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薄板坯連鑄擺剪控制系統優化及完善

發布時間:2019-10-15 16:21   類型:解決方案   人瀏覽

1  引言

擺剪設備是連鑄連軋產線的關鍵設備,該設備主要功能是將澆鑄出來的薄板連鑄坯剪切成所需要的設定長度,當均熱爐等后續工序發生故障時,將鑄坯碎斷,保證生產的節奏。擺剪設備投入運行后,我們對擺剪設備控制系統不斷優化和完善,保證了生產穩定運行。

2  擺剪的設備組成【1】【2】


圖1 擺剪的結構示意圖

圖1擺剪的結構示意圖。整個擺剪是一個機械、電氣、液壓的綜合系統。主要由下列設備構成:主電機、減速箱、偏心軸、制動/離合器、擺動框架、上下刃、壓下輥、水平輥、入口輥道、傳送輥和出口輥組成。還有為擺剪框架供動力的主液壓站、制動/離合器液壓站和提供減速箱潤滑的稀油潤滑系統、主電機啟動器和電阻柜。擺剪由一臺繞線式異步電機驅動,電機帶有一個飛輪,通過一個由液壓提供動力的制動/離合器可以把飛輪和減速箱連接起來,靠飛輪積攢的慣性完成剪切動作。剪切時,與減速箱連在一起的偏心軸帶動上剪刃向下、下剪刃向上運動。兩剪刃安裝在同一擺動框架中,剪切完成后,離合脫開,制動器動作,制動偏心軸,一旋轉編碼器測定偏心軸的旋轉角度,具體的工作原理可參看其他文獻【3】【4】。

3  擺剪控制系統的優化與完善

擺剪框架的運動的由兩個液壓缸完成,移動速度與鑄機的拉速成一定的正比例關系,液壓缸位置傳感器監視擺動框架的位置。由于擺剪框架液壓缸位置傳感器、偏心軸編碼器安裝的環境惡劣,極易引發故障,導致鑄坯頂剪的事故的發生,為此我們對此控制系統進行了深入的研究,并提出了相關的優化和完善措施。

3.1 擺剪框架運動液壓缸位置傳感器冗余功能完善

針對擺剪框架運動液壓缸位置傳感器故障頻繁,我們將框架左右兩邊的液壓缸都安裝位置傳感器,將框架液壓缸位置傳感器實現故障冗余功能,功能如下:

即在手動模式,手動選擇信號為0時,以左邊位置傳感器為主,當左邊位置傳感器故障時自動切換到右邊位置傳感器;手動選擇信號為1時,以右邊位置傳感器為主,當右邊位置傳感器故障時自動切換到左邊。當位置傳感器位置超過0-250mm量程范圍,程序輸出值為0,并且發出位置傳感器故障信號。當2個位置傳感器均正常時,可以人工自由切換。當一個位置傳感器故障時,人工不能干預,控制程序將自動切換到另一邊的位置傳感器。

另外對擺剪液壓油缸增加開路水冷卻,位置傳感器增加風冷,保證了位置傳感器在惡劣的工況環境下,使用壽命大大延長。

3.2 制動/離合器的抱閘點自學習控制程序的完善

 對制動/離合器的抱閘點的控制運用自學習控制理論。制動/離合器強制抱閘:當系統發出打開制動/離合器命令后2.3秒,強制抱閘。正常時,打開制動/離合器后擺剪偏心輪都可以達到正常抱閘點進行抱閘。

正常抱閘點修正的自學習方法:只在下一個剪切周期修正,本次剪切后偏心輪角度在[0±3]度范圍內時,下一個次的抱閘點不作修正。

如果偏心輪角度小于90°時,修正值為負值:下一次的抱閘點的值+[360-(360+)]/3。

l 如果偏心輪角度大于90°時,修正值為正值:下一次的抱閘點的值+(360-)/3。

在實際應用中,當本次的抱閘點或者下一次修正的抱閘點小于240°或者大于355°時,下一次的最遲抱閘點強制為2500。

3.3 偏心軸角度編碼器計數程序的完善

     偏心軸角度編碼器采用SSI絕對值旋轉編碼器,且偏心軸旋轉方向單一,但在長期使用的過程中,SSI絕對值旋轉編碼器在計數程序上有一個缺陷,當一個方向旋轉時,當編碼器旋轉脈沖數=編碼器每圈脈沖數(4096)*旋轉圈數(8192)附近時,即4096*8192=335432時,編碼器計數值將溢出,編碼器實際值就會從00-360°跳動,而擺剪剪切完成信號采用偏心軸角度大于300°,這樣就會造成多次剪切的誤信號,傳給均熱爐虛假的剪切完成信號,造成軋機跟蹤系統不準,導致軋機不能正常軋制。

當擺剪偏心軸停在00附近時,由于擺剪偏心軸的減速機齒輪有間隙,導致擺剪計數從00-360°跳動,系統也會給均熱爐發出剪切完成信號。

根據上述兩種情況,對偏心軸角度計數程序進行修改:

(1)將偏心軸編碼器角度量程由00-360°改為10-3590,避開0°就是360°的區間。

(2)對編碼器計數程序進行濾波,當擺剪角度在50毫秒內變化超過359°時,輸出角度保留上一次角度,且對當前變化角度不采集,否則,輸出角度保持與輸入值跟隨。

(3)增加擺剪制動/離合器電磁閥動作信號,當偏心軸角度變化大于200°,并且擺剪離合器電磁閥動作時,才認為是一次有效的剪切。

4  結束語

擺剪設備是薄板坯連鑄連軋產線的關鍵設備,設備組成復雜,通過我們深入研究分析,對擺剪控制程序不斷優化完善,使得擺剪控制故障率大大降低,確保薄板坯連鑄連軋生產線正常運行。


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