卷取机助卷辊AJC踏步控制分析
- 格式：doc
- 大小：132.50 KB
- 文档页数：3
卷取机助卷辊AJC踏步控制分析
【摘要】分析了AJC(自动踏步控制)在热轧卷取机的应用和作用、动作过程、踏步时间计算及跟踪，以及控制功能特点分析，能够使助卷辊AJC踏步控制得到有效实施，提高带钢表面质量。
【关键词】卷取机助卷辊 AJC控制
1.概述
我公司卷取机是全液压地下卷取机，液压主体设备有卷筒，助卷辊，夹送辊，外支撑等，其中卷取机助卷辊的作用是促使带钢在卷筒上形成带卷。
由3个助卷辊组成，顺着卷取方向由密到疏进行配置，即1号、2号助卷辊相距较近，而2号、3号助卷辊相距较远。
这种布置较沿卷筒圆周均匀配置更合理，由于带钢在一整卷卷取过程中，开始卷取较为困难，因此带钢弯益成卷主要由1号和2号助卷辊完成，3号助卷辊只起导向和克服弹性变形的作用。
助卷辊与卷筒的辊缝位置通常根据带钢厚度等因素预先设定。
带钢头部通过助卷辊时，助卷辊给带钢施加适当压力，帮助带钢环绕卷筒弯益，随着带钢的环绕，卷筒半径逐步增大，导致了助卷辊在圈数变化时与带钢头部的碰撞。
自动踏步控制的目的是为了把带钢上表面的压痕减到最小。
带钢上表压痕是由于带头撞击助卷辊而造成的。
自动踏辊控制原理（ AJC ）：AJC控制带钢头部从夹送辊到卷筒卷取成形并避免压痕。
基本控制思想为：当带钢头部接近某助卷辊时，在辊缝设定基础上增加一个附加值，助卷辊自动踏起，以保证带钢和助卷辊之间开度大于带钢厚度，待带钢头部通过后，辊缝减为设定值，再次返回压靠状态，重复以上步骤，直至张力建立，助卷辊打开，从而避免碰撞，减少压痕。
2.硬件构成
助卷辊位置控制通过摩根伺服阀驱动液压缸实现，根据输入的电信号对液压缸活塞的运动方向和位移进行控制。
每个助卷辊的液压缸都有两个压力传感器，分为有杆腔无杆腔，检测液压缸活塞两侧的压强，位置传感器随活塞杆装入液压缸内，实现位置反馈检测。
三个助卷辊液压缸伸缩的位移可分别在一定范围内任意调节，压力也可在一定范围内调节。
2.1实现AJC所需的I／O信号主要有：
(1) 每个助卷辊的位置与压力反馈信号；
(2) 各助卷辊液压伺服阀信号；
(3) 用于液压系统压力调节的电磁阀信号；
(4) 夹送辊咬钢信号(用于带钢头部跟踪)：
(5) 卷取区域热激光检测信号(一号卷取机是HMD601；二号卷取机是HMD602）
2.2 助卷辊液压系统伺服阀检测及控制方框图如图1所示。
图1 助卷辊液压伺服阀检测和执行机构框图
3.AJC踏步时间计算
3.1 AJC踏步时间计算
71
72
AJC 控制为前馈开环控制，通过伺服阀动作完成助卷辊踏步。
踏步速度—时间如图2所示。
当J SPD 和J ACC 为可编程的常数时，速度特性取决于J REF 踏步参考值的大小，如图2所示。
t -踏步时间；J SPD -踏步期间最大速度；设：J REF -踏步参考值；J ACC -踏步期间的加速速率
图2 踏步速度-时间图 J REF 踏步参考将速度命令送至伺服阀。
速度命令可以是小踏步参考值(如图2a)。
也可以是大踏步参考值(如图2b)。
图2a ，当 J REF 达到最大速度时，可以计算得到：
踏步时间的计算对应两种状况：
状况1：(J UMP ≤ J UMP 极限)
踏步完成时间为：
状况2：(J UMP ≥ J UMP 极限)
踏步完成时间为：
归纳状况1和2，可以得出：
总踏步时问为：
因此，J ACC 通常以
ACC REF J J 秒的速率加速，J CON 以⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛-ACC SPD ACC REF J J J J 秒恒速运动，最终以J DEC 秒的速率减速。
当然，前提条件是：加／减速时间必须≤ACC
SPD J J ，且恒速时间应≥0。
计算和确定踏步控制的各时间段，目的在于保证踏步控制的完成。
3.2 AJC 跟踪计算
带钢周长计算利用下夹送辊的速度反馈，可以计算至最后一个助卷辊的外部周长，或至下一个助卷辊的内部弧长，也可以计算带钢到达第几号助卷辊。
带钢周长计算公式为：
带钢周长=π(D MAV ／2+n ⨯h)-δ
式中：D max —卷筒涨径后的内径；
n —带钢圈数；
h —带钢厚度；
δ—补偿值，用于跟踪错误补偿。
同样，也可以利用助卷辊辊缝反馈计算带钢周长：
带钢周长=π(D MAV ／2+n ⨯辊缝)-δ
式中：D max —卷筒涨径后的内径。
在此基础上，计算实际踏步时间，用于决定何时开始踏步，何时完成动作并使带钢非碰撞通过，计算
的依据是前述的踏步时间公式。
这一线性等式的特点是：当阀未进入深饱和时，任何时刻踏步时间都是常数，踏步的大小和饱和的深度成线性关系。
设：T VNS—伺服阀未进入深饱和的时间；
J REF—踏步参考值；
J SV—达到深饱和的最小踏步；
J SP—踏步速度。
则，当J SV≥J REF时，J UMP将取决于T VNS。
4.跟踪及控制
带钢跟踪是AJC控制的重要环节。
带钢头部接近卷取机时，卷取机前的HMD“检得”，跟踪程序初始化。
当带钢尾部尚未离开精轧机，带钢头部已接近卷取机时，此时夹送辊仍为超前速度，通过该速度可以确定带钢速度，从而求得HMD至夹送辊的有效距离。
设夹送辊线速度为V PR，带钢线速度为V带钢，实际距离为L
则有效距离为：
L有效= L ( V PR／V带钢)
这个距离即为从带钢头部接近卷取机有“检得”信号的HMD，到夹送辊的距离。
由此，可以逐步计算出带钢头部从夹送辊到1号助卷辊的距离，从1号助卷辊到2号助卷辊的距离，2号助卷辊到3号助卷辊的距离，以至n号助卷辊。
实现踏步动作，需要计算完成一个踏步所需的带钢长度，将这一长度与带钢头部跟踪距离相比较，产生脉冲信号，驱动踏步进行。
该脉冲信号的宽度“JUMPIP”，也等于完成一个踏步的时间。
脉冲上升沿可以触发踏步的开始，脉冲下降沿用于触发踏步结束。
脉冲数量还可以用于确定第几号助卷辊。
当踏步跟踪跟踪脉冲从“0”(FALSE)转为“1”(TRUE)，助卷辊从压力控制转为辊缝(位置)控制，开始辊缝参考值计算，产生阀控制信号使助卷辊踏步动作。
当踏步跟踪跟踪脉冲从“1”(TRUE)转为“0”(FALSE)，助卷辊从辊缝(位置)控制转为压力控制，以保证带钢缠紧。
5.功能特点
5.1总结助卷辊踏步控制，具有以下功能：
(1) 踏步参考设定功能；
(2) 踏步时间计算功能；
(3) 位置前馈调节功能；
(4) 压力调节功能；
(5) 自动顺序控制功能；
(6) 跟踪及跟踪校准功能；
实现AJC控制的特点：
(1) 能够避免带钢通过卷筒和助卷辊时产生压痕；
(2) 减少带钢表面损伤等缺陷；
(3) 延长机械设备寿命；
(4) 提高带卷质量和卷型。
但是，AJC控制较复杂，且对头部跟踪的准确度要求很高。
解决的方法是在夹送辊出口安装一激光检测装置，通过激光检测头部跟踪进行二次校正，以提高助卷辊踏步控制的可靠性。
但是我厂用于跟踪修正的检测元件是加速度计。
6.结语
我公司热轧卷取机采用响应速度快、控制精度高的液压缸和伺服阀驱动，可以使助卷辊AJC踏步控制有效实施，并由此大大提高了带钢表面质量。
AJC控制已成为全液压卷取机助卷辊不可缺少的控制手段。
参考文献
[1] 陈隆昌、阎治安、刘新正，控制电机，西安：西安电子科技大学出版社，2000。
73。
