，分析一下它的具体控制理论。
2 传动及自动化系统配置传动系统：采用西门子公司的全数字直流调速装置6RA70-25型，通过扩容，构成调速装置。
即得用西门子公司60A装置中的控制模块来控制，用国产晶闸管经过改装替换60A装置中的原装功率模块，做到以小带大，这样既保持了西门子装置系统的先进性，又大大降低了投资费用。
自动化系统：直流传动装置配套西门子公司的CBP2通讯板及T400工艺板来完成通讯和控制。
T400模板是SIMADYND系统新一代的工艺类型产品，它因有一个32位CPU板而具有极高的运算能力和强大功能。
T400的运算能力相当于功能强大的SIMADYND-D CPU，它可以做为选件插入西门子的交、直流驱动装置，数据由T400经驱动器的高速双口RAM传送到驱动器的主控制模块和通讯模块中。
T400模块的最小执行周期小于0.8ms，运算为浮点小数，并且与主控模块和通讯模块同步。
由于CBP2与T400都是以选件的形式内置于直流调速装置，这就大大的节省了成套空间，而且CBP2与T400之间的同步通讯保证了上位机发出的指令能及时的传达给T400工艺模板，并由后者完成最终的控制。
3 剪刃位置控制设计剪切位即两个剪刃完全闭合的位置为零位，安装接近开关，用于程序里面的位置复位及定位，T400通过飞剪电机后面的编码器及传动减速比来确定飞剪剪刃的位置（0°～360°），当接到剪切指令后开始起动加速，加速到一定角度时到达设定值，然后开始匀速运行直至到达剪切位置，整个剪切过程大约为250°；当剪切完成后到达减速位置，采用速度位置闭环PID调节给定的方式，到达停止位置速度为0，剪刃停在停止位置。
轧钢飞剪控制功能规格书
控制功能规格书飞剪一、控制设备飞剪系统控制的设备包括：飞剪前辊道（E2）、飞剪前侧导板（HSG2）、飞剪（CS）、废料收集箱、精轧机除磷箱（DES3）、精轧除磷辊道（E3）。
二、工艺过程描述1．剪前辊道安装在热卷箱与飞剪之间，用于将由热卷箱输送来的中间坯料运输到飞剪之间，中间坯料进入精轧机前，剪前辊道线速度与热卷箱开卷速度保持同步，中间坯料进入精轧机后，剪前辊道线速度与F1速度保持同步。
2．飞剪前侧导板用于对中，运送轧件进入飞剪进行剪切。
3．飞剪安装在热卷箱与精轧机列之间。
用于对运行中的中间坯不规则的头部和尾部进行剪切。
切头时将中间坯切成凸形圆弧形，以减少中间坯咬入精轧机架时的冲击载荷，切尾时将中间坯尾部切成后凸形，以减短常在热连轧机中出现的长长的“燕尾”。
飞剪由两台直流电动机串连驱动。
电动机功率为2×500KW,额定转速为900rpm。
电动机经电机联轴器，主减速机（速比I＝21.9），主联轴器与下转鼓相联接，上转鼓与下转鼓之间通过同步齿轮相互传动。
传动侧下同步齿轮设有副齿轮，副齿轮与主齿轮之间用弹簧撑开，用以消除齿轮付之间的传动间隙，而实现无隙啮合，以保证上、下剪刃相互位置的准确和减少齿轮付的冲击。
在主电机和主减速机之间设有制动器，制动器的作用主要是保证在剪刃停止时，保持其位置准确，而每次剪切后的制动主要由电气来完成。
转鼓飞剪主要由上、下剪鼓相向同步运转，而装在剪鼓上的两对剪刃对中间坯实行剪切。
在上、下转鼓上分别安装了切头用剪刃和切尾用剪刃，每个转鼓上的两个剪刃成90度布置，按剪时的转动方向看，切尾剪刃在前，切头剪刃在后。
这种布置方法可以使需要剪切时剪鼓的启动角增大。
剪刃下有承载刀座，剪刃刀座侧面还设有垫板，在剪刃的背面有7个角楔块籍蝶形弹簧组的弹力使剪刃被夹紧在转鼓上。
上、下转鼓啮合运行时，上下剪刃间的间隙完全依赖与安装或装配位置来保证。
在制造时应保证剪刃槽互成90度的相对位置和刃槽与同步齿轮的相对位置的一致性。
本钢冷轧厂横切机组及飞剪电气控制系统技术改造
５ 个操作台内， 各分站 由 Ｄ 远程控制器 Ｉ ５ 及 Ｐ Ｍ１３
专 业， Ｔ作于本溪钢铁（ 团） 现＿ 集 有限责任公司冷轧 厂（ １０ ０ 。 １ ０ ） ７
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￥ ３ ０系列模 块 组成 。 ７０
５ — Ｏ
维普资讯
维普资讯 鞍 钢 技 来自 ２０ ０ ７年第 ５期
ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣＨＮ０Ｌ ０ＧＹ
总第 ３ ７期 ４
本钢 冷 轧厂 横切 机 组 及 飞剪 电气 控 制 系统 技术 改 造
王平 刘长文 赵 兴涛
（ 溪钢铁 （ 团） 限责任公 司） 本 集 有
了瑞 兰茨 公 司 Ｄ Ｓ一３控 制 系统 ， Ｄ 以保 证 飞剪 剪
切精 度 。 ２ １ Ｐ Ｃ系统 ． Ｌ
Ｄ Ｓ控制 系统 。 由于 设 备 不 断劣 化 及 控 制 精 度 Ｏ 低 等原 因 ， 冷轧 厂对 横 切 机组 电控 系统 进 行 了升 级 改造 。下 面介绍 改造 后 的机 组工 艺技术 特点 。
摘要 介绍 了本钢冷轧厂横 切机组电气控制 系统 构成 ， 点为其 中旋 转式 飞剪控制 系统 重
的组成 、 控制 方法 、 数学模 型、 系统特点等 ， 以及 对横 切机组电气控制 系统进行改 造后所取得 的 良好效果 。
关键词
冷轧横切机组
旋转式 飞剪 电气控制系统
文献标识码 ： Ａ
脉宽直流调速系统
Ｐ Ｃ 主 站 由 ￥４ ０系 列 模 块 组 成 ， 用 单 Ｌ ７０ 采 Ｃ Ｕ配置方 式 。为 了增 强 系 统 的控 制 功 能 ， 高 Ｐ 提
２ 横切机组 电气控制系统
根据 横切 机组 及飞 剪 的工艺 特 点 ， 造 时 选 改 择 了 高性 能 的 控 制 元 件 ， 以满 足控 制 系统 要 求 。 作为 控制 系统 的核 心 ，Ｌ Ｐ Ｃ选择 了 ＳＥ Ｎ ＩＭＥ Ｓ公 司
冷连轧机飞剪动作控制设计
冷连轧机飞剪动作控制设计作者：梁广阔来源：《中国科技博览》2013年第16期摘要：以首钢京唐公司1700一冷轧厂为例，介绍了飞剪的启动工作制，通过焊缝探测仪跟踪动作原理以及程序设计，论述了飞剪的控制程序及其实现方法。
关键词：飞剪启动工作制焊缝探测仪0 飞剪简介用于横向剪切运动着的轧件的剪切机称为飞剪。
首钢京唐联合钢铁公司1700一冷轧厂飞剪安装位置在NO.5机架出口，采用双滚筒式飞剪，即转鼓飞剪，在两个转向滚筒上，径向固定着两个刀片。
沿轧制线移动着的带钢，在通过两个滚筒中间时，即被相遇的两个刀片剪切。
它的特点是刀刃装在旋转滚筒上做圆周运动，具有良好的平衡性，因此剪切速度较高，但因剪切位置的不平行性，所以剪切断面质量降低和剪刃磨损较快，适合于薄带钢剪切。
根据带钢的厚度变化，剪刃间隙可自动调整。
为确保剪切过程中的剪刃间隙不变，装有同步齿轮机构来消除齿轮啮合侧隙。
剪刃调整装置包括一个AC齿轮电机、蜗轮蜗杆减速机和间隙指示器。
通过蜗轮蜗杆机构使转毂轴向移动来调整剪刃间隙。
1 飞剪剪切长度调整原理根据工艺要求，飞剪要将轧件剪成定尺长度，还要能剪切多重定尺长度。
因此，要求飞剪的剪切长度能够调整。
飞剪可以使用两种工作制。
1. 启动工作制启动工作制是指剪切一次后，剪刃停在某一位置，下次剪切时，飞剪重新启动。
这种工作制的飞剪主要用于轧件的切头、切尾或切长定尺且速度较小的轧件。
飞剪的启动可由人工操作，也可由机械开关或光电管控制。
此时被剪切轧件的长度按下式确定：L=+？（1）（1）式中：表示从检测装置到飞剪的距离，m；：轧件前进的速度，m/s；：飞剪由启动到剪切的时间，s。
在调节定尺长度时，通常不采用改变的方法，而用延时的方法来改变时间。
2. 连续工作制在轧制速度较高情况下，即当每剪切一次才启动一次电机已经来不及时，则采用连续工作制。
多用于双滚筒式飞剪，如果飞剪双滚筒的直径相等，被剪轧件以等速运动，那么剪切的长度由下列公式确定： L= T （2）式中：轧件前进的速度，m/s；：两次剪切的时间间隔，s.由公式可以看出，当轧件运行速度不变时，在飞剪上剪切的轧件长度只同相邻的两次剪切的间隔时间有关。
冷轧1550mm轧机飞剪控制策略
１ 前
言
２ 飞剪控制策略
２１ 飞 剪 电机 编码 器数 据处 理 ．
飞剪是冷连轧 的关键设备 之一 ，其工作稳 定性及 剪切精 度将直接影 响连轧机组的生产节 奏 ，并对 冷硬卷的质量以及 成材率产生很大 的
影 响。
使用增量编码器来映射飞剪旋转角度 ，角
度 是在 ０ ３０ 。 ６ 。内周期变化的 ，这就存在 给
疆 ／
冷轧 １５ｍｍ 轧机飞剪控制策略 ５０
程 文彬 （ 轧板带 厂） 冷 摘 要 ：介 绍 柳钢 １５０ｍ 冷 连 轧 飞剪控 制 系统 的控 制数 学模 型 ，包括 飞剪 剪切 角计 算模 型 、 ５ ｍ
飞剪剪切距 离计算模型和飞剪速度 目 标值计算和速度转矩调节模型等。采用该数学模型 实现飞剪 自 动剪切、定位和制动 ，将轧件的平均剪切误差控制在 １ ｍ以内。 ５ｃ 关键词 ：冷轧板带；飞剪控制 ；数 学模型；剪切误差
触 发 下 一 步 ，否则 ，无 法 继 续 后 面 的加 速 、剪 切 过 程 。［ ２ １ ２３ 剪切 控制 ．
图 １ 飞 剪剪切 旋转 角度 示 意图 ２４ 速 度 控制 ．
（ １ ）剪切角度的计算见式 １ 。
ｃｓ （ ＿ ＿ （ 一 ｏ １ １ ） （） １
Ｃｏ ｔｏ ｔａ ｅ ｙ ｆ ｒＦｌｉ ｇ Ｓ ｅ ｒｏ ５ ０ ｍ ｌ ｌｎ ｉ ｎ ｒ ｌＳ ｒ ｔ ｇ ｏ ｙｎ ｈ ａ ｆ１ ５ ｍ Ｃｏ ｄ Ｒｏｌ ｇ Ｍ ｌ ｉ ｌ
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（ ｏｄＳｒ ｌ Ｃ ｌ ｔｐＭｉ） ｉ １
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅｍａｈ ｍａｉａ ｏ ｔｏ ｄ Ｊｕ ｅ ｎ ｃ ｎｒ ｌ ｙ ｔｍ ｒｆ ｉｇｓ ｅ ｒｏ ５ ０ ｓｒ ｃ ： ｈ ｔｅ ｔ ｌｃ ｎｒ ｌ ｃ ｍｏ ｅ ｓ ｄｉ ｏ ｔ ｓｅ ｆ ｙｎ ｈ ａ ｆ１ ５ ｍｍ ｏ ｔ ｕ ｏｓ ｏ ｌ ｃ ｎｉ — ｎ
高线飞剪控制系统
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ ｓ： ｌ ｆ ｙ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ； ｃ ｕ ｔ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｓ ； ｗｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ； Ｆ Ｍ４ ５ ８ ； ＰＬ Ｃ
０引言
陕 西 钢 铁集 团汉 钢 公 司 高 线 工 程 于 ２ ０ １ ２年 ８月
在 轧 线 的 位 ” 信号到 Ｆ Ｍ４ ５ ８发 出剪 切 命 令 的 时 间； 为 发 出剪 切命 令 到 飞剪 开 始 起 动 之 间 的 时 间 ； 为 飞 剪 从 开 始 起 动 到剪 切 轧件 所 用 的 时 间 ； 为 轧 件
ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ． Ｔ ｈ ｅ ＦＭ ４ ５ ８ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｕ ｌ ｅ ｉ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ， ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ， ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｅ ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｇ ． Ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｌ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｉ ｓ ａ ｃ ｈ ｉ ｅ ｖ ｅ ｄ ．
系统 配置 Ｆ Ｍ４ ５ ８功 能 模 块 ． 以 完成 高 动 态 响 应 的 开 环 和 闭 环控 制 功 能 在 ＨＭＤ检 测 到 轧件 时 ． Ｆ Ｍ４ ５ ８
断 飞 剪 的可 靠 运行 直接 影 响着 生 产 能 否 顺 行 汉 钢 公 司轧 钢 厂 精 轧 飞剪 采 用 启 停 制 回转 剪 ． 能 实 现 快 速
轧钢生产飞剪精准控制的研究
轧钢生产飞剪精准控制的研究摘要：轧钢生产本就属于高速的、连续的自动化的一个生产过程。
飞剪作为轧钢生产过程中的关键性环节，其控制系统不仅复杂，而且精度要求非常高，所以，做好飞剪精准控制方面的研究势在必行。
因此，本文就对飞剪控制系统的研究现状进行一个简单的介绍之外，对飞剪控制系统也做了一个详细的了解，最后，通过飞剪控制系统PLC的实现来提高轧钢剪切的精度和质量，最终实现提高飞剪精准控制的目的。
关键词：轧钢；飞剪；精准控制；剪刃定位；扫描型热金属检测器1引言随着市场的需求的变动，以及我国市场高科技技术的应用，使得轧钢技术的研究越来越趋向信息化、高科技化，原有的生产工艺和生产流程被替代或者是精细化，这也是轧钢生产发展的必然趋势，下面就轧钢生产飞剪精准控制进行研究和分析。
2飞剪控制系统的研究现状就目前我国的轧钢生产飞剪技术主要是采用高线生产控制技术，全线实现自动化运行，即全自动化轧制系统和飞剪控制系统，并且在控制系统中引入了现代化网络技术、数字地球等，另外，还在系统中增加了诸多控制功能，如高速计算、逻辑控制、数据处理等，系统稳定性和安全性高，操作也极为简便，但是，相对于一些发达国家而言，还存在着一些差距。
3飞剪控制系统分析3.1轧钢生产工艺流程轧钢生产工艺流程就是从对原材料进行加热处理到轧制、冷却、集卷、收集，最后成品入库，最终成品销售，整个流程完结。
3.2飞剪的工艺要求飞剪主要功能就是线钢头和钢尾不平整的地方，进而保障其在后续环节中能够顺利进行生产活动，飞剪的最佳安装位置就是轧机后面，能够实时的进行剪切工作，整个剪切活动是在切头之前，由热金属检测器检测轧件，邻近的机架脉冲码盘就已经开始计数，当切头达到了设定的长度之后，就可以启动飞剪，加速到设定的速度，进行切头，然后减速归回最初的位置。
在切尾前，热金属检测器检测需要抛钢的轧件时，再一次启动飞剪进行切尾工作。
如果在运行中出现意外，可以手动或者是自动连续剪切，因此，飞剪的稳定性和可靠性要求非常高。
冷连轧机出口飞剪的控制方法
第 12 期 葛延津等 : 冷连轧机出口飞剪的控制方法
1143
若不考虑超速因子 k ,则 V 1 = V 0 ,所以有
S0 = 2S1 ·
(5)
式 (5) 说明 ,当带钢剪切点距飞剪剪切位的距 离为飞剪原位与剪切位之间大弧长的 2 倍时开始 启动飞剪·
带钢剪切点从末机架出来 , 运行到飞剪剪切 位的这段距离是由安装在飞剪前下夹送辊上的光
带钢在进入冷连轧机前 ,须对两个钢卷的首 尾进行焊接·在飞剪剪切带钢时 ,总希望剪切发生 在带钢的焊缝处 (剪切点) ,这样可提高用户对带
钢的利用率·那么带钢以匀速运动 ,从冷连轧机末 机架输出后 ,其剪切点到达什么位置时开始启动 飞剪呢 ? 它应该满足以下条件· 1. 1 飞剪的剪切速度
带钢以匀速度从末机架输出 ,发现带钢焊缝
图 4 带钢承受的张力 Fig. 4 The tension on the strip
4 结 论
本文阐述了冷连轧机出口飞剪的剪切控制方
法 ,给出了飞剪剪切的控制算法
KSV 算法 ,
应用该算法剪切的带钢剪切点位置准确·在整个 剪切周期不同阶段中 ,飞剪速度按速度设定值运
行 ,通过凸轮开关实现了飞剪剪刃的位置控制 ,使
图 3 飞剪速度设定 Fig. 3 The sp eed reference of flying shears
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东北大学学报 (自然科学版) 第 25 卷
般有
k = 1. 05 ～ 1. 35[4] ·
1. 2 飞剪的启动时刻 当带钢剪切点在末机架出现后 ,飞剪匀加速
关于冷轧机电气自动化控制系统优化分析
关于冷轧机电气自动化控制系统优化分析一、冷轧机电气控制系统构成及其自动化控制系统设计需求为有效提升系统自动化程度，根据冷轧生产的复杂程度与设备并行的工作特点，冷轧机控制系统使用分布式计算机控制。
在这之中，自动化控制系统是电气控制系统执行环节，决定了板材质量，是轧机引发振动的原因，因此对控制系统的探索与分析是极其重要的。
自动化控制系统包含了张力与板形自动控制系统、厚度与速度自动控制系统在这里面，速度自动控制这一系统是基础的控制模块，计算机网络通信等技术在该系统中运用，可以提高生产过程的稳定性，降低废轧率。
而张力自动控制系统可以维持板材张力恒定，是确保轧机组平衡的保障。
板形自动控制系统是当前板带轧机达到高精度控制的主要影响因素。
厚度控制系统是基本自动化控制系统最关键的一个部分，经过维持带钢纵向厚度均衡性严格把控尺寸。
冷轧机工业生产是智能化与自动化背景下产生出来的一种性能较高的板材加工设备，其目的就是充分满足人类生活与工作需要的各种厚度与板形的板材需要。
冷轧机电气自动化控制系统的全面发展，从很大程度上决定了该功能的实现。
因此在设计电气自动化控制系统的过程中，应当充分满足功能性与非功能性方面的要求。
二、冷轧机电气自动化控制系统优化分析此次就西门子s7-400PLC为核心主站，就西门子视窗控制中心构建上位机监控系统，触摸屏是使用来设置参数与显示各种指标的。
利用直流调速器进行开卷机与主机、收卷机的指标把控。
配置具备通信接口的CPU与传感设备;涵盖了位移传感器与测厚仪、压力传感器;执行器;伺服阀与电动机等等。
主站和从站间创建profibus-db通信协议，进行控制系统和分散形式I/O通讯。
利用组态式选择硬件型号、编辑参数与分配地址等方面的工作。
（一）调整辊缝在进行轧制之前，采用触摸屏编辑生产中的每一项参数。
每一个参数是以不一样的传感器采集信号与反馈的。
在进行板材厚度调节的过程中，辊缝是初级调节，所以，需要将辊缝当作第一控制指标调节板材加工厚度。
飞剪的应用与自动控制原理方法
飞剪的应⽤与⾃动控制原理⽅法飞剪的⼯作原理吕建东2014年3⽉18号飞剪的逻辑控制过程由PLc系统实现，在上位机系统可设定定尺剪的控制参数(其中包括定尺的长度Ll、定尺数量N、剪切因⼦等)、启动，停⽌，测试定尺剪，在⽣产过程中，由18#机架后⾯的热⾦属探测器检测到钢材头部的时间Tn，同时开始计时，根据时问和成品机架的线速度S、热⾦属探测器到定尺剪交叉位之间的距离LO 可以计算出定尺剪启动剪切的时间点Tn+1。
其中：Tn+1=Tn+(LO+L1‘N)／SPLC系统根据不同的速度、品种规格计算和优化出最佳的剪切曲线㈣，通过DP总线把速度的给定值传送到定尺剪的直流传动系统，完成每⼀个剪切周期。
1硬件构成及功能棒材⽣产线⼀般配置三台剪⼦，本⽣产线根据实际的需要增加了⼀台飞剪，因此本系统⼜四台飞剪，分别为1#、2#、3#、3B#剪，l#、2#飞剪⽤于⽣产过程的切头、切尾、碎断，3#、3B#剪根据上位机系统的设定完成不同规格品种的定尺剪切，把轧件跟据预先设定的长度按不同的倍数进⾏剪切，分段送到冷床，确保定尺的精度，以提⾼定尺率，优化产品的技术经济指标。
飞剪动作执⾏过程包括剪切及定位。
飞剪在正常剪切过程下有三个可能运⾏状态(运⾏速度)：⾃动速度、碎断速度、测试速度。
在⽣产过程中使⽤最多的之中状态是⾃动状态。
碎断速度的使⽤是轧件在⽣产过程如果出现不正常现象，需要对轧件进⾏碎断处理时⽤到。
测试速度主要是作为准备⽣产前对设备时候正常状态的测试。
飞剪系统由两部分组成：⼀是直流传动装置，⼆是逻辑控制单元(属于基础⾃动化级)。
飞剪的⾃动速度匹配信号是基础⾃动化级给定的。
飞剪在剪⼑位置安装由位置检测编码器和定位接近开关，在剪机前有热会属探测器。
它的基本原理是：当有轧件来时，热⾦属检测器HMD检测到轧件信号后，飞剪电机经过启动延时，以超前于前⼀架轧机线速度⼀定量的速度启动，达到⾃动剪切速度值，先加速后匀速，运⾏⾄剪切点时，剪刃闭合，对轧件进⾏剪切。
飞剪控制系统
大连立达飞剪设备飞剪控制系统●〖适用范围〗控制开平线（或校平线）上的单飞、双飞、辊筒剪；适用于钢板、铝板行业的定长切断●〖功能特点〗∙■ 切断同步角度到达60°，单飞、双飞和辊筒剪软件模式在线设定；∙■ 专用改进型同步软件，适宜V形或U形刀系，保证切口线性质量；∙■ 加减速缓冲运动S曲线，减少机械冲击力，降低机械噪音；∙■ 最短切断100mm，真正实现“飞”的切断模式；∙■ 最高生产线速度：125米/分钟，最高切断次数：190片/分钟；∙■ 全程（包括加减速、停机、料尾等）实际切长误差小于±0. 3mm；∙■ 交流伺服传动系统：15KW~90KW/1000RPM~450RPM；直流系统可达260KW/500RPM；∙■ 采用电容器储能技术，可大幅节省电能（以55KW系统，20小时/天运行，年省电24万度）；∙■ 切断长度和数量可在线调整，一次可设定10个生产料单；无限循环或两单循环；∙■ 自动/手动排单生产；操作方便、维护简单；∙■ 自动接料切换、自动、手动、提前减速命令等PLC全线联机信号；∙■ 10存彩色触摸屏操作，速度、长度、数量实时显示，调试可无需电脑操作；■ 无物料模拟运行功能，方便机器调试和检修；电脑横切系统〖适用范围〗瓦楞纸（硬纸板）生产线上的定尺切断机，适用于螺旋刀和直刀。
●〖功能特点〗■切断同步角度到达80°，高速踢料（逃刀）功能。
■专用改进型同步软件，适宜螺旋刀或直刀刀系，保证切口线性质量。
■加减速缓冲运动S曲线，减少机械冲击力，降低机械噪音。
■最短切断400mm，真正实现“飞”的切断模式。
■最高生产线速度：280米/分钟，最高切断次数：150片/分钟。
■全程实际切长误差小于±1mm。
■交流传动系统：5KW~55KW/1500RPM~750RPM。
■切断长度和数量可在线调整，一次可设定99个生产料单，并可无限循环。
●〖系统配置〗。
冷轧中飞剪的控制原理
图１飞剪 机构工作原理 简
飞 剪 切 速 度 主 令 速 度 曲 图２
①作者 简 介： 郝 艳平 （ １ ９ ８ ２ 一） ， 女， 山西人 ， 助 理工 程 师 ， 主 要从 事 冷轧 自 动 化 控制 系统 的研 究 、 设计 和 现 场 实 施工 作。
科技创新导报 Ｓｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｈ ｅ ｒ ａ ｌ ｄ
启动 加 速 段 、 剪切 段、 减速 定 位 段。
剪 刃。
剪切 后 段的 情况 与 剪切 前 段 相似 ， 只是 但 是 还 要 在启动加 速段 ， 剪 刃 由 零 速 启 动 到 与 过 程 相 反 。这 时 轧件 已经 被 切 断 ， 切 头 时 乘 以超 前 系数 ， 保 持 剪 刃的 速 度与 轧件 相 同步 ， 直 至剪 刃与 的 带钢 进 行 剪切 。 飞 剪 的传 动 机 构 和 传 动 电 轧件 线 速度 相 同步 （ 动 机 的 选择 ， 是 根 据剪 切 带 钢 的 断 面 、 材质 切 尾 乘 以 滞后 系数 ） 。 启 动加 速段 的加 速 度 轧 件脱 离进 入减 速 定位 段 。 ． ３ 减 速 定位 段 和剪切的最大 速度 （ 带 钢 在 剪 切 时 的 运 行 可 以 采 用 定 加 速 度 方 式 ， 也可 以 采 用 变 加 ３
郝艳平 （ 北京建龙重工集团有限公司钢铁事业部 自控处 北京 １ ０ ０ ０ ７ ０ ）
摘 要： 飞剪是一种 匏快速切断铁板 ． 钢 管． 纸卷 的加工设备， 是 冶金 轧钢行业， 高速 线材及螺纹钢定尺剪断机 ， 是现 代轧制棒材剪断 中的产 品， 具有耗 电少． 投资成本低 的特点。 主要 用途 ： 飞剪常用于轧钢 ， 追 纸等生产线上。 关键词 ： 工作原理 控制原理 传动 机 构动作 文献标识码 ： Ａ 文章编 号： １ ６ ７ ４ － ０ ９ ８ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ （ ｃ ） － ０ ０ ６ ５ － ０ ２ 中图分类号 ： Ｔ Ｇ ３ ３ ３
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转帖]冷轧轧机飞剪控制系统
冷轧轧机飞剪控制系统
张亮1，张期2
(1.本钢工学院，辽宁本溪117000；2.本溪钢铁集团公司冷轧厂，本溪 117000)
摘要：飞剪是轧机线的重要组成部分，本文介绍本钢冷轧连续酸洗—轧机联合机组中的轧机飞剪控制系统的控制原理及控制过程，该飞剪是目前世界上先进的飞剪设备之一。
关键词：轧机；飞剪；控制
中图分类号：TG333 文献标识码：B
Flying Shear Control System in the Tandem Mill
ZHANG Liang1,ZHANG Qi2
(1.Benxi Iron and Steel Engineering College，Benxi 11700，China；2. Benxi Iron and Steel
Group Company，Benxi 117000，China)
Abstract：The flying shear is an important part of the tandem mill line．The article introduces the structure principle of the system control and the control process of the continue pickling line coupled with the tandem mill of the cold rolling strip Bengang.The flying is one of the newest developed flying at present．
Key words：tandem mill；flying shear；control
1 概述
本钢冷轧轧机电气控制系统由法国CMS公司设计与调试，轧机出口采用转鼓式飞剪（简称飞剪），其作用是不停机用于分卷剪切，使带钢平稳地过渡到另一台卷取机进行卷取，飞剪主电机状态、转速、故障报警均由计算机控制与监视，主传动采用JR4000D（FDPS）全数字直流调整系统。
2 飞剪的特点及主要技术数据
飞剪主要由刀刃、刀夹、滚筒和固定架等组成，控制系统采用可控硅反并联逻辑无环流速度控制以及带钢跟踪，刀刃跟踪控制系统。
该系统剪切控制精度高，定位控制准确，飞剪剪切的技术数据如下：剪切厚度0.4～3.00mm；剪切宽度700～1525mm；剪切速度60～300m/min。
根据工艺要求，飞剪安装在距离第四机架9.100m的位置，在这短矩离之内，以确保切割精度，通过对带钢的准确跟踪和刀刃的跟踪，从而完成对飞剪的切断控制，飞剪剪切过程示意图如图1。
正常运行顺序为：
停止→加速→剪切→减速→返回到初始位置→停车；若剪切失败则为：停止→加速→剪切(失败)→紧急停
车。
3 飞剪的控制原理
四机架在连续轧制时，通常以500m/min以上的速度进行高速轧制，当卷取机要分卷进行剪切时，计算机接收到带钢跟踪系统发来的“焊缝在轧机入口”信号后控制轧制线要减速到150m/min以下的线速度运行，当带钢跟踪发出“剪切点在四架”信号后，飞剪功能将计数器值初始化(第四机架到飞剪的距离9.100m)以计算从四架到达飞剪启动位置的长度。
当剪切点位于启动位置与飞剪之间的区域时，飞剪的抱闸打开，飞剪剪切速度控制如图2。
KSV算法被应用于启动飞剪、飞剪完成切割、带钢与刀刃跟踪回路切断，与此同时，飞剪制动定位控制器投入，定位控制信号由安装在飞剪上的凸轮开头发出，剪切结束后，飞剪的速度参考值被置为10mpm，使系统由剪切时的驱动状态，过渡到逆变制动状态，减速完成后，速度参考值为－10mpm，以使飞剪回到初始位置，当飞剪到达初始位置时，速度参考值被置为0mpm且抱闸关闭，准备下一次剪切。
图1
图2
4飞剪的运行方式
飞剪向前点动，飞剪向后点动，飞剪动态剪切，飞剪停车剪，飞剪附加剪，以上各种方式，操作工可任意选一种。
5 飞剪控制系统的硬件结构
飞剪控制系统主要由计算机监控部分、JS1600出口计算机控制以及FDPS传动系统三个部分组成，飞剪控制系统结构图见图3。
图3
监控部分主要用于动态画面显示，以及主传动电机的转速，故障报警显示等。
JS1600出口计算机是一种直接数字控制计算机(DDC)，它完成逻辑顺序控制，与上位机和其它计算机的数据交换，实现直流传动系统FDPS的接通、断开、速度设定、电流设定和参数计算。
传动部分主要由FDPS全数字直流调速装置(此装置有自身的处理器和智能模块)进行调速控制、故障诊断与报警、系统的结构组态及各个环节的参数都可用数字形式进行设定和修改。
JS1600出口计算机与FDPS直流传动系统通过3#光纤网4#站用于通讯，实现计算机与FDPS之间信息传递和数据传输。
6 飞剪控制信息传递
系统的主要控制是JS1600出口计算机和FDPS控制系统来完成的。
通过对FDPS的参数设定、系统优化、实现双闭环控制，由JS1600计算机程序来控制传动装置，JS1600发出的控制信号(如主接触器的接通、关断，速度设定，加减速，抱闸信号，故障识别等)为数字量来控制FDPS，而FDPS反馈的速度实际值和电流实际值，抱闸打开信号和速度>0信号送到JS1600出口计算机。
7 飞剪主传动JR4000D(FDPS)系统概述
飞剪主传动采用处理器FDPS全数字调速系统。
主回路采用可控硅反并联逻辑无环流调速系统，交流主回路串快熔作SCR元件和线路保护，在控制回路中设瞬时过流和延时过流保护、过压保护等，SCR元件的保护系统由微处理器完成调节器，触发脉冲移相控制及反馈信号(如隔离放大，模数转换)等功能的可调速度驱动装置，这种可调速度驱动装置能方便的构成多种形式的控制系统，既可以搭成调速系统，又可以构成张力控制系统，通过改接输入输出和跳接线及改变特定元件参数设置即可实现控制系统类型的转换。
处理器板是FDPS控制器的核心，完成SCR触发脉冲移相控制及系统诊断保护，提供和微控器(CPM11)交换的接口电路等大部分调节功能。
应用板和过程接口板主要用作处理器板和外部设备联系的接口电路，在两者间起缓冲和桥梁作用。
FDPS数字调速系统结构上就是常见的转速电流双闭环调速系统，其给定积分器、速度调节器、电流调节器均采用数字调节器，对应的功能由计算机软件来实现。
正常运行时，连续运行速度指令不论是外接信号还是微控器(CPM11)按键输入的数字设定值均通过给定积分器后送入速度调节器，点动运行速度指令不通过给定积分器而直接进入数字调节器。
可利用微控器观察核对所有系统参数，或根据电动机整流装置、转速和电流的检测装置等系统固有部分特性以及系统对动静态控制精度的要求，设定或修改系统内所有参数，使系统工作在最佳状态。
在运转方式上，系统根据外接速度指令或CPM11随时得到改变，运行过程中出现的故障现象在CPM11上显示出来并能显示近百种故障，这是模拟调节系统难以实现的。
8 结语
冷轧轧机飞剪系统的生产全过程均由计算机控制，其控制手段达到90年代先进水平，具有高度自动化和控制精度高故障率低的特点，飞剪剪切控制精度较高，剪切误差≤100mm，定位控制精度高，定位误差≤1°，经过几年的运行，充分显示出它的可靠性和先进性。
参考文献
《电气自动化培训教材》[Z]，本溪本钢集团公司编，1999．。