冷剪控制系统及应用0切片机

冷剪控制系统及应用

冷剪控制系统及应用 2011年12月09日 来源： 文章介绍了冷剪剪切原理和算法，给出了系统配置和功能，对工程技术人员具有一定参考价值。

一、概述

莱钢中小型轧钢生产线基础自动化采用瑞典ABB公司的控制系统，采用开放型集散控制，由两套MP200/1 过程站和一套AOS500 操作员站组成。过程站包括DSPC172处理器板、DSMB176内存板以及其它各种I/O 模板和专用模板及其连接单元，过程站通过DSCS140通讯模板连接到MasterBus 300总线上，其它如加热炉区、轧线区、冷床区、精整区的过程站也以同样方式连接到总线上，各站间可进行通讯。

二、系统配置

2.1 硬件配置及功能（1）AOS500操作员站采用HP_UX 工作站，并配备一个实时加速器板和连接到MasterBus 300的冗余接口，根据需要可安装多种软件，通过它操作人员可直接对现场设备进行监控。主要功能包括：（2）画面选择通过HP键盘或示踪球选择画面。（3）对象控制对所选对象直接进行手动控制，如电机的启停、电磁阀或比例阀的动作等。 （4）事件与报警对电机、液压泵、传动系统的整流器等的工作状态进行记录和报警，必要时可打印。

2.2 编程软件介绍控制程序使用AMPL(ABB MasterPiece Language)编制。该语言承了梯形图语言的优点，与之相比更有如下特点：(1) 结构化程序设计。(2) 功能强大。为了与专用模板通讯和其它特定功能，PC元素中还有相当多的特殊元素，如POSR_H1(读定位模板DSDP140B)、POSW_H1(写定位模板DSDP140B)、CLCK_H1(初始化脉冲计数模板DSDP150)、START_H1(启动脉冲计数模板DSDP150)、COM_CVI1(读传动系统数据)、COM_CVO1(通讯到传动系统)等，软件系统与硬件系统紧密结合，功能强大。

三、定尺剪切原理及其算法

3．1 剪切原理冷剪作为实现定尺剪切的主要设备，在轧钢生产现中起着重要的作用。冷剪包括下列设备:主传动装置、入口挡板、剪刃推出装置、废料筐翻板。剪切是由一对剪刃完成的, 它们由两台直流电机通过一个齿轮减速机驱动。剪刃安装在摆动臂系统上, 此系统由另一直流电机驱动. 每台电机的控制运行都是有编码器完成的，碎断剪的编码器通过软联接连接到电机轴上，这样冷剪在运行过程中，编码器随时跟踪电机旋转的位置，即检测剪刃位置，摆剪的编码器通过皮带联接连接在摆剪电机轴上，用来检测摆动位置。

主要工艺设备布置如图1 所示。

图1 连续剪切线工艺设备

（注：●表示磁辊；□表示磁性指；■表示磁性成组小车；§表示成组传送链；）表示提取小车；CMD为光电管，CMD1～CMD4到冷剪剪刃的距离依次为Ｌd1、Ｌd2、Ｌd3、Ｌd4）上剪刃由两台直流电机通过齿轮减速机驱动，下剪刃固定。摆动架也由一台直流电机驱动。剪刃和摆动架分别由一个增量型编码器来检测位置。可剪切运动的和静止的轧件（此时摆动架不工作），摆动架到达垂直位置时进行剪切。剪子由直流电机控制，电机轴上有一个编码器用于速度调节时的速度反馈。在PLC系统中有一块专用定位模板DSDP140B用于剪刃定位，一块高精度计数模板DSDP150与DSDP140B板相连，用于启动剪刃。定位模板DSDP140B把作用时间送到数字量输入模板DSDI110参与控制。剪切控制通过通讯模板DSCS131通讯给DCV700系统来控制电机，由电机驱动剪子动作，实现控制功能。控制原理图见下图：

3. 2 剪切算法

3.2.1 切头（1）如果在操作站画面上选择了切头功能，则当CMD2检测到头部信号后，启动PC元素LINT-H1(长度积算器)进行长度计算。LINT-H1要正常工作，必须设定其初始值Ｌ0（WF注：Ｌ0应为在CMD2与系统反应延迟的时间里钢坯滑过的长度）和设定点Ｌ设。切头时，Ｌ0＝V×(T0＋(T1－T2))，L设=Ｌh＋Ｌd2。

上式中：V为产品速度, T0为光电管及DI模板的延迟时间补偿(一般设定为11ms),T1为CMD2头部信号生成时的时间(下文类似, 分别为相应CMD头部信号的生成时间),T2为LINT-H1 被执行时的系统时间, Ｌh为操作站设定的切头长度. （WF注：切头计算以CMD2为准，而始终以剪切位置为计算基准）

当积算长度Ｌ积为L设－V×Tfp〉Ｌ积〉L设－V×(Tfp＋Tw)时, 生成一个预置时间Tps和一个预置脉冲, （WF注：预置脉冲应为启动计时的脉冲） Tps=（L设－Ｌ积 ）/V－Tfp。（WF注：此公式中，除了Tps为未知量外，其余均应为常数，Ｌ积为符合某一特定条件的积算长度）Tfp为摆动架从起始位加速到剪切位所需时间, 称为作用时间; Tw称为报警时间, 这里取常数300ms.

将预置脉冲和预置时间作为PC元素START-H1的输入, 该元素将Tps送入DSDP150计数器板, 并由预置脉冲启动计时,计时到后给DSDP140B 板发一启动信号, 摆动架开始由起始位置加速. 上述生成的预置脉冲同时对剪刃控制有效, 控制剪刃动作的预置时间为Tps＝（L设－Ｌ积 ）/V－Tfk，Tfk 为剪刃的作用时间。摆动架和剪刃相继动作，完成切头过程。

3.2.2 定尺剪切定尺剪切时, 需要根据设定的定尺长度L设确定由

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