重卷拉矫机组的张力控制

重卷拉矫机组的张力控制

1带钢卷取机组重型拉谦机用于热铝杆和普冷杆的处理。它的主要功能是边缘、切割头、重卷的分割、改善带钢板的类型、带钢表面的质量状况等。机组布置图如图1所示,入口钢卷小车把钢卷送到开卷机的卷筒上进行开卷,钢卷在上卷过程中进行高度自动对中和宽度对中。完成上卷后,自动完成穿带,机组建立张力。带钢与前行带钢焊接后,送入月牙剪剪月牙,月牙剪自动寻边,然后通过张力拉矫机进行拉伸矫直,以改善带钢的平直度。拉伸矫直后的带钢进入检查站,检查后进入圆盘剪进行切边。切下来的2条废边由废料导槽送到废边卷取机,卷成球状抛入废料箱。切边的带钢由去毛刺机将两边毛刺去掉后送到静电涂油机进行涂油处理,然后经出口转向夹送辊送到卷取机进行卷取。待钢卷在皮带助卷器的协助下在卷筒上缠绕3～5圈后,机组便可进入正常速度运行。操作工可根据事先设定的卷重或带钢长度,对钢卷进行分卷。卷取机上的钢卷由出口卸卷小车取出,放到出口钢卷鞍座上完成称重及打捆,再由吊车吊运到钢卷库内等待包装后出厂。2控制方案2.1开环张力控制张力控制方法有闭环张力控制和开环张力控制。本机组未安装张力传感器,因此开卷取的张力控制方式采用开环张力控制方式。开环张力控制方式中没有张力实际值反馈,主要是在主速度设定值上增加附加速度值,使速度调节器达到饱和,通过调节转矩的上下限幅值来控制转矩。转矩的上下限幅值是通过计算张力设定值和卷径实际值得出的转矩设定值和转矩补偿值之和。这种控制方式下,速度调节器始终处于饱和状态,实际转矩一直维持在限幅值,从而实现开卷取的恒张力控制。开环张力控制框图如图2所示。2.2主从辊负荷平衡控制本机组拉矫机共有前后2组张力辊,每组张力辊受4台电机控制。前张力辊组作为张力基准,采用开环张力控制方式,速度环饱和,张力给定信号作为速度调节器输出的力矩限幅,电机输出电流间接反映带钢的张力。后张力辊组作为速度基准,采用基准速度控制方式,速度调节器为比例积分,速度无静差。为使同组张力辊之间达到负荷平衡,辊与辊之间采用主从控制。主辊的力矩给定信号通过peertopeer通信传送给从辊,从而实现主从辊之间负荷平衡控制。传动系统通过Profibus网从上级PLC获得速度和张力给定信号。张力辊负荷平衡控制框图如图3所示。3延长率控制3.1拉矫机线速度延伸率即发生永久变形而不至于断裂的性能,其计算式为:式中,L为带钢拉矫后长度;L0为带钢拉矫前长度。因为带钢长度与线速度成正比,所以实际延伸率为:式中,V为拉矫机后张力辊线速度;V0为拉矫机前张力辊线速度。PLC采集前后张力辊组的主辊编码器信号作为延伸率测量值,再根据设定的延伸率调整拉矫机的张力以实现延伸率的闭环控制。3.2拉矫机前后张力辊速度差延伸率控制可通过速度控制和张力控制两种方法来实现。(1)速度控制方式就是拉矫机前后张力辊组均做速度控制,延伸率完全是由前后张力辊的速度差来产生的,即拉矫机前张力辊设定速度为V,拉矫机后张力辊设定速度为(1+φ)V。这种控制方式中,转矩限幅是放开的,拉矫段张力是由张力辊的速度差来决定的,类似开环状态。(2)张力控制方式就是拉矫机后张力辊组做速度控制,而拉矫机前张力辊组做开环张力控制,通过调节前张力辊组的转矩限幅来得到所需延伸率。4调整拉矫机前张力辊组速度控制根据拉矫机工作方式的不同,PLC会选择不同的控制方案对张力辊进行相应的控制。下面分别讨论不同工作方式下的具体控制方案。(1)拉矫机压下进行延伸率控制。PLC可选择速度控制方式或者张力控制方式来实现延伸率控制。(2)拉矫机压下但不进行延伸率控制。此时拉矫机后张力辊组仍做速度控制,而拉矫机前张力辊组有速度控制方式和张力控制方式。速度控制方式中速度设定值与拉矫机后张力辊速度设定值相同,即不产生延伸率;张力控制方式中张力辊仍工作在转矩限幅,但产生的张力需保证不对带钢产生延伸率。(3)拉矫机处于打开状态。拉矫前后2组张力辊中间无隔断,速度基准只能有一个,因此以拉矫机后张力辊组作为基准速度做速度控制,而拉矫机前张力辊组做开环张力控制。方式(2)和方式(3)中,转矩限幅是通过计算张力设定值和辊径得到的,但在某些情况下工艺没有提供相应的张力设定值,同时在不投入延伸率控制时仍需保证拉矫段张力恒定。为此,可首先放开拉矫前张力辊组转矩限幅,待机组运行稳定后记录下该张力辊组的转矩,然后以此转矩作为转矩限幅投入开环张力控制中,从而维持拉矫段张力恒定。现场调试表明,采用该方案后,系统运行稳定,带钢板形良好。拉矫机前张力辊开环张力控制框图如图4所示。5基于张力辊组的机组控制方案本文介绍