卷取区控制
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薄膜分切机放卷至卷取的张力控制 （上） 1．分切机的重要选定要素2．放卷至卷取的张力3．接触辊及接触压力4．卷取张力的自由选择及设定5．在薄膜主要物性条件下所设定的卷取条件1．分切机的重要选定要素在分切机的选定方面最受关注的应该是分切卷取后的产品如何?也就是产品内部品质。从外观上来看，无皱褶、无划痕、端面整齐、卷取表面硬度适当等，这些都应该是基本的。但是，我们认为仅关注这些还不够。因为分切卷取后的产品其内部残留着很大的应力(内部张力)，这将会对 1．分切机的重要选定要素 2．放卷至卷取的张力 3．接触辊及接触压力 4．卷取张力的自由选择及设定 5．在薄膜主要物性条件下所设定的卷取条件 1．分切机的重要选定要素 在分切机的选定方面最受关注的应该是分切卷取后的产品如何?也就是产品内部品质。从外观上来看，无皱褶、无划痕、端面整齐、卷取表面硬度适当等，这些都应该是基本的。但是，我们认为仅关注这些还不够。因为分切卷取后的产品其内部残留着很大的应力(内部张力)，这将会对后道工序带来各种不利影响，比如说印刷的套印不准等。 这种内部品质的状况如何，将会很大程度地影响到用户的订购量、产品韵价格及用户对制膜厂家的信赖和评价。 而这种选定要素却无法用肉眼看到，因此，对薄膜的张力控制及接触压力的控制是最重要的选定要素。 2。放卷至卷取的张力
分切机的放卷至卷取张力可分为以上3大部分。 2—2放卷张力 2—2—1内部张力 前道工序卷取下来的原膜母卷的内部含有残留应力，这残留应力的大小同生产线的设备性能有关，特别同卷取机的性能有很大的关系。如卷取机的张力过大且张力的变动量也大时，会对分切机的放卷张力的控制带来不利影响。另外，原膜母卷由于熟化的缘故几乎多少都存有偏芯，这就是放卷速度的变化而造成放卷张力变化的原因所在。放卷张力发生变化会使薄膜内部产生应力，将存有内部应力的薄膜从牵引部传送至卷取部，最终肯定会对卷取张力的变动带来影响。 为使放卷张力的变动量降低，放卷部采用浮动辊方式来控制放卷张力。该方式可使原膜母卷的内部应力减少，可吸收放卷速度的变化，实现放卷张力保持稳定。 为使浮动辊的效果更佳，本公司研制开发了2根串联在一起浮动辊方式(已取得专利权)，该方式可使放卷张力的变动量降低到最低限度。 2—2—2为实现放卷张力变动量最小而采取的对策 串联浮动辊的控制 偏芯原膜母卷回转时，靠浮动辊的摆动来吸收，但是，浮动辊的质量成为惯性抵抗使薄膜产生松弛，并使张力也增加。由于此惯性抵抗会给每一时间上的变动量及浮动辊的质量本身带来很大的影响。现在，本公司研发开发了把2根浮动辊组合在一起的串联浮动方式，可实现低张力条件下的高速运转。 串联浮动辊的方式相对于1根浮动辊来说，偏芯原膜母卷每回转1次，薄膜偏芯量的1／2通过浮动辊的位置变化来吸收，同时，由于浮动辊及惯性力的变动所产生的作用于薄膜的张力，因每一根浮动辊的质量是原来1根的1／2，可使得总体上放卷张力的变动量减少到原来1根浮动辊张力变量的1／4。
直流调速器卷取张力控制原理 卷取张力控制原理卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。电动机力矩为： 式中Km——比例系数，常数 ∮——磁通量； I枢——电动机电枢电流。 卷取张力T与电动机力矩的关系为： 式中 D——带卷直径。 带卷速度为： 式中行电——电动机的转速； i——电动机至卷筒的速比。 将式2-2、式2-4代入式2-3得： 电动机电枢电势E为： 或 式中K。——比例系数，常数； ∮——磁通量； n电——电动机转数。 将式2-6代入式2-5则得：
其中： 欲使詈=常数，若E不变，口亦不变，则张力T与电动机电枢电流k成正比。换言之，在保持线速度钞不变的条件下，一定的电枢电流珠表示一定的卷取张力T。张力控制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调整器使电枢电流保持恒定，就可以保持张力恒定。 怎样才能保持卷取线速度不变呢?由于卷取线速度口与带卷直径和带卷转速的乘积Dn成正比，欲使口不变，随着卷径D的变化，带卷转速必须相应变化。一般采用电势调整器调节电动机的磁通量①，以改变电动机转速，使卷取线速度保持不变，这就是卷取机的速度调节。 卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外，还应包括根据工艺要求，对机组速度进行调整。一般来说机组速度的调节，可采用改变电压(降压)的方法，从基数咒基往下调；而卷径变小时，调速则采用改变激磁(弱磁)的方法，从基速孢基往上调。这样就可必最大机组速度'Ornax和最大卷径D。诅x时的转速为基速挖基。因此，调激磁的调速范围应保证满足下式： 式中 nrtmx、咒基——分别为卷筒的最大转速、基速； D、d——分别为带卷的外径、内径。 综上所述，电枢电流j枢与卷取张力T成比例；磁通量①与卷径D成比例。在电器上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。 上述电势电流复合张力调节系统，用改变磁通的方法来适应卷径的变化，以保证卷取线速度，从而实现恒张力控制。卷取机处于弱磁条件下土作，不能充分利用电动机力矩；由于电动机磁通的调速范围往往受到限制，不能满足卷径比的要求，在此情况下不得不增加电动机容量。近年来出现的最大力矩张力调整系统，基本上克服了电势电流复合张力调整系统的缺点。 电动机力矩M为： 电动机电势E为： 电动机功率N为：
1.工作原理 当带钢通过夹送辊到达No.1助卷辊时，No.1助卷辊快速压住带钢，并对带钢头部进行第二次弯曲。带钢头部在弧形导板的引导下，分别到达No.2和No.3助卷辊时，No.2和No.3助卷辊分别快速压住带钢。当带钢头部再次到达No.1助卷辊前，No.1助卷辊快速回退让过带钢头部后又迅速压住带钢；No.2、No.3助卷辊动作同No.1助卷辊，此时卷筒待卷直径为Φ752。当带钢绕卷筒转动2～3圈后，卷筒快速胀紧带钢，此时带钢和卷筒间无相对运动。在卷筒转动4～6圈后，卷取张力已经形成，此时No.2助卷辊回到最大开口度位置；No.1和No.3助卷辊退到D-50位置（D为钢卷理论直径）；三个助卷辊完成踏步动作，进入正常卷取阶段。当带钢快要卷取完了时，钢卷靠进No.1和No3助卷辊时，No.1和No.3由位置控制切换成压力控制。当带尾到达夹送辊前时，卸卷小车低压慢速上升托住钢卷。直到卷取结束，由带尾跟踪系统和计算机准确定位系统将带尾准确停在No.1助卷辊和卸卷小车的辊子之间，并靠近卸卷小车辊子。外支撑打开，No.1和No.3助卷辊同时打开；待卷筒收缩到正常缩径后；卸卷小车开始卸卷。当卸卷小车带着带钢开出卷取机后，卷取机复原，准备下一次卷取。 2. 结构特征 该设备由机架装配、No.1～No.3助卷臂装配、外支撑、主传动箱、传动装置和卷筒装配等组成。 本台卷取机是采用3个助卷辊，具有自动踏步控制（AJC）功能
的全液压地下卷取机。自动踏步控制的优点：a.防止带头冲击助卷辊； b.防止带头被擦伤； c.采用恒张力卷取，保证带钢头几圈卷取质量。 d.降低卷取时噪音； e.减少卷取时产生的震动。 机架装配由入口侧机架，出口侧机架，横梁和上、下导板等组成。采用固定分体式机架；入口侧和出口侧机架直接或者通过横梁连接。将锁紧机构焊在机架上，更换助卷辊时，用于锁紧助卷臂。 入口侧和出口侧机架是主要受力件；采用厚钢板和锻钢件焊接 成框架结构，刚性较好；且主要受力厚钢板和锻钢件均经过无损探伤。 No.1助卷臂装配由No.1助卷臂、液压缸、弧形导板和助卷辊等组成。在弧形导板和助卷臂间，助卷辊液压缸座和机架间均采用斜锲来消除间隙；助卷臂和液压缸间用锥销和锥套联接，消除助卷臂和销轴间的间隙。这样有利于卷取机的踏步控制，提高助卷辊的响应效果。 No.1助卷臂采用钢板和铸钢件等焊接成箱形结构。助卷臂的主要受力件均采用铸钢件；把助卷辊冷却水管焊在助卷臂内，简化了助卷辊配管。 液压缸带有内置式位移传感器，具有低摩擦、低泄漏、高响应等特点；通过精确检测液压缸行程来控制助卷辊辊缝。 助卷辊由辊子、调心滚子轴承和轴承座等组成。辊子为实心锻钢件，在辊子表面堆焊硬质合金，司太立225B（或42），堆焊硬度HRC52～58，具有耐磨的优点。 No.2和No.3助卷臂的结构特点与No.1助卷臂相同。
1国内外带钢热连轧卷取温度控制系统的发展现状及意义 1.1带钢热连轧的国内外发展状况 1.1.1国外发展状况 从1924年阿斯兰1470 mm和1926年巴特勒1070 mm带钢热连轧机计算起，带钢热连轧机已经有八十多年的发展历史了。它具有综合技术性强、生产效率高、经济效益大、发展迅速、自动化程度高、新技术使用广泛等特点。可以作为衡量国家工业发展水平的一个重要标志。现在，我国已经具备设计和制造带钢热连轧机的能力了。带钢热连轧卷取温度控制系统也有将近五十年的发展历史了。1958年以前，实现了模拟AGC（自动厚度控制）；1960年以前，实现了轧机调速、压下、活套控制的电动自动化；1962年，美国在麦克劳斯（Mclouth）钢铁公司1525 mm热轧机上实现了计算机控制；1964年，日本在新日铁堺厂1420 mm热轧上实现了计算机控制；1971年11月日本新日铁大分厂2235 mm热轧计算机控制系统投入运行，该热轧计算机控制系统作为当时的设计典范。1980年以后，带钢热连轧计算机控制系统发展得更加迅速，趋向成熟。 图1.1 鞍钢2150钢厂带钢热连轧2150mm层流冷却生产现场图片 80年代末期开始，国外许多热轧带钢厂对现有冷却设备进行改造，目的是提高冷却能力及温度控制精度。为了提高温度控制精度，避免因控制阀门开闭引起的冷却水量波动，造成温度控制精度波动，国外热轧带钢厂的冷却设备均设置高位水箱，有些工厂具有水箱液面高度恒定控制技术。为了提高带钢宽度方向上水量分布的均匀性
和提高下部冷却能力，对喷水装置进行了改造。为了提高卷取温度的控制精度，每个控制阀门所控制的水量减少，即控制单元呈细分化趋势。日本众多热轧带钢厂在层流冷却段内设置测温仪表，检测带钢中间温度，为控制模型实现前馈控制功能及提高设定计算精度服务。有些工厂在冷却段中间设置带钢相变过程检测仪，为模型计算带钢相变热服务。微合金高强度钢板的开发，对卷取温度控制精度提出了更高的要求。国外许多热轧带钢厂对现有的过程机控制系统进行改造，有些工厂单独设置一台过程机来控制卷取温度，以提高模型计算速度、缩短再设定计算周期，提高控制精度。 随着冷却设备的更新、改造，控制模型功能的扩展及模型的进一步理论化，国外众多热轧带钢厂的卷取温度控制精度日益提高，带钢全长卷取温度±20℃的命中率大于94％，控制技术的优化满足了新钢种开发的需要，使热轧带钢的使用领域进一步扩大。 1.1.2国内发展状况 1978年12月投产的武汉钢铁（集团）公司的1700mm热连轧机控制系统是我国引进的第一套带钢热连轧计算机控制系统。这个系统基本是按照日本新日铁大分厂的模式设计的。 1993年11月，在武汉钢铁（集团）公司、重庆钢铁设计研究院、北京科技大学的共同合作下，完成了武汉钢铁（集团）公司1700 mm热连轧机计算机系统的更新改造工程。在国内首次采用“硬件引进，软件立足国内”的方针，新系统在不停产的情况下顺利投入使用，并获得了比原有系统更好的控制效果。该系统已正常运行至今，产品的控制精度得到提高，该项目获得了冶金部科技进步特等奖，获得了国家科技进步一等奖。 随后，在1995年5月，武汉钢铁（集团）公司、北京科技大学、冶金自动化研究院、北京钢铁设计研究院等单位又共同完成了太原钢铁（集团）公司1549mm热连轧机控制系统的建立和开发。 这两个项目的实施，标志着我国已经有能力依靠自己的力量设计和开发像热连轧这样过程控制系统。 为了提高冷却效果，曾提出过各种冷却方式。实验表明，低压大水量的冷却系统的冷却效果比较好。20世纪60年代以来，所建的热轧带钢轧机，绝大部分都采用低压大水量的层流冷却。图1.1为卷取温度控制系统结构图。
酸洗线卷取机恒张力控制原理及实现方法 摘要：卷取机张力的稳定性直接影响到清洗线产品的质量，卷取机的恒张力控制是卷绕自动控制系统中的关键技术。本文首先描述了实现恒张力控制的原理，通过分析选取了适合的控制方法。并结合意大利Ansaldo 全数字直流传动装置SPDM给出了一种具体的实现方法，这种方法搭建的系统在实际应用运行稳定，清洗效果良好。 关键词：张力控制最大力矩法全数字直流调速装置SPDM Abstract: The stability of the wind reel’s tension will influence the quality of the acid cleaning‘s product directly. The way of constant tension control to the wind reel is a key technique of the automatic taking-up equipment. At the beginning of this paper, we describe the principle of tension control. Then we choose a better control method based on analyze. And then we give a implement method use the Italian Ansaldo’s whole digit direct current timing equipment SPDM. The acid cleaning system based on this method worked steady and the wash effect is good. Key words: tension control; maximal moment method; whole digit direct current timing equipment SPDM. 1、概述 近年来，市场上对铜带的需求有增无减，国际市场上铜产品价格呈强劲上涨趋势。用户对铜带产品表面的光洁度要求越来越高，同时企业对清洗的效率也提出了更高的要求。传统的清洗方式已不能满足企业的需要。铜带清洗的质量一方面取决于工艺，另一方面也与卷取机张力有密切的关系。一般来说，卷取机张力的稳定性直接影响带材的质量和成品率。尤其在带材被拖动动态升降速的过程中，更要保持张力的恒定以免出现断带。传统的卷取机张力控制装置为模拟系统，其张力控制精度低，大约在±5%左右，而且由于调试困难，实际上往往难以达到。当前普遍采用全数字直流调速装置来实现恒张力控制。意大利Ansaldo 全数字直流传动装置SILCOPAC D在冶金领域有着广泛的应用。它有许多优异的性能如具有电流、速度、电势环的自整定功能，可以通过串行总线进行大量的数据交换，可以通过软硬件设定系统功能，满足用户多种需要等。磁场控制由一个可控硅控制的调压器作为电机的励磁控制，励磁控制模式可以是恒压控制、恒流控制以及自动弱磁升速控制。利用SILCOPAC D可以方便的实现卷取机的恒张力控制。本文的研究基于铜带酸洗线设计，主要讨论使卷取机张力恒定的控制原理并结合Ansaldo直流调速装置（SPDM）说明其实现方法。 2、卷取机恒张力控制原理 保持张力恒定通常采用间接张力控制方式。所谓间接恒张力控制方式，就是只给定张力设定值，不用检测器采集张力的实际值，对张力不形成闭环控制，而是通过对开卷机电流或磁场的控制来间接实现对张力进行恒定控制的方法。 2.1 常用间接张力控制法 通常采用的间接张力控制方式有2种：比例控制方式和最大力矩控制方式。为了说明这两种方式的差别，进行以下推导。下图为卷取机示意图：
4.42.3 卷取机结构 4.42.3.1 卷取机机架卷取机机架采用厚钢板焊接成分体机架由多个横梁把合形成机架助卷辊架的回转轴轴承座焊在机架内侧助卷辊的驱动气缸支承座用高强度螺栓在机架横梁上助卷辊驱动液压缸的活塞杆头与辊架及液压缸支座之间的连接采用锥套和锥轴以免产生间隙同时可以减少冲击减少机件的磨损卷筒支承座用螺栓把合在机架上两边有止口,用垫块及斜楔的修配来保证卷筒的理论位置并承受张力以保证卷筒不被拉斜机架上设有安全销以便助卷辊在打开和闭合状态可以与机架销住保证检修时的人身安全 107 武钢 1580mm 热连轧机总说明书 4.42.3.2 助卷辊助卷辊是实心锻钢辊辊体表面堆焊硬质合金层从而提高了辊子表面硬度增强了耐磨性防止擦伤带钢表面辊子由电机通过十字头万向接轴传动助卷辊的打开和抱拢将使万向接轴长度发生变化从而在万向接轴花键处生产磨擦力该磨擦力作用到过渡接轴上从而保护了电机助卷辊驱动液压缸内装有位移传感器以控制助卷辊与卷筒间隙并且通过伺服控制实现助卷辊跳过带钢头部的功能辊架采用铸焊接结构 4.42.3.3 活动支承用于支承卷筒卸卷端采用了液压缸驱动连杆来带动的夹钳式结构型式夹钳支承臂与卷筒支承套接触的表面堆焊不锈钢活动支承的支承臂上装有水平垂直调整的偏心轴通过偏心的旋转来调整支承臂与卷筒支承套的接触即可保证卷筒的水平度又可保证与轧制线的垂直度 4.42.3.4 卷筒是四棱锥链板式结构分三级涨缩涨缩是由旋轴密封供油的液压缸来实现卷筒传动是通过两级速比的变速箱实现的第1级为1:1.5第二级为通过液压缸驱动拨叉进行变速速比1:3.3 扇形板材料为耐热不锈钢X22CrMoV12卷筒轴为高级合金钢50CrMo4锥心轴连杆销轴为不锈钢3Cr13 4.42.3.5 机架可以通过横移液压缸移出轧线可以在线外进行检修机架在底座上的滑板上滑动夹紧液压缸将机架固定在底座上 4.42.4 控制 概述活动支承在卷取时处于支承位置带钢进入卷取机时根据带钢厚度助卷辊由液压缸推动调整辊子与卷筒之间的间隙间隙值根据精轧后的带钢的实测厚度设定间隙值=zxtR1助卷辊z=1.5R2R3 108 武钢 1580mm 热连轧机总说明书 卸卷小车升降缸退回到下极限位置接近开关发出信号卸卷后卷筒直径再扩大到标准直径3个助卷辊闭合卸卷小车返回到卷取机内准备下一次卸卷助卷辊z=1t为带钢厚度实际设定间隙值的大小由装在控制液压缸内的位置传感器测得卷筒的胀缩由胀缩液压缸驱动卷筒直径的大小由装在卷筒附近的超声波传感器测得当带材卷取1~2圈后卷筒过膨胀开始卷取的3~5圈内助卷辊实现AJC自动跳步控制带钢头部咬入夹送辊时夹送辊控制液压缸液压系统中的压力传感器发出带头位置信号带钢头部到达每个助卷辊时助卷辊跳起跳起距离由装在助卷辊控制液压缸内的位置传感器测得带钢头部通过助卷辊后助卷辊按设定压力压紧压力由液压系统中的压力传器测得卷取3~5圈后№1№2№3助卷辊打开卸卷小车从下极限位置高速上升到待机位置待机位置由计算得出当卷取即将终了时№1№3助卷辊压紧带钢尾端助卷辊位置由计算得出带钢尾端在指定位置(厚钢板在5点钟位置薄钢板在7点钟位置)自动停止准确停车由装在电机尾端的电磁制动器MB和旋转编码器PLG控制卸卷小车从待机位置低速上升托住钢卷并达到设定压力
热轧地下卷取机自动控制原理 单位：热轧分厂电气点检一班 岗位：电气值班点检 姓名：郑涛
热轧地下卷取机自动控制原理 【摘要】本文以我公司热轧卷取机为对象,分析讨论了热轧薄钢板在传统卷取过程存在的问题、卷取机的主要设备组成、卷取过程的工艺分析以及卷取机AJC踏步控制特点，反映了热轧在卷取机实施AJC踏步控制后，由此大大提高了带钢表面质量。 【关键词】卷取机助卷辊 AJC控制 1.带钢卷取发展及问题 热轧带钢是重要的工业原材料，广泛应用于汽车、电机、化工、机械制造、建筑、造船等工业部门，此外还有大量的热轧带钢用于冷轧原料及制造焊管和冷弯型钢等。因此，在国民经济中占有重要的地位。 自从20世纪20年代第一卷热轧钢卷在Armgo Butler热轧厂生产出来，金属带材的生产出现了新的领域。令人吃惊的是，人们对卷取技术似乎一直不太关注。直到客户对钢材的外观质量与表面质量提出要求时，卷取技术才纳入工程师们的研究范围。这是因为，卷取技术作为生产工艺中的最后一道工序直接影响产品的质量。在历史上，由于卷取技术的原因，曾出现过高达10％次品率。为了解决卷取技术中的难题，各个国家都花费了大量的物力、财力进行技术研究及技术改造。然而，卷取过程中造成次品的原因一般都不能很好解释(人工操作的随机性与次品率有相关性)，原因就是人们缺少直接检测和分析的手段，人们唯一能进行的就是对卷取过程中的张力进行分析。经过几十年的知识积累，人们已总结了最优的卷取策略及卷取工艺的特点。我们知道，一张纸如果没有绷紧，是没有办法卷紧的。如果张力不恰当，纸卷的边缘将不齐，纸卷有的紧有的松散。张力过大，纸张容易拉断。在冶金行业中，对薄钢板的卷取，也同样有相同的问题，并且有其特殊性。如果张力过小，钢卷会在自身重量下松散，
内蒙古科技大学 过程控制课程设计论文 题目：卷取机卷轴速度控制系统
引言：.............................................. 错误!未定义书签。1系统分析.......................................... 错误!未定义书签。 工艺过程分析.................................... 错误!未定义书签。 控制目标及任务：................................ 错误!未定义书签。2工艺设备及控制系统设备简介........................ 错误!未定义书签。 卷取机组成...................................... 错误!未定义书签。 电气传动系统配置................................ 错误!未定义书签。 直流调速.................................... 错误!未定义书签。 交流调速.................................... 错误!未定义书签。 3、自动化控制系统组成、功能及设计思路.............. 错误!未定义书签。 3、1自动化控制系统组成、功能.................... 错误!未定义书签。 3、2卷筒速度控制思路由来及控制框图.............. 错误!未定义书签。 4、卷轴速度控件说明及其主要控件型号简介............. 错误!未定义书签。 SIEMENS T400 简介.............................. 错误!未定义书签。 Ⅱ型热金属检测器................................ 错误!未定义书签。 概述......................................... 错误!未定义书签。 灵敏度....................................... 错误!未定义书签。 环境温度..................................... 错误!未定义书签。 、传输距离................................... 错误!未定义书签。 输出形式..................................... 错误!未定义书签。 检测温度..................................... 错误!未定义书签。 光电码盘........................................ 错误!未定义书签。 简介......................................... 错误!未定义书签。 电机转速测量方法............................. 错误!未定义书签。 西门子6SE70变频器............................. 错误!未定义书签。 5、计算卷筒转速的数学公式........................... 错误!未定义书签。 5．1假设条件.................................... 错误!未定义书签。
变频限转矩功能在收卷和主从控制中的应用 发表时间：2009-3-27 来源：仪众国际网 关键字：变频器收卷主从控制限转矩 信息化应用调查我要找茬在线投稿加入收藏发表评论好文推荐打印文本 对于收卷而言，随着卷径的逐渐增大，限转矩的值也随之增大，变频器输出的速度将随之减少，符合收卷的基本原理，同时张力也在控制之中；而对于主从控制中的从传动而言，只要将其转矩限定值跟随主传动，就能保证两者之间的同步匹配。本文将主要讨论矢量变频器的限转矩功能在收卷控制和主从控制中的应用。 1、前言 矢量控制的变频器是通过对电机磁通电流和转矩电流的解耦控制，实现了转矩的快速响应和准确控制，可以很高的控制精度进行宽范围的调速运行。 如图1所示为矢量控制变频器的基本工作原理，频率指令和实际速度的比较值通过一个速度调节器ASR后再进行转矩限定，最后来控制变频器的输出转矩。该控制图分为2个闭环（速度环和电流环），限转矩的作用就是用来限定速度调节器输出的转矩电流，将直接限制变频器的输出频率。设定转矩的方式一般有2种：变频器参数设定和模拟量输入设定。 对于收卷而言，随着卷径的逐渐增大，限转矩的值也随之增大，变频器输出的速度将随之减少，符合收卷的基本原理，同时张力也在控制之中;而对于主从控制中的从传动而言，只要将其转矩限定值跟随主传动，就能保证两者之间的同步匹配。 本文将主要讨论矢量变频器的限转矩功能在收卷控制和主从控制中的应用。 图1 限转矩工作简图 2、限转矩功能与中心收卷 在工业生产中，通常都需要进行卷取控制，以生产符合要求的卷材，如造纸行业的卷筒纸、冶金行业的带钢材、印刷行业的包装材料卷筒等。目前成熟的收卷只要是被动收卷（以高速造纸和塑料收卷居多）或是以直流调速器控制的中心收卷（以冶金行业居多），而交流变频器在中心收卷中的应用并没有象在其他行业（如风机等）那么普及，究其原因在于收卷的控制难度和复杂性。
控制工程C ontrol Engineering of China Mar .2005V ol.12,N o.2 2005年3月第12卷第2期 文章编号:167127848(2005)022******* 收稿日期:2004208209; 收修定稿日期:2004210210 作者简介:马美娜(19682),女,辽宁东港人,工程师,硕士,主要从事工业企业自动化等方面的研究工作。 SIMOVERT 卷取机张力控制系统 马美娜 (本溪钢铁公司热连轧厂,辽宁本溪 117000 ) 摘 要:论述了西门子SI M OVERT M ASTER DRI VE 在本钢热连轧厂平整分卷机组卷取机控 制上的应用,重点分析了SI M OVERT M ASTER DRI VE 交流矢量控制中卷取机张力恒定控制原理及自动转矩控制特点。在卷取张力控制中,由于采用了西门子全数字多处理控制系统SI M A 2DY N D 与主传动相联的SI M O LI NK 网络,通过Profibus DP Lan 网络联接的P LC S imatic S7系统以及与管理系统相联接的以太网通讯完成各种数据快速传输,使得SI M OVERT M ASTER DRI VE 高精度高质量的转矩动态控制效果满足了精品板材的生产工艺要求。关 键 词:张力;自动转矩控制;矢量控制中图分类号:TP 273 文献标识码:A SIM OVERT Reel T ension C ontrol System MA Mei 2na (H ot S trip M ill of Ben G ang ,Benxi 117000,China ) Abstract :The application of SI M OVERT M ASTER DRI VE for reel tension control is discussed.The princple for the constant tension control in the SI M OVERT AC vector control and the automatic torque control are analyzed in detail.The high quality and accuracy dynamic torque is satis fied for the need of the fine strip because of all data quick delivery by SI M ADY N D ,including SI M O LI NK,Profibus and ETHERNET 1K ey w ords :tension ;automatic torque control ;vector control 1 引 言 本钢热连轧厂于2002年6月引进的平整分卷机组是由意大利MI NO 公司设计安装的。其电气自动控制部分由意大利E DM 公司完成,采用西门子的“SI MOVERT MASTER DRI VE ”可调速矢量控制传动系统。 平整分卷机组从工艺上是对板材的再加工,一方面可以根据用户需求生产出大小不同的钢卷;另一方面是对钢卷的平整重卷,使生产出来的钢卷更具精品质量。在生产过程中,卷取机与开卷机之间必须保持恒张力。特别是进行平整时,由于带材存在弹性变形,很可能因为张力的波动,影响带材断面尺寸改变或使带材产生波浪形裂边,严重时断带。张力波动,还可能造成带材在卷筒上的层间串动。可见,卷取机张力控制系统调节品质的好坏,直接影响带材的产品质量。 SI MOVERT MASTER DRI VE 卷取机,除了具有 高动态响应精度及在每个方向上精确的电机速度控制外,其恒张力控制的良好效果保证了板材平整及分卷的质量。 2 控制原理和特点 1)张力控制原理 平整分卷机组中,卷取机 采用SI MOVERT MASTER DRI VE 交流调速矢量控制方式。矢量控制原理的出发点是,考虑到异步机是一个多变量、强耦合、非线性的时变参数系统,很难直接通过外加信号准确控制电磁转矩,但若以转子磁通这一旋转的空间矢量为参考坐标,利用静止坐标系到旋转坐标系之间的变换,可以把定子电流中的励磁电流分量I sd 与转矩电流分量I sq 变成标量独立开来,进行分别控制。这样异步机与直流电动机有相同的转矩产生机理,即回到磁场与其相垂直的电流I sq 的积为转矩这一基本原理进行张力分析。 张力T 和电动机转矩之间关系为 M =DT Π2i (1)
10本文从应用的角度阐述了当前技术条件下，矢量变频技术在卷取传动中运用和设计的方法和思路。有较强的实用性和理论指导性。 关键词： 张力变频矢量转矩卷径 引言： 在工业生产的很多行业，都要进行精确的张力控制，保持张力的恒定，以提高产品的质量。诸如造纸、印刷印染、包装、电线电缆、光纤电缆、纺织、皮革、金属箔加工、纤维、橡胶、冶金等行业都被广泛应用。在变频技术还没有成熟以前，通常采用直流控制，以获得良好的控制性能。随着变频技术的日趋成熟，出现了矢量控制变频器、张力控制专用变频器等一些高性能的变频器。其控制性能已能和直流控制性能相媲美。由于交流电动机的结构、性价比、使用、维护等很多方面都优于直流电动机，矢量变频控制正在这些行业被越来越广泛的应用，有取代直流控制的趋势。 张力控制的目的就是保持线材或带材上的张力恒定，矢量控制变频器可以通过两种途径达到目的：一、通过控制电机的转速来实现；另一种是通过控制电机输出转矩来实现。 速度模式下的张力闭环控制 速度模式下的张力闭环控制是通过调节电机转速达到张力恒定的。首先由带（线）的线速度和卷筒的卷径实时计算出同步匹配频率指令，然后通过张力检测装置反馈的张力信号与张力设定值构成PID闭环，调整变频器的频率指令。 同步匹配频率指令的公式如下： F=（V×p×i）/（π×D） 其中：F 变频器同步匹配频率指令V 材料线速度p 电机极对数（变频器根据电机参数自动获得）i 机械传动比D 卷筒的卷径 变频器的品牌不同、设计者的用法不同，获得以上各变量的途径也不同，特别是材料的线速度（V）和卷筒的卷径（D），计算方法多种多样，在此不一一列举。 这种控制模式下要求变频器的PID调节性能要好，同步匹配频率指令要准确，这样系统更容易稳定，否则系统就会震荡、不稳定。这种模式多用在拉丝机的连拉和轧机的连轧传动控制中。若采用转矩控制模式，当材料的机械性能出现波动，就会出现拉丝困难，轧机轧不动等不正常情况。 转矩模式下的张力控制 一、转矩模式下的张力开环控制
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/a34122909.html, 热轧卷取机控制对跟踪技术的运用 作者：颜安 来源：《中国新技术新产品》2015年第14期 摘要：根据热轧卷取机自动化系统设计和调试经验，对卷取区带钢的宏跟踪和微跟踪技 术的应用进行了介绍。其中宏跟踪允许卷取区存在2块带钢，能达到理论上最快生产节奏。微跟踪采用4种卷径计算的方法，通过比较和分析，获得最佳结果。为了提高跟踪精度，采取了前滑率校验、跟踪修正、带尾定位跟踪、咬钢信号补偿等措施，提出了冷金属检测器选用和维护的原则，在实际工程应用中取得较好效果。 关键词：热轧卷取机；控制；跟踪技术 中图分类号：TG33 文献标识码：A 宏跟踪主要是允许在卷取区内要存在有2块带钢，才能在理论上达到最快的生产速度。微跟踪这种方法主要是针对4种主要的卷径的计算方法，并且通过比较和分析卷径的主要的计算方法，获得一项最佳的结果。同时为了有效的提高热轧卷机的跟踪的精确度，采取的主要方法是，校验前滑率，并且在实际的例子中取得了比较好的应用效果。 一、热轧卷取机的跟踪技术 跟踪技术主要指的是，热轧机的一项自动化的控制技术，同时也是更好的完成卷取机的控制功能的最关键的一项技术。卷取机具有众多的功能，包括对速度的控制功能，张力与压力的控制功能。这项控制功能都与跟踪信号有着极其密切的关系。在进行一个热轧卷取机的生产过程中，要允许在卷取机的入口之间，存在2块带钢，只有实施了一项完善并且十分可靠的跟踪策略之后，才能在最大的限度上，发挥出生产节奏的潜能。 宏跟踪主要指的是，针对所有的卷取区的设备，对全局设备的跟踪。进行宏跟踪的主要目的有：对设定的数据进行有效的管理，并且需要把带钢的信息全部的与之相对用的跟踪数据的区域内，并且根据带钢在卷取区域内的存在情况，协调好卷取机的选用情况，满足其要求。宏跟踪还能触发侧导板，使侧导板能够进行短行程的控制功能。同时触发带钢卷取机的微跟踪功能，全力配合好微跟踪的功能，实现带尾的定位。宏跟踪的主要功能是针对带钢信息，进行合理的跟踪。首先要设定带钢数据：数据内容包括带钢号、带钢的几何尺寸大小、带钢的主要的物理特性来全面的作参考。微跟踪指的是，从带钢的头部进入到卷取机的面前，直到卷取完成。在卷取完成了之后，成功卸出带钢头，才算完成了卸出过程。微跟踪还对完成卷取过程，提供了支持。微跟踪能够计算出，踏步控制的过程。实现尾部的控制功能。带钢在经过助卷区获得信息，每卷取一圈就发送一个脉冲，准确的计算出卷径，是实施助卷控制的基础。 二、跟踪技术的应用
1 概述 2 2 卷取机的主函数 3 2.1 带钢数据存储 3 2.2 带钢跟踪系统 4 2.3 卷取机操作 5 2.4 仿真：模拟轧制 6 2.5 输出辊道7 2.6 卸卷和运输机系统8 3 卷取机特定功能10 3.1 卷取机辊缝控制10 3.1.1 侧导板10 3.1.2 夹送辊辊缝和力矩控制14 3.1.3 助卷辊辊缝调节16 3.2 地下卷取机辅助功能18 3.2.1 入口活门18 3.2.2 芯轴外置轴承座18 3.2.3 芯轴张力19 3.2.4 轧辊和带钢冷却19 3.2.5 带卷的直径计算：20 3.2.6 卷重的计算：21 3.2.7 物料跟踪：21 3.3 地下卷取机驱动23 3.3.1 夹送辊驱动23 3.3.2 助卷辊驱动器26 3.3.3 芯轴驱动27 4 钢卷卸卷32 4.1 1#运卷小车32 4.2 钢卷卸卷站操作33 4.2.3 中转车33 5 钢卷运输链34 5.1 概述34 5.2 钢卷运输链操作35 5.3 1#运输链35 5.4 1# - 10#步进梁35 5.5 1#升降/旋转台35 5.6 2#转台35 5.7 打捆机36 5.8 称重机36 5.9 喷号机36
1 概述 地下卷曲机的一级基础自动化和控制系统是基于SIMATIC 技术的TDC系统。硬件有3个SIMATIC自动化技术的远程计算机输入和输出站。 地下卷取机的一个机架用于卷曲机的主令功能另外两台用于卷取机的特定功能. 卷取机到的主令功能如下： ·卷取机准备操作 ·带钢跟踪 ·带钢数据处理 ·和其他的自动化机架通讯 ·输出辊道控制 ·卸卷和输送机系统 卷取机的特定功能适用于每一台特定操作的卷取机。控制又进一步分为技术辊缝控制。 它主要由以下部分组成： 入口侧导板脉冲控制和宽度调整。 ·夹送辊控制(辊缝,速度,转矩) ·芯轴(速度,转矩) ·助卷辊(辊缝,速度,转矩) ·冷却(夹送辊,助卷辊,芯轴,带卷) ·其他功能,例如压紧辊和卷取整个过程. 主机架的HMI服务器和二级计算机是通过Ethernet – Bus 进行通信。 SIMATIC TDC机架之间的通信是通过“全局数据存储器）GDM实现的。 外部接口模块如ET200远程I/O和主传动通信通过PROFIBUS-DP Bus. HMI系统系统通信通过TCP-IP – Bus.
恒张力控制冷轧卷取机的调试 哈昌频1,曹国胜2 (1.上海市安装工程有限公司,上海200080;2.陕西省设备安装工程公司,陕西西安710068) 摘 要: 在冷轧机带材轧制过程中成品质量很大程度上取决于对轧制张力的控制,文章介绍了 调试方法和经验公式。 关键词:冷轧卷取机;调试;恒张力;公式 中图分类号:TG 333.52 文献标识码:B 文章编号:1002-3607(2004)06-0037-05 1 系统介绍 在冷轧机带材轧制过程中成品质量很大程度上取决于对轧制张力的控制,在上海铝材厂调试一套四辊铝箔冷轧机组,其设备由三机架组成,一台主轧机、一台开卷机、一台卷取机,主轧机是不可逆的四辊轧机,均采用SCR -D 直流传动系统控制。该套设备调试成功投产后,运行状态良好。在此将卷取机的运行原理和调试总结如下 。 图1 冷轧机组工作示意图 冷轧机组主要参数 (1)主轧机 最大轧制力:100t ;轧制速度:1～5m/s ; 坯料最大厚度:0.1mm ,成品最小厚度:0.028mm 。 (2)卷取机 张力范围:30～200kg ;卷筒直径:<300mm ; 带卷最大外径:<740mm ;减速箱传动比:i =3.15 电动机规格:输出功率13kW ,额定电压220V ,额定电流85A ,转速400/1200r.p.m 。 2 轧机张力控制原理 按照铝箔卷带材料的轧制工艺要求,保持恒定的轧制张力使铝带在开卷机和卷取机上张紧,才能保证轧出的成品厚度均匀,板形平整,表面光滑,卷取机(或开卷机)与轧机之间带材的张力是由卷取机(或开卷机)来建立的。见图2。 图2 卷取机建立张力示意图 T —轧制张力(kg );M —卷取机作用到卷筒上的转矩;M F —负载转矩;V —轧制线速度;D —卷筒直径;i —减速箱传动比。 根据直流传动原理,电动机发出的转矩: M D =C M 四辊可逆冷轧机的卷取机直流调速系统设计
前言直流电机在现代工业中是一种很重要的电机．它可以作电动机使用，也可以作发电机使用，此外还有其它特殊的用途。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。近年来，在电力电子变换器中以晶闸管为主的可控器件已经基本被功率开关器件所取代，因而变换技术也由相位控制转变成脉宽调制（PWM）；交流可调拖动系统正逐步取代直流拖动系统。然而，直流拖动控制毕竟在理论上和实践上都比较成熟，而且我国早期的许多工业生产机械都是采用直流拖动控制系统，所以它在工业生产中还占有相当大的比重，短时间内不可能完全被交流拖动系统所取代。从生产机械要求控制的物理量来看，电力拖动自动控制系统有调速系统、位置随动系统（伺服系统）、张力控制系统、多电机同步控制系统等多种类型，各种系统往往都是通过控制转速来实现的，因此调速系统是最基本的电力拖动控制系统。调速系统按照不同的标准又可分为不同的控制系统。但是，从一定角度上来说，可以把调速系统笼统的分为开环调速系统和闭环调速系统。开环调速系统结构简单、容易实现、维护方便，但是它的静态和动态性能往往不能满足生产和控制要求。而闭环控制系统可以很好的解决这些问题，因此在实际生产中得到了广泛的应用。其中，转速、电流双闭环控制直流系统是性能最好、应用最广的直流调速系统。本文为直流调速系统的设计，包括系统设计方案选择，各单元的组成，元件的参数与选择等内容！通过本系统的设计，了解运动控制在工业上的应用！1
目录前言................................................................ 1 第一章设计的介绍.................................................. 4 1.1 设计目的................................................... 4 1.2 设计内容................................................... 4 1.3 设计题目................................................... 4 1.3.1 生产工艺和机械性能................................... 4 1.3.2 设计要求............................................. 5 1.3.3 直流电动机参数....................................... 5 第二章四辊可逆冷轧机的介绍........................................ 6 第三章系统各模块及其电路设计...................................... 7 3.1 主回路设计................................................. 7 3.2 控制回路设计............................................... 7 3.2.1 给定单元 (9) 3.2.2 转速调节器........................................... 9 3.2.4 反号器.............................................. 13 3.2.5 触发电路............................................ 13 3.2.6 逻辑控制单元........................................ 14 3.2.7 零转矩检测单元和零电流检测单元. (15) 3.2.8 零封锁环节.......................................... 16 3.2.9 电流反馈与过流保护.................................. 17 第四章系统参数设计与计算......................................... 19 4.1 整流变压器的选择.......................................... 19 4.2 晶闸管的选择.............................................. 19 4.3 晶闸管保护措施............................................ 20 4.4 电流互感器的选择.......................................... 20 4.5 平波电抗器的计算.......................................... 21 第五章双闭环的动态设计和校验...................................... 23 5.1 静特性分析和计算.......................................... 23 5.2 系统动态结构参数设计...................................... 23 5.2.1 电流调节器的设计和校验.............................. 24 5.2.2 转速调节器的设计和校验.............................. 26 第六章系统调试和校正............................................. 28 6.1 系统各功能模块性能的调试与测试............................. 28 6.1.1 系统的相位整定...................................... 28 6.1.2 触发器的整定........................................ 28 6.1.3 系统的开环运行及特性测试. (29) 6.1.4 速度反馈特性的测试.................................. 30 6.1.5 调节器的调试........................................ 31 6.1.6 电流调节器ACR 的调试.. (31) 6.1.7 反相器AR 的调试..................................... 31 6.2 系统整体功能测试........................................... 31 2