本發(fā)明涉及電氣控制系統(tǒng)，具體涉及一種高速軋機電氣傳動控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

高速軋機目前大多都是采用電氣控制的方式，但目前大多數(shù)的高速軋機電氣傳動控制系統(tǒng)普遍存在以下的缺陷：1、可靠性低，維護復(fù)雜；2、不可擴充性；3、編程復(fù)雜、不能使用自定義標準功能模塊；4、不可配置能適應(yīng)多種信號特性的I/O模塊；5、硬件設(shè)計沒有標準，不能模塊化生產(chǎn)；6、自診斷能力低，不能實現(xiàn)自我的調(diào)整。

高速軋機在工作的過程中，由于卷取機的張力經(jīng)常會發(fā)生變動，從而導(dǎo)致電氣傳統(tǒng)系統(tǒng)的反應(yīng)過慢，難以保證高速軋機在工作過程中的穩(wěn)定性，容易受到人為因素的影響，進而影響產(chǎn)品的加工生產(chǎn)質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的旨在提供一種穩(wěn)定性好且可實現(xiàn)自我診斷的高速軋機電氣傳動控制系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種高速軋機電氣傳動控制系統(tǒng)，包括

軋機組，用于對帶鋼進行軋制加工；

直流調(diào)速模塊，與軋機組信號連接，用于完成系統(tǒng)運行參數(shù)的設(shè)置，控制軋機組全線電機的協(xié)調(diào)工作以及控制軋機組的速度、張力穩(wěn)定；

自動化控制模塊，與軋機組信號連接，用于對軋機組進行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果進行對軋機組自動調(diào)整；

可編程控制器，分別與軋機組、直流調(diào)速模塊以及自動化控制模塊信號連接，用于對軋機組、直流調(diào)速模塊以及自動化控制模塊進行監(jiān)控控制；

觸摸屏，與可編程控制器信號連接，完成與可編程控制器的通訊、數(shù)據(jù)顯示和故障查詢。

所述軋機組包括用于對帶鋼進行軋制加工的卷取機，用于檢測卷取機速度的偏導(dǎo)輥，用于帶動偏導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動的電機，用于控制卷取機張力的斜坡發(fā)生器，安裝于偏導(dǎo)輥中、用于將偏導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)為線速度的第一增量碼盤，安裝于電機轉(zhuǎn)軸中、用于測量偏導(dǎo)輥角速度的第二增量碼盤，以及用于減少帶鋼卷徑變化擾動的積分器。

所述直流調(diào)速模塊控制軋機組張力穩(wěn)定的具體步驟為：

S1、張力給定

帶鋼在卷取機卷取的過程中，帶鋼的卷取張力大小由帶鋼屈服極限σ和厚度h計算而得，帶鋼的卷取張力T＝qbh＝σkbh

其中：σ為屈服極限；k為計算系數(shù)，值為0.2—0.8；b為帶鋼寬度mm；h為帶鋼厚度mm；

S2、帶鋼卷徑計算

第一增量碼盤將偏導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成實際線速度S，角速度ωr由安裝于電機轉(zhuǎn)動軸軸端的第二增量碼盤測量，得出帶鋼實際卷徑D＝S/ωr；隨后，積分器對得出的帶鋼實際卷徑D進行濾波處理，得出帶鋼的最終卷徑值D₁＝D+Δ，Δ為帶鋼卷徑單位時間的變化量；

S3、張力力矩計算

設(shè)定卷取機的軋制張力T，折算到電機轉(zhuǎn)軸上的力矩為：

M_T＝K·D₁T/2

式中在開卷時：卷取時：

η,i分別為傳動效率，速比；

S4、空載力矩補償

根據(jù)卷取機卷筒的速度，對卷取機進行空載力矩補償；

S5、動態(tài)力矩補償計算

由卷徑線速度變化dv、dt和卷徑變化D-D₀決定的加速力矩計算公式如下：

動態(tài)補償?shù)墓剑?/p>

M_動＝M_動1+M_動2

其中：

M_動1為帶鋼卷軸的轉(zhuǎn)動慣量；

M_動2為帶鋼的轉(zhuǎn)動慣量；

D_N為卷取機卷筒的直徑；

i為減速比；

D₀為卷筒直徑，米

b為帶鋼寬度，米

ρ為帶鋼密度，公斤/米²

s為帶卷卷取時充填率，它與帶卷層致密程度和卷取張力有關(guān)，取值為s＝0.85-0.90。

所述觸摸屏為HMI觸摸屏。

發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的高速軋機電氣傳動控制系統(tǒng)主要由直流調(diào)速模塊、自動化控制模塊以及可編程控制器組成，各個模塊均可標準化生產(chǎn)，從而提高了本系統(tǒng)的通用標準性，降低了維護以及控制程序的復(fù)雜性；此外，通過直流調(diào)速模塊可控制軋機組張力、速度穩(wěn)定，消除了認為因素的影響，保證了產(chǎn)品的加工生產(chǎn)質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明高速軋機電氣傳動控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框圖；

圖2為帶鋼卷徑計算的示意圖；

圖3為積分器工作原理圖；

圖4為動態(tài)摩擦曲線；

圖中：1、軋機組；2、直流調(diào)速模塊；3、自動化控制模塊；4、可編程控制器；5、觸摸屏。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進一步描述：

如圖1所示，本發(fā)明高速軋機電氣傳動控制系統(tǒng)包括軋機組1，用于對帶鋼進行軋制加工；直流調(diào)速模塊2，與軋機組1信號連接，用于完成系統(tǒng)運行參數(shù)的設(shè)置，控制軋機組1全線電機的協(xié)調(diào)工作以及控制軋機組1的速度、張力穩(wěn)定；自動化控制模塊3，與軋機組1信號連接，用于對軋機組1進行監(jiān)控，并根據(jù)監(jiān)控的結(jié)果進行對軋機組1自動調(diào)整；可編程控制器4，分別與軋機組1、直流調(diào)速模塊2以及自動化控制模塊2信號連接，用于對軋機組1、直流調(diào)速模塊2以及自動化控制模塊3進行監(jiān)控控制；觸摸屏5，與可編程控制器4信號連接，完成與可編程控制器4的通訊、數(shù)據(jù)顯示和故障查詢，本實施例中，該觸摸屏5為人機界面(Human Machine Interface，HMI)觸摸屏。

其中，上述的軋機組1包括用于對帶鋼進行軋制加工的卷取機，用于檢測卷取機速度的偏導(dǎo)輥，用于帶動偏導(dǎo)輥轉(zhuǎn)動的電機，用于控制卷取機張力的斜坡發(fā)生器，安裝于偏導(dǎo)輥中、用于將偏導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)為線速度的第一增量碼盤，安裝于電機轉(zhuǎn)軸中、用于測量偏導(dǎo)輥角速度的第二增量碼盤，以及用于減少帶鋼卷徑變化擾動的積分器。

所述直流調(diào)速模塊控制軋機組張力穩(wěn)定的具體步驟為：

S1、張力給定

帶鋼在卷取機卷取的過程中，卷取機在卷繞帶鋼時，必須具有一定的張力，而帶鋼的卷取張力大小由帶鋼屈服極限σ和厚度h計算而得，帶鋼的卷取張力T＝qbh＝σkbh

其中：σ為屈服極限；k為計算系數(shù)，值為0.2—0.8；b為帶鋼寬度mm；h為帶鋼厚度mm；

S2、帶鋼卷徑計算

第一增量碼盤將偏導(dǎo)輥的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成實際線速度S，角速度ωr由安裝于電機轉(zhuǎn)動軸軸端的第二增量碼盤測量，帶鋼卷徑計算的示意圖如圖2所示，際卷徑周長＝πD＝實際線速度(S)＝實際角速度(ωr)x D，從而得出帶鋼的實際卷徑D＝S/ωr，D∝Line Speed(S)/Reel Speed(ωr)

由于在軋制過程中，由于機械等原因造成速度的擾動，那么必然造成卷徑的變化擾動，因此，在此步驟中，積分器會對計算得出的帶鋼實際卷徑進行濾波，以減少速度引起的擾動，得到最終精確的卷徑值D₁，D₁＝D+Δ；其中，積分器的工作原理如圖3所示，Δ為帶鋼卷徑單位時間的變化量，形成一個斜坡函數(shù)發(fā)生器，使卷徑隨時間遞增或遞減變化，具有濾波的作用，減少速度引起的擾動，得到穩(wěn)定準確的卷徑值。

S3、張力力矩計算

設(shè)定卷取機的軋制張力T，折算到電機轉(zhuǎn)軸上的力矩為：

M_T＝K·D₁T/2

式中在開卷時：卷取時：

η,i分別為傳動效率，速比；

S4、空載力矩補償

根據(jù)卷取機卷筒的速度，對卷取機進行空載力矩補償；

由于卷取機卷筒運行時會發(fā)生機械等摩擦作用，會損失電磁力矩，所以這部分需要補償，空載力矩補償與速度是一個非線性函數(shù)，也就是說空載力矩補償在不同速度下的值是不同的。

為了知道摩擦力與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，需要確定不同速度點時的轉(zhuǎn)矩電流，根據(jù)此空載轉(zhuǎn)矩電流計算在該速度點的摩擦補償量，動態(tài)摩擦曲線如圖4所示。

S5、動態(tài)力矩補償計算

由卷徑線速度變化dv、dt和卷徑變化D-D₀決定的加速力矩計算公式如下：

動態(tài)補償?shù)墓剑?/p>

M_動＝M_動1+M_動2

其中：

M_動1為帶鋼卷軸的轉(zhuǎn)動慣量；

M_動2為帶鋼的轉(zhuǎn)動慣量；

D_N為卷取機卷筒的直徑；

i為減速比；

D₀為卷筒直徑，米

b為帶鋼寬度，米

ρ為帶鋼密度，公斤/米²

s為帶卷卷取時充填率，它與帶卷層致密程度和卷取張力有關(guān)，取值為s＝0.85-0.90。

經(jīng)過上述幾個步驟的處理，即可實現(xiàn)在帶鋼初始卷徑到最大(或最小)卷徑的過程中，實際張力設(shè)定張力與始終不變，從而實現(xiàn)恒張力卷取軋制，消除了認為因素的影響，保證了產(chǎn)品的加工生產(chǎn)質(zhì)量。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍之內(nèi)。