小型棒材连轧飞剪的自动化控制.docx

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小型棒材连轧飞剪的自动化控制

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摘要：社会经济快速发展过程中，机械自动化水平不断提高，钢材产业作为我国经济生产的第一大产业，引用棒材连轧飞剪自动化控制系统，在一定程度上提高了我国钢材生产水平，文章主要对小型棒材连轧飞剪自动化控制进行分析和探讨。

关键词：小型棒材；棒材连轧；连轧飞剪；自动化控制

引言

飞剪在棒材轧线中的作用主要是对轧制的线棒材进行切头尾、事故碎段、分段倍尺，飞剪的剪切效率和生产效率有直接的联系。随着我国钢铁事业日益发展和进步，对轧钢机械的要求也越来越来高，飞剪在棒材项目中起着重要的作用。

1飞剪原理

飞剪是按照相关尺寸需求对于运行中的轧件进行剪切的机器，可以快速切断铁板、钢管等材料，在冶金行业应用十分广泛。在棒材飞剪过程中，由于特殊的工艺需求，有连续式、间歇式、起停式几种剪切方式，这些剪切方式要求电机一直处于间歇性工作状态，一小时接通次数甚至能达到数百次，导致电机非常容易出现过载现象，所以飞剪设备对其自身的控制系统要求非常高，首先必须要有快速启停功能，其次必须要控制精准，能进行准确的剪切定位。飞剪在整个工艺流程中有切头、分段、切尾的作用，飞剪的电机上面可以实时检测剪刃的位置以及速度，配备有热金属检测器可以有效对钢件的头尾进行区分。

2飞剪分类简介

飞剪是轧钢生产线的重要设备之一.它的作用是将红钢切头、切尾、分断以及堆钢和其它生产事故时对红钢进行碎断，高效率完成热剪切.棒线材轧制线上常见的飞剪有曲柄连杆式飞剪和圆盘回转式飞剪.曲柄连杆式飞剪剪切时的剪刃与轧件垂直，无附加的挤压力，具有较高剪切质量，但回转半径小，适合剪切断面大速度低的轧件.如粗轧机前，轧件断面大，速度较低，为了使剪切断面进入粗轧机时易咬入，通常设置一切头曲柄飞剪，剪刃始终垂直轧件上下运动，其动负荷大，对轧件速度要求不宜超过3m/s.圆盘回转式飞剪剪切时与轧件不垂直，对轧件有一个附加挤压力，适合剪切断面小速度高的轧件.如预精轧，精轧前后一般也置一飞剪，轧件断面相对较小，速度较高，剪刃作圆周运动.两飞剪共同特点是在剪切轧件时，其剪刃的水平分速度略大于轧件速度.

3棒材连轧飞剪自动化控制分析

3.1飞剪启动控制

在轧制之前，由工程师站人员通过画面设定，将飞剪的切头与切尾尺寸下传给PLC。当剪前热检HMD检测到钢头或钢尾信号时，将该检测信号送到控制剪子的PLC，剪子PLC再根据基础PLC传过来的轧件的线速度，剪子上次剪切的停位误差，及设定的切头、切尾长度尺寸，计算出飞剪启动延时时间。延时时间一到，立即发出飞剪的启动指令，完成飞剪的剪切功能。对于剪子的碎断功能是采用手动启动控制，由操作台根据事故需要进行手动碎断。剪子的碎断功能优先于切头、切尾的功能。

3.2轧钢模拟分析功能

当生产现场未设置热试车时，为了对各设备联动效果进行综合评估，可以通过冷调完成；判断级联阻断功能是否正常时，可通过自动化控制模型进行分析；在判断活套控制模型使用是否合理时，可以进行针对性地操作，一定程度上缩短了试热车时间。同时，在轧钢模拟分析功能的作用下，实现了在线模拟分析，并通过对离线模拟功能的不断完善，为传动变频器设备程序开发提供了必要的参考信息。当PLC连接正确时，可以对所有模块工作性能进行实时地测试。

3.3棒材的速度校正

棒材的轧制速度是进行控制的基础，是控制剪切精确与否的关键，所以对轧制棒材的速度的估计显得尤为重要。当校准功能启动时，就会对棒材的速度进行校正.一般轧制材料的速度由轧机控制系统根据轧辊直径、轧辊孔型和电动机型号计算获取，由于弹性应变和轧制材料在机座轧辊上承受的实际减缩量，计算值可能与实际值不相一致。实际速度是通过测量棒材端部从飞剪前的HMD到之后的一个HMD之间距离的进行时间来估计的，另一种方法是，飞剪执行剪切，测量从刀片交错开始至剪切端部到达飞剪下游HMD的时间。HMD之间的距离和所测时间的比率，得到一个棒材在运行过程中平均速度的估计值，相对于利用轧机控制系统在相同间隔时间内计算的速度平均值，可得到一个速度校准系数。从轧机控制系统接收到的速度成一速度校准系数，由此得到剪切时棒材实际速度的最佳估计值。

3.4飞剪零位补偿控制

在一个剪切过程结束后，必须要使飞剪准确停在零位置，才可能为下一次剪切做好准备。飞剪的零位检测是通过接近开关来标定的。但实际往往停位距原始零位点有一定误差，必须对误差进行补偿，才能保证在规定的距离内使剪子的速度加速到设定的剪切速度，达到剪切力矩的需求。为此使用测位码盘进行剪刃位置检测。该码盘采用2048的两相正交脉冲，每旋转一周，码盘计数为0一8192，对应剪刃角度0一360度，这样通过码盘计数脉冲，就可以计算出剪子距零位的角度，通过此值及零点与剪切点之间的角度，即可算出飞剪的初始角度。由于该码盘可以达到很高的精度，并能有