1450mm铝带拉弯矫直机组控制原理

ｆ ｔｓ ｅｃｇ ｃｎ ｌ ｒ ｙ ｐｔｆｗ ｒｔ ｍ ｔ ｄ ｍ ｒ ｅ ｃｎ ｌ ｒ ｙ ａｏ ｉｌｎｉ ｔ ｏｔ ａｃａ ， ｏ ａ ｈ ｅ ｏ ｔｉ ｏ ｔ ｏｔ ａｃ ａ ． ｃ ｒ ｎｕ ｎ ｈ ｆ ｅ ｒ ｃｕ ｃ ｕ ｒ ｄ ｈ ｏ ｖ ｈ ｏ ｓ ｅ ｐ ｅ ｒ ｃ ｃ ｏ ｕ
内。延伸率计算公式如下 ：
Ｅ ．
＝ 一． 一一下； － 一
Ｖ 一 ２ １ 笼６ Ｖ ， （ １ Ｘ ｘ
拉弯矫直机是薄带材矫直的理想设备， 可使带材在连 续拉伸、 弯曲的共同作用下产生塑性延伸， 从而达到 改善带材板形 的效果。本文 主要介绍我 院设计 的
式中 Ｖ— ，
出口 １ 号张力辊的速度；
为Ｄ， ，则有：
ｒＤ ２ Ｎ ， ｒ 兀 ｌ Ｌ２ ，一
争
ｘ如 ＝ｔＶｂ ｏ ｈ ，
２１１ 卷径计算方法一 ．． 通常利用开卷线速度 Ｖ 和开卷电机转速 ｎ 之 ， ＊
间的关系来间接地计算卷径 ：
。 ６ｉ ０－
（） ８
将 ＰＣ Ｌ 计算的卷径值 Ｄ与Ｄ 进行比较 ， Ｄ＿ Ｘ 若 ＜
力方式， 升速时延伸率调整达到稳定状态更快一些，
８ 路光纤分配器
８ 路光纤分配器
直流装置 卜 ・・ ・… … ・・ ・ ・・
’ ”‘ ’Ｉ ‘ ” ’ ‘直流装２ ‘ ’
图４ 控制系统的组成
但在升速初始阶段易出现延伸率超调现象， 因此， 必
须在升速初始阶段将延伸率给定值限制在一定范围
内。
结束语： 该机组 自２０ 年 １ 月投产以来运行正 ０３ ０ 常， 各项指标完全达到设计要求， 用户比较满意。 （ 下转第４ ５页）
电机控制方式为： 开卷和卷取为恒张力控制； 人 口张力辊组和出口张力辊组为速度控制。以出口 １
号电机为速度基准， 口张力辊的速度给定由出口张 人
定延伸率一致， 延伸率控制精度要求在 ｔ １ ００％以 ．
力辊组的速度 Ｖ 除以（＋ 给出； Ｉ １ 乓） 延伸率闭环以 后， Ｂ Ｅ － 说明实际 当Ｅ 一 ｝ Ｅ时， Ａ 延伸率偏小， 人口
第 ３卷 第５ ３ 期
２０ 年 １ ０４ ０月
有色金属加工
ＮＯＮＦ ＲＲ Ｓ Ｔ Ｓ Ｒ Ｅ ＯＵ ＭＥ ＡＬ Ｐ ＯＣＥ Ｓ ＮＧ Ｓ Ｉ
Ｖ ｌ ３ Ｎ ． ｏ． ｏ ５ ３
Ｏｃｏ ｅ ２ ０ ｔｂ ｒ ４ ０
１５ｍ ４０ ｍ铝带拉弯矫直机组控制原理
陶雨中
（ 洛阳有色金属加工设计研究院， 河南洛阳 ４１ ９ ７０ ） ３ 摘 ４０ ｍ铝带拉弯矫直机组延伸率闭环控 要： 铝带拉弯矫直机组在我国的应用越来越广泛。本文主要介绍 １５ｍ
器通过点对点连接。
如图３ Ｐ调 ， 节器的 是给 Ｉ 给定 定延伸率 凡， 反馈信号
是实际延伸率 凡 。当 ｅ 端为 １ Ｐ 调节器起作 ｎ 时，Ｉ
程序控制器作为主站， 组成一个 Ｐ Ｏ ＩＵ 通讯 ＲＦ Ｓ Ｂ 网络， 把整个系统连接成一个整体， 完成机组的各种
操作 ， 如合分闸、 交流电机、 泵站、 阀台等的控制。
Ｖ ２ 人口４ — 号张力辊的速度；
Ｅ — 实际延伸率。 ．
机列运行方 向 偏导辊 偏导辊
１ ０ｍ铝带拉弯矫直机组的控制原理及控制系统的 ４ｍ ５
组成 。
开卷机
卷取机
１ 机组主要参数
来料材质： 纯铝及软铝合金（ ＝ 一０ ｕ ） 。 ８ ２ 叼ｎ ． ｎ
来料厚度：．一 ｎ ０１ １ ｕ ｎ 来料宽度： 一 ３ ｍ ６０ １ ０ ０ ０ ｍ 来料最大卷径： ０ ｎｎ １ ０ ７ ｕ
制的原理及控制系统的组成。
关健词： 铝带； 拉弯矫直机组； 控制系统； 延伸率 中图分类号：Ｇ３ ． ； ３． Ｔ ３３ ３ ３４９ ２ Ｔ ＇ Ｇ 文献标识码 ： Ｂ
文章编号： ７－ ９（０４０－ ５－ １ １ ７５２０） ０ ４ ２ ６ ６ ５０ ０
随着我国国民经济的飞速发展， 印刷业、 家用电 器行业、 电子行业等对带材 的平直度要求 日趋严格 ， 因此板带材加工厂需要对 轧制后 的带材进行矫直。
径保持三部分。若采用德国 Ｓ Ｋ公司的激光测距仪 Ｉ Ｃ 直接测量料卷的卷径， 测量精度为 土 ｍ ， ５ ｍ 这一测量精
度是无法满足控制要求的。卷径的测量值只能作为 初始卷径设定。
功能来计算卷径。若 ＰＣ的中断时间为 ｔ 上一个执 Ｌ ｏ ， 行周期的实时卷径为 Ｄ． ，本执行周期卷径的最大值 ，
速装置。加拿大 Ｋ Ｌ Ｅ Ｋ公司的Ａ Ｄ ００ Ｓ １０ 激光测速装置
２３ 料卷占积率 ． 对不同厚度的带材， 料卷的占积率会有所不同。
在 ＰＣ程序中， Ｌ 可对不同厚度范围的带材设定不同的
的测速范围为 ００ 一 ６ ／ 测量精度可达 ０２％， ．３ ３ｍｓ ， ．５ｏ 同时， 该装置还可直接测量带材的长度， 用于料尾 自 动减速控制， 可获得很高的控制精度， 但成本较高。 ２１２ 卷径计算方法二 ．．
Ｓｒ Ｔ亩 ｕ ｍ ｔ Ｄ ｃｌａｏ Ｃ ｎｒｌ ｏ － ｖｒｉ Ｃ ｌ Ｒ ｌ ｇ ｌ ｔｐ Ｉ ｏ ａｃ ｅ ｒ ｉ ｏｔ ｏ Ｎ ｎｒ ｅｓ ｇ ｄ ｌ Ｍｌ ｉ ａ Ａ ｔ ｉ ｅ ｅ ｔ ｎ ｏ ｆ ｅ ｎ ｏ ｏｉ ｉ ｎ
Ｕ Ｈ ｎ －ａ ｏｇｈｉ
（ ｕ ａ Ｅｇｅｉ ａ Ｒｓｒ Ｉｔｔｆ ＮｎｒｕＭｔ Ｐ ｃｓｇ Ｉｏ ｎ， ａ， ３， ｓ Ｌｏ ｎ ｎｎ ｒｇ ｅａｈ ｉ ｅ ｏｅｏ ｅｌ ｒｅｉ ， ａ Ｈｎ ４１ ９ Ｃｉ ） ｙ ｇ ｉｅｎ ｎ ｅｃ ｎ ｔ ｏ ｆｒｓ ａ ｏ ｓ ｄ ｓｕ ｒ ｓ ｎ ｕ ｇ ｅ ｎ ７ ｙ ０ ｈ ｎ
来料最大卷重： ｔ ７ 来料套筒尺寸：５５ ０ ｘ ０ ０ ６／ ５ ５ ｍ ５ １ ０ ｍ 成品最大卷径： ０ ｍ １ ０ ７ ｍ
图１ 机组主要设备组成
延伸率控制有两种方式： 速差控制方式和张力控 制方式。
２１ 速 ． 袭控制方式
控制框图如 所示。 ２
第５ 期
有色金属加工
张 力辊的 速度给 定要减 ， Ｅ， 降 去Ｖ ｋ 低人口 力辊 凡 以 张
的 度 大 伸 当， Ｅ 落 Ｅ ， 明 际 速 增 延 率； ：一 ． 说 实 延 Ａ时
伸 率偏大， 张力辊的 人口 速度给定要加上 ＶＥ ｋ以 ， ， ｇ Ｅ 增大人口 张力辊的 速度， 减小延伸率； △ － － 当一 Ｅ ， Ｅ
ｈ Ａ ｓ ａｔ Ｔｅ ｅｅ ｏｎｓ ｃｎｏｔｎｉ ｏｓｉｔｌ ｍ ｔｎ ｌａｏ ｏｔ ｎｎｒ ｅ ｉ ｃｌｒｌ ｍｉ ａａ ｓ ｂｔ ｃ： ｐｐｒ ｕｄ ｔ ｏｔｌ ｎ ｆ ａ ａｔ ａｏ ｄｃ ｅ ｔｎ ｅ － ｖｒｎ ｏ ｏ ｉ ｌ ｎ叭ｅ ｔｅ ｒ ｈ ａ ｘ ｐ ｈ ｅ ｒ ｈ ｋ ｇ ｔ ｉ ｕ ｉ ｒ ｐ ｏ ｉ ｅ ｒｉ ｆ ｏ ｅ ｓ ｇ ｄ ｎ ｌ ｅ ｈ ｌｇ ，
Ｅ， Ｅ时， ．＿９ 延伸率不作调整， 达到控制延伸率稳定 的目的。ＡＥ数值的大小根据现场实际情况确定， 一 般在 ０００ 左右。Ｅ 为一极小的实数， ． １ ０ ｋ 具体值由现
场调试定。
３ 控制系统的组成
控制系统的组成如图 ４ 所示， 包括一台应用控制
２２ 张力控制方式 ． 张力控制方式框图如图３ 所示。
第５ 期
有色金属加工
Ｌ ｏ Ｌ 时， Ｃ ＜Ｌ ＋ ； Ｐ 发出减速报警或自 Ｌ 动减速命令。
２ 控制精度
由上述计算公式可看出， 影响控制精度的主要参
数有开卷卷径 Ｄ和料卷占 积率Ｐ Ｏ
２１ 卷径的测且和计算 ．
卷径计算一般包括初始卷径设置、 卷径计算和卷
的高速计数模块， 开卷机的卷筒每转一圈，Ｌ 就会收 ＰＣ 到一固定的计数脉冲， 通过对 ＰＣ计数脉冲的计算， Ｌ 可知道开卷机卷筒转的圈数。开卷机卷筒每转一圈， 卷径的减少量为 ２ 。一般情况下来料厚度是不变的。 ｈ 因此， 根据初始卷径， 可计算出开卷的实时卷径。这 种方法也可得到较高的卷径计算精度。 ２２ 卷径计算的修正 ． 为了提高卷径的计算精度， Ｐ Ｃ中可使用中断 在 Ｌ
用， 当凡大 于几 时， 调节 Ｐ 器输出 Ｉ 增加， 张 人口 力辊Biblioteka Baidu的 力矩增大， 延伸率增大， Ｅ， 使 ，Ｅ 趋于相等； ８ ． 当Ｅ
小于凡 时，Ｉ Ｐ调节器的输出减小， 张力辊力矩减 人口
ＰＣ Ｌ 主站 Ｉ Ｎ Ｂ －０ Ｉ Ａ ８ Ｉ触摸屏日 Ｐ Ｃ Ｐ Ｉ Ｌ 从站 Ｉ Ｉ Ｃ ． Ｐ 从站 ． Ｌ ．
出口张力辊
１ 凡 忘 ｋｌ 和
图３ 张力控制方式框图
在张力控制方式下， 出口张力辊为速度控制方 式； 人口张力辊为力矩控制方式。力矩给定有两种方 式： 一是由触摸屏直接给定， 恒力矩控制， 延伸率不作 调整； 二是来自于Ｐ调节器的输出， Ｉ 延伸率闭环控制，
器 Ａ ８， Ｃ０一台Ｓ Ｅ Ｓ 一 ０ 程序控制器， Ｉ Ｎ Ｓ ３０ Ｍ ７ 一台触摸 式板式计算机， 两套北美对中控制系统。直流控制装 置采用 Ａ Ｂ Ｂ 公司生产的全数字式产品， 该产品具有完 善的保护和自 诊断功能， 故障信息可以存储并可在调 试和维护工具上显示， 易于查找故障； 口张力辊组、 人 出口张力辊组、 开卷机、 卷取机和园盘剪传动直流电 机（ １ 台） 共 １ 采用 Ｄ Ｓ０ 系列晶闸管变流器直流传 Ｃ６（ ） 动系统； 五个清洗辊采用 Ｄ Ｓ０Ｂ系列晶闸管变流器 Ｃ５０ 直流传动系统； 应用控制器（ Ｃ０用于实现机组的速 Ａ ８） 度控制、 张力控制、 延伸率控制、 力矩控制、 各张力辊 间速度的协调、 张力设定、 动态补偿、 张力运算等功 能； 一 ０ 程控器实现对整条生产线的操作和联锁 Ｓ ３０ ７ 控制、 显示及各种控制模式 的切换等功能； 应用控制 器（Ｃ０和 Ｄ Ｓ０ 系列晶闸管变流器直流传动系统 Ａ ８） Ｃ６０ 之间是内部总线， 采用光纤连接； 应用控制器（Ｃ０ Ａ ８） 和可编程控制器之间采用 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ Ｆ Ｓ通信网络， Ｂ 实现 可编程控制器与直流装置间信号传递； 清洗辊和程控
对计算 Ｄ ， Ｄ＝ ｘ若 ＤＡＤ． Ｄ＝Ｄ． Ｘ则 Ｄ； ，则 ， ， 。这样，
Ｕ二ｒＶ ７ １ 而ｋ ｎ
卷径值 Ｄ进行修正， 可使计算卷径值更加精确， 但在 （） ７
卷径计算精度 的关键在于开卷线速度 Ｖ 的精 ，
ＰＣ Ｌ 编程时， 应注意程序的执行顺序。
度。为了提高开卷线速度的测量精度， 可使用激光测
Ｉ一 ）Ａ Ｅ ‘｝ Ｅ ｅ
图２ 速差方式控制框图
常量 Ｅ 延伸率给定值 Ｅ 适当的速度调节值 （ ） ， ｋ
召 实际延伸率 曰
Ｔ Ａ 延伸率调节偏差量窗口 Ｓ 速度调节器 Ｅ
２ 控制原理
１ ０ａ 拉弯矫直机组主要设备组成如图 １ ４ｒ ５ｒ ｎ 所示。 机组的控制原则是尽量保持带材的延伸率与给
卷径计算还可以通过安装在开卷电机轴上的光 电编码器来实现。光电编码器 的计数脉冲进人 Ｐ Ｃ Ｌ
占积率， 以提高控制精度。 综上所述， 采用激光测速或测长的方式， 可以获 得较高的控制精度。为减少设备投资， 采用光电编码
器计算卷材圈数的方法来进行料尾报警和料尾 自动 减速控制， 也是一个不错的选择。
光
纤
ＡＣ ０ ８
小， 伸率减小， ，Ｅ 趋于 延 使Ｅ，． 相等。 这样， 便达到了
稳定延伸率的目的。Ｋ Ｐ是 Ｐ调节器的参数， ， Ｉ 通过
调整这两个参数， 可以调节 Ｐ 调节器输出变化快慢及 Ｉ
数值大小， 得出适当的参数， 从而使系统更加稳定。 ２３ 两种方法的比较 ． 速差方式， 系统参数易于调整， 更容易达到稳定 状态， 但是升速时延伸率达到稳定状态稍慢一些； 张
出 口张力辊 速度给定
成品最大卷重： ｔ ７
机组速度： ｍｍｎ ２０ ｉ ０ ／ 穿带速度： ／ｉ １ ｍｉｎ ５ ｎ
入 口张力辊
最大延伸率：． １５％ 来料板形： ４ Ｉ Ｘ ０ 成品板形： ３ ， Ｉ
张力范围： ０ 一 ５０ Ｎ １ ０ ２００ ２