如何提高飞剪的剪切精度

如何提高飞剪的剪切精度

飞剪的主要作用是对粗轧后带坯不规则的头部和尾部进行剪切。剪切的精度对带坯的成功卷取至关重要，直接影响到产品的合格率。但飞剪的控制受外界条件影响较大，有时会发生切不到头或切大头的现象，直接造成废钢。针对此种情况我们对飞剪的设备及程序进行了一系列的研究分析，采取有效措施提高飞剪的剪切精度。

1.控制对象及控制任务

1.1. 飞剪的本体设备

飞剪的主体设备包括：飞剪电机及转鼓。飞剪机械结构属于转鼓式飞剪，由安装在同一个转鼓座里的两个转鼓组成。在转鼓上安装有两对剪刃，两队剪刃差90°，前剪刃为切尾剪刃，后剪刃为切头剪刃。两台直流电机串联后通过减速箱驱动上、下两个转鼓，一台编码器用于飞剪电机测速，一台编码器用于剪刃位置检测，一个接近开关用于停车位置检测，一个抱闸用于停车位置控制。

1.2. 飞剪的辅助设备

飞剪的辅助设备包括：溜槽门的打开和关闭，飞剪剪刃调整液压马达等。1.3. 飞剪的控制任务

飞剪的控制任务主要包括飞剪本体的控制，飞剪辅助设备的逻辑控制，剪前侧导板的位置控制，飞剪前辊道控制及高压水的除鳞控制。

2.控制系统的硬件构成

2.1. 硬件构成

飞剪控制系统有L301 柜1 台，操作台CTC11 1 台，操作箱CXC11 1台。

L301采用S7-400 PLC，包括以下模板：PS407电源模板，CPU模板，CP443工业以太网通讯模板，PROFIBUS-DP网通讯模板，2块FM450高速计数器模板，8路模拟量输入模板，32点数字量输入模板，32点数字量输出模板。

远程站操作台ET200M包括模板如下：PS307电源模板，IM153接口模板，SM338位置输入模板，3块16点数字量输入模板，2块16点数字量输出模板。

2.2. 通讯网络

主柜L301与远程站操作台CTC11通过PROFIBUS-DP 电缆进行连接，飞剪机旁操作箱通过硬线同CTC11 直接相连。PLC 间通过以太网进行通讯。PLC 与传动装置之间通过ROFIBUS 网通讯。

硬件配置图如下：

DO

DI

名 称

DP CPU

PS ETH 6ES7 467-5GJ02-0AB06ES7 422-1BL00-0AA0

6GK7 443-1EX11-OXE06ES7 421-1BL01-0AA06ES7 414-2XG03-0AB06ES7 407-0KA01-0AA0订 货 号

订 货 号DO

IM153

DI 名 称RACK 1

6ES7 322-1BH00-0AA0

6ES7 321-1BH01-0AA06ES7 153-1AA03-0XB06ES7 432-1HF00-0AB0AO FM 6ES7 450-1AP00-0AE0SM 6ES7 338-4BC00-0AB0

3. 控制系统的主要软件设计

飞剪的操作在主控操作台、HMI 和就地操作箱完成。通过操作台、就地操作箱上选择开关共同完成就地/主控切换。可实现正反向点动、手动切头切尾、自动切头切尾等功能。 3.1. 正反向点动

在就地操作箱、主操作台上均可实现飞剪的点动功能。通过点动开关，飞剪按照预先设定速度完成正、反向点动动作。主要用于设备检修，剪刃位置调整等。 3.2. 手动剪切

手动剪切功能在主控操作台完成。就地/主控选择开关切换到主控，操作方

式选择在手动，即切换到手动剪切方式。

3.2.1.手动切头

在手动剪切方式下，操作人员按一下“手动切头”按钮，飞剪完成一次手动切头动作：飞剪从停车位加速到〔PLC 软件设定的速度＋超前速度〕，并保持这个速度完成剪切后返回到停车位。

3.2.2.手动切尾

在手动剪切方式下，操作人员按一下“手动切尾”按钮，飞剪完成一次手动切尾动作：飞剪从停车位加速到〔PLC 软件设定的速度－滞后速度〕，并保持这个速度完成剪切后返回到停车位。

3.3. .自动剪切

当就地箱、主控台的就地/主控选择开关都切换到主控，主控台操作方式选择在自动，即切换到自动剪切方式。在自动剪切方式下，带坯头尾剪切长度由操作员设定，轧件检测元件（热金属检测器）检测带坯位置，PLC 根据位置信号及头尾剪切长度，起动飞剪以相应的速度完成对中间坯头尾的自动剪切。

3.3.1.自动切头

在飞剪的入口侧，装有两个热金属检测器HMD301、HMD302，用于检测带坯的位置。头部剪切时，HMD301 检得时开始对夹送辊的速度进行测量，

HMD302 检得时开始启动剪切定时器，定时时间到则开始剪切。

若带坯头部的速度为Vb，头部剪切的超前率为h，则飞剪的剪切速度VC 为

VC=（1+h）Vb （1）

当带坯头部到达 B 时，PLC 程序中的“剪切定时器”开始计时。“剪切定时器”是一个可预置的定时器，预置的时间T 是带坯头部到达C 点的时间Tb 与剪刃从停车点到达剪切点的时间TC之差。故：

T= Tb- TC （2）

Tb=（Lh+ Lr）/ Vb （3）

Tc=（S / Vc）+（Vc / 2a）（4）

这里，Lh为操作员设定的头部剪切长度；Lr 为HMD302到剪切点的距离；S 为剪刃从停车点到剪切点的弧长；a 为转鼓的加速度。

当收到剪切启动命令后，自动定位程序开始运行，正向剪切时，运行目标值为450°，目标值与实际位置反馈值进行比较，当两者之差大于150°时，切头设定速度作为最终速度输出；若两者之差小于150°时，则开始减速进行剪切，若此差在定位死区之内，转鼓速度为0，进入反爬阶段，运行目标值为360°，判断实际位置反馈值与目标值进行比较，当两者之差大于50°时，切头设定速度作为最终速度输出；若两者之差小于50°时，则开始减速进行定位，若此差在定位死区之内，接近开关信号到，则此次头部剪切过程结束，飞剪停车位指示灯亮。

头部剪切完成后，自动定位程序开始对转鼓进行定位，使切尾剪刃进入准备好位置，等待切尾操作。

3.3.2.自动切尾

若带坯尾部的速度为Vb’，尾部剪切的滞后率为L,则飞剪的剪切速度Vc’为

Vc’=（1-L）Vb’（5）

当带坯尾部达到C1时,PLC 程序中的“剪切计时器”开始计时。此时的预置时间T 是带坯尾部到达C1点的时间Tb’与剪刃到达剪切点的时间Tc’之差。故：