CN103787120A - 一种退火涂层机组带钢垂度控制***及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种退火涂层机组带钢垂度控制***及其方法，避免垂度波动引起的刮壁磨损，通过设置在烘干炉入口处的激光测距传感器来检测烘干炉入口处带钢的反馈垂度值，与预设的标准垂度值之差通过PID调节得到一第一速度补偿值；将第一速度补偿值与退火涂层机组的工艺给定速度相加，得到设置在烘干炉的入口处的张紧辊的主辊的速度给定值；预设的张紧辊入口和出口的张力设定值，得出张紧辊中的各个辊的转矩给定值。对张紧辊中的各个辊的驱动电机进行负载平衡控制，对各个从辊的速度进行补偿，得出张紧辊中的各个从辊的速度给定值；将张紧辊中各个辊的速度给定值和转矩给定值分别输入各个辊连接的PWM变频器中，对与各个辊连接的驱动电机进行传动控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种垂度控制***及其方法，尤其涉及一种退火涂层机组带钢垂度控制制***及其方法。
背景技术
随着冷轧工艺的日趋复杂，生产设备与技术的不断提高，运用垂度自动控制技术进行生产已越来越普遍。退火涂层机组带钢的垂度若不进行监控很容易造成垂度波动引起的刮壁磨损，使炉内带钢垂度控制稳定，涂层均匀，避免垂度波动引起的刮壁磨损对于退货涂层机组来说可以有效的提高良品率，是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供退火涂层机组带钢垂度控制方法及其***，机组能够按照预先设定的悬浮状态向前连续、高速的平稳运行，避免垂度波动引起的刮壁磨损。
为了实现上述目的，本发明提供退火涂层机组带钢垂度控制方法，包括以下步骤：
通过设置在烘干炉入口处的激光测距传感器来检测烘干炉入口处带钢的反馈垂度值，反馈垂度值与预设的标准垂度值之差通过PID调节得到一第一速度补偿值；反馈垂度值即为烘干炉入口处带钢的实时高度值，标准垂度值即为烘干炉入口处带钢的高度值的最优值。
将所述第一速度补偿值与退火涂层机组的工艺给定速度相加，得到设置在所述烘干炉的入口处的所述张紧辊的主辊的速度给定值；
预设的所述张紧辊入口和出口的张力设定值，得出所述张紧辊中的各个辊的转矩给定值；
对所述张紧辊中的各个辊的驱动电机进行负载平衡控制，对各个从辊的速度进行补偿，得出所述张紧辊中的各个从辊的速度给定值；
将所述张紧辊中的各个辊的速度给定值和转矩给定值分别输入与所述张力辊中的各个辊连接的PWM变频器中，对与所述张力辊中的各个辊连接的驱动电机进行传动控制。
较佳地，得到所述第一补偿速度值的PID调节为：
其中Vmax为退火涂层机组的最大速度，V0为退火涂层机组的工艺给定速度，K1为比例系数，Kp为积分系数，Ts为PID控制周期。
较佳地，得出所述张力辊中各个辊的转矩给定值分别为：
其中，|F1|-|F5|=ΔFBR，F1和F5为预设的所述张紧辊入口和出口的张力设定值，D为张紧辊中的各个辊的直径，P为驱动电机额定功率，则∑P为所有驱动电机的额定功率之和。
较佳地，PWM变频器通过速度环以及电流环的控制来驱动所述各个辊连接的驱动电机。
较佳地，主辊连接的驱动电机的实时电流负荷率分别与各个从辊连接的驱动电机的实时电流负荷率之差通过PI调节得到各个从辊的电流负荷速度补偿值，与张紧辊的主辊的速度给定值相加作为所述张紧辊中的各个从辊的速度给定值。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种退火涂层机组带钢垂度控制***，包括：
激光测距传感器，设置在烘干炉入口处，检测烘干炉入口处带钢的反馈垂度值；
垂度控制补偿模块，接收反馈垂度值，与预设的垂度值之差通过PID调节得到一第一速度补偿值，将所述第一速度补偿值与退火涂层机组的工艺给定速度相加，得到设置在所述烘干炉的入口处的张紧辊的主辊的速度给定值；
负荷分配模块，根据预设的所述张紧辊出入口处的张力给定值，来得出所述张紧辊中的各个辊的转矩给定值；
若干驱动电机，均连接所述张紧辊的一辊，对所连接的辊进行传动控制；
负载平衡控制模块，对所述张紧辊中的各个辊连接的驱动电机进行负载平衡控制，得出所述张紧辊中的各个从辊的速度给定值；
若干PWM变频器，分别连接所述若干驱动电机，接收所连接的驱动电机驱动的张紧辊中的辊的速度给定值和转矩给定值，输出传动控制信号。
较佳地，所述负荷分配模块得出所述张力辊中各个辊的转矩给定值分别为：
其中，|F1|-|F5|=ΔFBR，F1和F5为所述张紧辊入口和出口的张力设定值，Di为张紧辊中的各个辊的直径，Pi为驱动电机额定功率，ri为齿轮比的数值，∑P为所有驱动电机的额定功率之和。
较佳地，所述若干PWM变频器通过速度环以及电流环的控制来驱动所连接的驱动电机。
较佳地，负载平衡控制模块接收所述若干驱动电机反馈的实时电流负荷率，将主辊连接的驱动电机的实时电流负荷率分别与各个从辊连接的驱动电机的实时电流负荷率之差通过PI调节得到各个从辊的电流负荷速度补偿值，与张紧辊的主辊的速度给定值相加作为所述张紧辊中的各个从辊的速度给定值。
较佳地，还包括一人机界面，通过所述人机界面对所述标准垂度值进行预设。
本发明由于采用以上技术方案，与现有技术相比较，具有以下的优点和积极效果：
1）本发明通过采用激光测距传感器来实时的检测烘干炉入口处带钢的反馈垂度值，可以实时对机组中垂度变化进行监控，并采取补偿控制，具有很好的时效性；
2）本发明通过对张紧辊中的各个从辊以主辊电流负荷率为基准进行负载平衡控制，使各个驱动电机的负载平衡，出力相同；
3）本发明通过在所述烘干炉的入口处的张紧辊进行控制操作，激光测距传感器设置在烘干炉的入口，使张紧辊在速度变化后，激光测距传感器可以及时反馈垂直值的变化情况，时效性更高。
附图说明
图1为本发明中一种退火涂层机组带钢垂度控制方法的流程图；
图2为本发明中一种退火涂层机组带钢垂度控制***的结构框图；
图3为本发明中一种退火涂层机组带钢垂度控制***局部结构框图。
具体实施方式
下面参照附图和具体实施例来进一步说明本发明。
附图1为本发明提供的一种退火涂层机组带钢垂度控制***的流程图，本发明提供的退火涂层机组带钢垂度控制***，包括以下步骤：
垂度补充步骤：通过设置在烘干炉入口处的激光测距传感器来检测烘干炉入口处带钢的反馈垂度值，反馈垂度值与预设的标准垂度值之差通过PID调节得到一第一速度补偿值。
得到第一补偿速度值的PID调节为：
其中Vmax为退火涂层机组的最大速度，V0为退火涂层机组的工艺给定速度，K1为比例系数，Kp为积分系数，Ts为PID控制周期。
主辊速度给定步骤：将第一速度补偿值与退火涂层机组的工艺给定速度相加，得到设置在烘干炉的入口处的张紧辊的主辊的速度给定值；
转矩给定步骤：通过预设的张紧辊的入口和出口的张力设定值，得出张紧辊中的各个辊的转矩给定值。
得出张力辊中各个辊的转矩给定值分别为：
其中，|F1|-|F5|=ΔFBR，F1和F5为预设的张紧辊入口和出口的张力设定值，D为张紧辊中的各个辊的直径，P为驱动电机额定功率，∑P则为所有驱动电机的额定功率之和。
从辊速度给定步骤：对张紧辊中的各个辊的驱动电机进行负载平衡控制，对各个从辊的速度进行补偿，得出张紧辊中的各个从辊的速度给定值。
张紧辊之间是柔性耦合，只要其中一个辊子进行运动，另外一个或几个辊子也将被拖动，但也可能打滑。像这种几台电机拖动同一负载的情况，只有速度同步并不能满足生产工作要求，实际***还要求传动点电动机负载率相同，否则会出现电机出力不同，影响正常的生产运行。因此需要负载平衡控制。
主辊连接的驱动电机的实时电流负荷率分别与各个从辊连接的驱动电机的实时电流负荷率之差通过PI调节得到各个从辊的电流负荷速度补偿值，与张紧辊的主辊的速度给定值相加作为张紧辊中的各个从辊的速度给定值。
驱动控制步骤：将张紧辊中各个辊的速度给定值和转矩给定值分别输入各个辊连接的PWM变频器中，对与各个辊连接的驱动电机进行传动控制。PWM变频器通过速度环以及电流环的控制来驱动各个辊连接的驱动电机。
如图2-3所示，本发明提供的一种退火涂层机组带钢垂度控制***，包括激光测距传感器1、垂度控制补偿模块2、负荷分配模块3、若干驱动电机4、负载平衡控制模块5、人机界面6以及若干PWM变频器7。本实施例中，张紧辊中有4个辊，每个辊均连接一个驱动电机，每个驱动电机连接一个PWM变频器。
激光测距传感器1设置在烘干炉入口处，检测烘干炉入口处带钢的反馈垂度值，标准垂度值为使钢带垂度达到最优时，激光测距传感器位置处钢带的高度值，过人机界面对标准垂度值进行预设；
垂度控制补偿模块2，接收反馈垂度值，检测到的反馈垂度值为一个模拟信号，通过对其进行一阶惯性滤波11后与预设的垂度值之差通过PID调节得到一第一速度补偿值21，将第一速度补偿值21与退火涂层机组的工艺给定速度22相加，得到设置在烘干炉8的入口处的张紧辊9中的主辊的速度给定值23；得到第一补偿速度值V1的PID调节为：其中Vmax为退火涂层机组的最大速度，V0为退火涂层机组的工艺给定速度，K1为比例系数，Kp为积分系数，Ts为PID控制周期，如附2图中，本是实施例中还设有D/B模块以及先锋模块，使***更加稳定。
负荷分配模块3，根据预设的张紧辊9出口和入口处的张力给定值，来得出张紧辊9中的各个辊的转矩给定值；负荷分配模块3得出张力辊中各个辊的转矩给定值分别为：
若干驱动电机4，均连接张紧辊9中的一辊，对所连接的辊进行传动控制；
负载平衡控制模块5，对张紧辊9中的各个辊连接的驱动电机4进行负载平衡控制，得出张紧辊9中的各个从辊的速度给定值。张紧辊之间是柔性耦合，只要其中一个辊子进行运动，另外一个或几个辊子也将被拖动，但也可能打滑。像这种几台电机拖动同一负载的情况，只有速度同步并不能满足生产工作要求，实际***还要求传动点电动机负载率相同，否则会出现电机出力不同，影响正常的生产运行，因此需要负载平衡控制。
负载平衡控制模块5接收若干驱动电机反馈的实时电流负荷率，将主辊连接的驱动电机的实时电流负荷率Ir分别与各个从辊连接的驱动电机的实时电流负荷率If之差通过PI调节，即比例积分调节得到各个从辊的电流负荷速度补偿值51，与张紧辊的主辊的速度给定值相加作为张紧辊中的各个从辊的速度给定值。
PWM变频器7，分别连接若干驱动电机4，接收所连接的驱动电机4驱动的张紧辊4中的辊的速度给定值和转矩给定值，输出传动控制信号。若干PWM变频器中通过速度环SC以及电流环CC的控制来驱动所连接的驱动电机4。如图3中所示，第一PWM变频器71连接第一驱动电机41，第一驱动电机41连接张紧辊的主辊91，第二PWM变频器72连接第二驱动电机42，第二驱动电机42连接张紧辊的一个从辊92，其他从辊连接驱动电机以及PWM变频器的方式，以此类推。其中，垂度控制补偿模块2、负载平衡控制模块5以及负荷分配模块3均采用PLC芯片来实现，每个PWM控制器分别连接张力辊中的一个辊的驱动电机，对各个辊进行传动控制，使垂度控制更加精准的同时***的负载平衡，各个驱动电机的出力相同。
实际生产中，由于各辊磨擦力、损耗、速度电流调节器响应时间等因素并不一样，使得各辊电流负荷率也并不相等，此时就要以主辊电流负荷率为基准进行负载平衡控制。例如从辊92电流负荷率If大于主辊91电流符合率Ir，就产生该从辊的速度补偿值，使速度给定值减小，从而降低转矩和电流负荷率，使电流负荷率不断趋于相等。
上述公开的仅为本发明的具体实施例，该实施例只为更清楚的说明本发明所用，而并非对本发明的限定，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在保护范围内。
Claims (10)
1.一种退火涂层机组带钢垂度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过设置在烘干炉入口处的激光测距传感器来检测烘干炉入口处带钢的反馈垂度值，反馈垂度值与预设的标准垂度值之差通过PID调节得到一第一速度补偿值；
将所述第一速度补偿值与退火涂层机组的工艺给定速度相加，得到设置在所述烘干炉的入口处的所述张紧辊的主辊的速度给定值；
通过预设的所述张紧辊入口和出口的张力设定值，得出所述张紧辊中的各个辊的转矩给定值；
对所述张紧辊中的各个辊的驱动电机进行负载平衡控制，对各个从辊的速度进行补偿，得出所述张紧辊中的各个从辊的速度给定值；
将所述张紧辊中的各个辊的速度给定值和转矩给定值分别输入与所述张力辊中的各个辊连接的PWM变频器中，对与所述张力辊中的各个辊连接的驱动电机进行传动控制。
2.如权利要求1所述的一种退火涂层机组带钢垂度控制方法，其特征在于，得到所述第一补偿速度值的PID调节为：
其中Vmax为退火涂层机组的最大速度，V0为退火涂层机组的工艺给定速度，K1为比例系数，Kp为积分系数，Ts为PID控制周期。
3.如权利要求1所述的一种退火涂层机组带钢垂度控制方法，其特征在于，得出所述张力辊中各个辊的转矩给定值分别为：
其中，|F1|-|F5|=ΔFBR，F1和F5为预设的所述张紧辊入口和出口的张力设定值，D为张紧辊中的各个辊的直径，P为驱动电机额定功率，ri为齿轮比的数值，则∑P为所有驱动电机的额定功率之和。
4.如权利要求1所述的一种退火涂层机组带钢垂度控制方法，其特征在于，PWM变频器通过速度环以及电流环的控制来驱动所述各个辊连接的驱动电机。
5.如权利要求1所述的一种退火涂层机组带钢垂度控制方法，其特征在于，主辊连接的驱动电机的实时电流负荷率分别与各个从辊连接的驱动电机的实时电流负荷率之差通过PI调节得到各个从辊的电流负荷速度补偿值，与张紧辊的主辊的速度给定值相加作为所述张紧辊中的各个从辊的速度给定值。
6.一种退火涂层机组带钢垂度控制***，其特征在于，包括：
激光测距传感器，设置在烘干炉入口处，检测烘干炉入口处带钢的反馈垂度值；
垂度控制补偿模块，接收反馈垂度值，与预设的垂度值之差通过PID调节得到一第一速度补偿值，将所述第一速度补偿值与退火涂层机组的工艺给定速度相加，得到设置在所述烘干炉的入口处的张紧辊中的主辊的速度给定值；
负荷分配模块，根据预设的所述张紧辊出入口处的张力给定值，来得出所述张紧辊中的各个辊的转矩给定值；
若干驱动电机，均连接所述张紧辊的一辊，对所连接的辊进行传动控制；
负载平衡控制模块，对所述张紧辊中的各个辊连接的驱动电机进行负载平衡控制，得出所述张紧辊中的各个从辊的速度给定值；
若干PWM变频器，分别连接所述若干驱动电机，接收所连接的驱动电机驱动的张紧辊中的辊的速度给定值和转矩给定值，输出传动控制信号。
7.如权利要求6所述的退火涂层机组带钢垂度控制***，其特征在于，所述负荷分配模块得出所述张力辊中各个辊的转矩给定值分别为：
其中，|F1|-|F5|=ΔFBR，F1和F5为所述张紧辊入口和出口的张力设定值，Di为张紧辊中的各个辊的直径，Pi为驱动电机额定功率，ri为齿轮比的数值，∑P为所有驱动电机的额定功率之和。
8.如权利要求6或7中任意一项所述的退火涂层机组带钢垂度控制***，其特征在于，所述若干PWM变频器通过速度环以及电流环的控制来驱动所连接的驱动电机。
9.如权利要求6或7中任意一项所述的退火涂层机组带钢垂度控制***，其特征在于，负载平衡控制模块接收所述若干驱动电机反馈的实时电流负荷率，将主辊连接的驱动电机的实时电流负荷率分别与各个从辊连接的驱动电机的实时电流负荷率之差通过PI调节得到各个从辊的电流负荷速度补偿值，与张紧辊的主辊的速度给定值相加作为所述张紧辊中的各个从辊的速度给定值。
10.如权利要求6或7中任意一项所述的一种退火涂层机组带钢垂度控制***，其特征在于，还包括一人机界面，通过所述人机界面对所述标准垂度值进行预设。
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| CN104317191A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-28 | 镇江市宏业科技有限公司 | 铝带材彩涂线悬垂度控制装置 |
| CN110329825A (zh) * | 2019-06-20 | 2019-10-15 | 山西太钢不锈钢精密带钢有限公司 | 0.05mm以下精密不锈钢带张力辊组主从控制***及方法 |
| CN114380105A (zh) * | 2022-01-12 | 2022-04-22 | 济南佰思特自动化技术有限公司 | 一种基于pid算法对钢带垂直控制的***和方法 |
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| CN114380105B (zh) * | 2022-01-12 | 2024-04-23 | 济南佰思特自动化技术有限公司 | 一种基于pid算法对钢带垂直控制的***和方法 |
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