CN102941242B - 大盘卷卷取机设备的全自动控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大盘卷卷取机设备的全自动控制方法，包括逻辑控制方法和速度控制方法，逻辑控制方法与速度控制方法分别形成功能块，由PLC中的主程序同时调用执行。本发明实现了大盘卷卷取过程的全自动控制，通过合理调配卷取机各组成部分的逻辑动作顺序，提高了卷取机的运行效率，提出了卷取机速度的摇摆控制方法，使产品卷形更加规整、美观。

Description

大盘卷卷取机设备的全自动控制方法

技术领域

本发明涉及一种大盘卷卷取机设备的全自动控制方法，属于大盘卷生产线自动控制的技术领域。

背景技术

大盘卷卷取机是大盘卷轧线中极为重要的设备，甚至决定了线材的轧制速度和最终的产品质量。它直接把大直径线材卷取成卷，并且加以收集，改变了传统先用吐丝机吐成圈，然后用集卷站收集的方式，提高了设备的利用率。目前地下立式柱式卷取机的在大盘卷轧线中的应用最为广泛，可卷取直径5mm~25mm，卷取速度8m/s~20m/s。

地下立式柱式大盘卷卷取机的结构如图1所示。图中支撑底座1和机架9分别用于卷筒8和交流电动机13的安装和固定，芯棒5均匀分布在卷取底座2上形成圆周，以控制线圈的内径，同时各芯棒5之间的间距位置刚好可以使盘卷移送装置的四个支撑爪咬合，将成卷的线圈移出卷取机。卷筒8置于卷取底座2上，在其带动下与芯棒5同步转动，控制线卷的外径。托盘4在托盘升降杆10的作用下由升降油缸11带动托盘4完成升降往复动作，将成卷的线圈托举出卷筒8后，再降至卷筒8底部等待下一根进入卷取机的线材。水平杆14、芯轴6以及铰接支座3构成卷取机的内芯棒收缩***，其中铰接支座3均匀的焊接在卷取底座2上，芯棒5下端与铰接支座3销轴连接，而芯棒5顶部与水平杆销轴连接，水平杆铰接到中间的芯轴6上。传动齿轮12作为交流电动机13的传动装置，共同完成对卷取机电机转速的控制。卷筒8与冷却外罩7之间设有喷嘴，用来冷却旋转卷筒8，将线材卷取温度控制在850℃~900℃。

目前大盘卷卷取机的一些关键控制技术被美国摩根、意大利达涅利等外国公司垄断，国内对于卷取机逻辑动作顺序和速度的控制仍处于初始阶段，如何通过PLC***合理地调配卷取机各组成部分的逻辑动作顺序，提高卷取机运行效率，以及设置怎样的卷取机速度运行曲线，能够避免生产过程中的“拉钢”、“堆钢”现象，使卷形更加规整、美观，对于提升国内大盘卷生产线的自动控制水平、提高大盘卷轧线的产能和产品质量，都具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提高卷取机设备的运行稳定性、可靠性和高效性，获得理想的盘卷外观，提出一种地下立式柱式大盘卷卷取机的逻辑动作顺序以及速度调节的全自动控制方法。

一种大盘卷卷取机设备的全自动控制方法，包括逻辑控制方法和速度控制方法；

逻辑控制方法包括：

当卷取机的托盘位于卷筒底部，且卷取机冷却***的水压及润滑***的油压均正常工作时，PLC接收到卷筒底部位置接近开关、卷取机冷却水压力开关以及润滑油压力开关信号，发出卷取机自动运行命令，卷取机以基准速度运行；当钢尾离开卷取机前夹送辊Ns后，PLC自动切断卷取机的速度给定，卷取机按照变频器设置的减速时间逐渐降速为零；N为根据热金属检测器与卷取机距离除以实际钢速的结果设定的时间间隔，若此时PLC未收到由卷筒底部安装的接近开关发出的卸卷位置信号，则将再次发出卷取机自动运行命令，使卷取机以3%-5%的额定速度低速旋转至卸卷位置后停止；当盘卷移送机到达卷取机上方后，支撑爪打开到位，PLC同时收到盘卷移送机到卷取机上方及支撑爪打开到位这两个接近开关信号，则控制托盘自动上升，待盘卷移送设备的支撑爪合拢后，托盘再自动下降至卷筒底部，卷取机重新加速至上游机架的基准速度，等待下一根钢；当轧线出现故障时，卷取机继续对卷筒内的盘卷执行完卷取动作，直到卷取过程结束；

速度控制方法，具体为：

卷取机以基准速度运行，当PLC接收到钢头到达卷取机信号时，进行速度摇摆，卷取机以上游机架速度为基准，根据设定的摇摆速度曲线运行；当PLC检测到钢尾离开卷取机前夹送辊后，停止速度摇摆，卷取机恢复至上游机架基准速度继续运行，等待下一根钢；当轧线出现故障时，卷取机的速度摇摆停止；

逻辑控制方法与速度控制方法分别形成功能块，由PLC中的主程序同时调用执行。

本发明的优点在于：

本发明实现了大盘卷卷取过程的全自动控制，通过合理调配卷取机各组成部分的逻辑动作顺序，提高了卷取机的运行效率，提出了卷取机速度的摇摆控制方法，使产品卷形更加规整、美观。

附图说明

图1是背景技术中的地下立式柱式大盘卷卷取机结构示意图；

图2是大盘卷卷取机设备的全自动控制方法中逻辑控制方法流程图；

图3是大盘卷卷取机设备的全自动控制方法中速度控制方法流程图；

图4是大盘卷卷取机速度摇摆曲线图。

图中：

1—支撑底座        2—卷取底座            3—铰接支座

4—托盘            5—芯棒                6—芯轴

7—冷却罩          8—卷筒                9—机架

10—托盘升降杆     11—升降油缸           12—传动齿轮

13—交流电动机     14—水平杆

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明是一种大盘卷卷取机设备的全自动控制方法，包括逻辑控制方法和速度控制方法两部分。

逻辑控制方法如图2所示，包括：

当卷取机的托盘位于卷筒底部，且卷取机冷却***的水压及润滑***的油压均正常工作时，PLC接收到卷筒底部位置接近开关、卷取机冷却水压力开关以及润滑油压力开关信号，发出卷取机自动运行命令，卷取机以基准速度运行。当钢尾离开卷取机前夹送辊（即PLC接收到的位于卷取机前夹送辊前的热金属检测器信号消失）3s后（根据热金属检测器与卷取机距离除以实际钢速的计算结果可设定不同的时间间隔），PLC自动切断卷取机的速度给定，卷取机按照变频器设置的减速时间逐渐降速为零。若此时PLC未收到由卷筒底部安装的接近开关发出的卸卷位置信号，则将再次发出卷取机自动运行命令，使卷取机以3%-5%的额定速度低速旋转至卸卷位置后停止，以确保托盘升起后芯棒的四个间距能够与盘卷移送机的四个支撑臂准确咬合，以便卸卷。当盘卷移送机到达卷取机上方后，支撑爪打开到位，PLC同时收到盘卷移送机到卷取机上方及支撑爪打开到位这两个接近开关信号，则控制托盘自动上升，待盘卷移送设备的支撑爪合拢后，托盘再自动下降至卷筒底部，卷取机重新加速至上游机架的基准速度，等待下一根钢。当轧线出现故障时，卷取机继续对卷筒内的盘卷执行完卷取动作，直到卷取过程结束。

逻辑控制部分实现以下功能：卷取机停止运行后，托盘自动上升至卷筒顶部，待盘卷移送机的四个支撑爪闭合后，托盘自动下降至卷筒底部，卷取机重新加速至上游机架的基准速度，等待下一根钢。

速度控制方法如图3所示，具体为：

卷取机以基准速度运行，当PLC接收到钢头到达卷取机信号时，速度摇摆功能自动投入，即，卷取机以上游机架速度为基准，根据设定的摇摆速度曲线运行；当PLC检测到钢尾离开卷取机前夹送辊后，速度摇摆功能自动撤销，即，卷取机恢复至上游机架基准速度继续运行，等待下一根钢。当轧线出现故障时，卷取机的速度摇摆功能也自动撤销。

卷取机速度的微小调整即可对盘卷的最终外观形态产生较大的影响。因此，为了使得内、外层盘卷的密度分布均匀，获得理想的成品盘卷外观，设计了卷取机速度摇摆功能的具体实现方法，具体为：

根据轧制不同规格盘卷的需要，由上位机画面设定不同的摇摆周期T、内圈时间T1、外圈时间T2、正限幅A%、负限幅B%，正限幅、负限幅分别为卷取机基准速度的A%和B%，A、B两个限幅不一定相等，根据工艺进行设置调整，正速度，代表卷取机的内圈设定速度比基准速度高；负速度，代表卷取机的外圈设定速度比基准速度低。图中的速度是摇摆速度，纵坐标是相对于卷取机基准速度的百分比，这个速度与卷取机的基准速度的代数和才是卷取机的最终设定速度，如设定T=10s，T1=T2=1.25s，A=B=10，则速度曲线如图4所示。线材头部在进入卷取机后，卷取机即以的步距逐渐升速，其中，△V=A%V₀/(T/4-T1/2)，此时卷取机的设定速度比基准速度高，所以，卷取出来的线材位于内圈位置，且随着设定速度越来越高，线材卷径越来越小，当卷取机速度达到最高速度时，即当速度到达正限幅A%，线材的卷径最小，并且按照内圈时间T1的设定持续高速运转，这样就可以确保线材内卷平整、严实；到达时间后，卷取机以的步距逐渐降速，其中，ΔV′=B%V₀/(T/4-T2/2），此时线材的卷径逐渐变大，当卷取机速度达到最低速度时，即当速度达到负限幅B%，线材的卷径最大，并且同样按照外圈时间的设定持续低速运转，使得外圈布置整齐、严实。卷取机的速度降到基准速度后，一个周期结束。这样从线材头部进入卷取机到外圈时间结束的整个过程就是卷取机动作的一个周期。

PLC采用叠加的方式计算出卷取机在某时刻的转速给定值，通过DP网传送给卷取机的变频器，驱动卷取机按照用户需要的卷取机速度曲线来运行，最终获得美观的成品盘卷。

速度控制部分主要实现卷取机速度的自动摇摆功能，当线材头部到达卷取机时，摇摆功能自动投入，卷取机以上游机架速度为基准，根据设定的摇摆速度曲线运行；当线材尾部离开卷取机前夹送辊后，摇摆功能自动撤销，卷取机恢复至上游机架基准速度继续运行，等待下一根钢。

逻辑控制方法与速度控制方法分别形成功能块（FC），由PLC中的主程序（OB）同时调用执行，并在PLC的每个扫描周期内输出不同的程序结果。

Claims (2)

1.一种大盘卷卷取机设备的全自动控制方法，包括逻辑控制方法和速度控制方法； 

逻辑控制方法包括： 

当卷取机的托盘位于卷筒底部，且卷取机冷却***的水压及润滑***的油压均正常工作时，PLC接收到卷筒底部位置接近开关、卷取机冷却水压力开关以及润滑油压力开关信号，发出卷取机自动运行命令，卷取机以基准速度运行；当钢尾离开卷取机前夹送辊Ns后，PLC自动切断卷取机的速度给定，卷取机按照变频器设置的减速时间逐渐降速为零；N为根据热金属检测器与卷取机距离除以实际钢速的结果设定的时间间隔，若此时PLC未收到由卷筒底部安装的接近开关发出的卸卷位置信号，则将再次发出卷取机自动运行命令，使卷取机以3％-5％的额定速度低速旋转至卸卷位置后停止；当盘卷移送机到达卷取机上方后，支撑爪打开到位，PLC同时收到盘卷移送机到卷取机上方及支撑爪打开到位这两个接近开关信号，则控制托盘自动上升，待盘卷移送机的支撑爪合拢后，托盘再自动下降至卷筒底部，卷取机重新加速至上游机架的基准速度，等待下一根钢；当轧线出现故障时，卷取机继续对卷筒内的盘卷执行完卷取动作，直到卷取过程结束； 

速度控制方法，具体为： 

卷取机以基准速度运行，当PLC接收到钢头到达卷取机信号时，进行速度摇摆，卷取机以上游机架速度为基准，根据设定的摇摆速度曲线运行；当PLC检测到钢尾离开卷取机前夹送辊后，停止速度摇摆，卷取机恢复至上游机架基准速度继续运行，等待下一根钢；当轧线出现故障时，卷取机的速度摇摆停止； 

逻辑控制方法与速度控制方法分别形成功能块，由PLC中的主程序同时调用执行。 

2.根据权利要求1所述的一种大盘卷卷取机设备的全自动控制方法，所述的卷取机根据设定的摇摆速度曲线运行具体为： 

设定速度曲线中的摇摆周期T、内圈时间T1、外圈时间T2、正限幅A％、负限幅B％，正限幅、负限幅分别为卷取机基准速度的A％和B％，A、B根据工艺进行设置调整，其中，正速度表示卷取机的内圈设定速度比基准速度高，负速度表示卷取机的外圈设定速度比基准速度低；卷取机以基准速度运行，然后以为步距逐渐升速，其中，△ V＝A％V₀/(T/4-T1/2)，当速度到达正限幅A％，按照内圈时间T1的设定持续运转，到达时间后，卷取机以的步距逐渐降速，其中，ΔV′＝B％V₀/(T/4-T2/2)，当速度达到负限幅B％，按照外圈时间T2的设定持续运转，卷取机的速度以为步距逐渐升到基准速度后，一个周期结束； 

PLC采用叠加的方式计算出卷取机在某时刻的转速给定值，通过DP网传送给卷取机的变频器，驱动卷取机按照速度曲线运行，最终获得成品盘卷。