CN107437905A - 一种热矫直机前后电机转速自动同步控制法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种热矫直机前后电机转速自动同步控制法，包括如下步骤：(1)通过减法运算环节得出的前后电机转速实际值的偏差；(2)通过加法运算环节进行电机转速补偿：将该偏差叠加到被补偿电机的电机转速给定信号上，对被补偿电机的电机转速给定信号进行提升/减小补偿，使得被补偿电机的电机转速给定信号增大/减小，以此减小前后电机转速实际值之间的偏差，直至消除该偏差为止；本发明能够实现热矫直机前后电机转速同步的自动控制，稳定性强，并兼具快速性和准确性；极大地提高了热矫直机的生产效率和生产质量；适用于当前大多数热矫直机设备，适用性广泛，易于推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及钢板轧制生产线控制方法，尤其涉及一种热矫直机前后电机转速自动同步控制法。
背景技术
在中厚钢板轧制生产线中，热矫直机是其中的重要设备之一，热矫直机通常为11辊矫直机，由2台异步电机(电机型号为：YPT450-6/315kW，380V，599A，35Hz，674转/分)通过减速机、分配箱驱动11根矫直辊，并且使上、下矫直辊旋转方向相反，以获得相同方向的线速度；矫直辊分组示意图如图1所示，上矫直辊双数编号，下矫直辊单数编号，其中，1#电机通过1#减速机和分配箱驱动5根矫直辊(第1-第5根矫直辊)，2#电机通过2#减速机和分配箱驱动6根矫直辊(第6-第11根矫直辊)，为防止钢板在矫直过程中出现拉伸或挤对的现象，要求1#、2#电机的转速在矫直过程中始终保持一致，即要求各矫直辊的线速度在矫直过程中始终保持一致(各矫直辊直径相同)。因在钢板矫直过程中，由于钢板表面温度存在差异等原因，使电机负载发生变化，导致热矫直机1#、2#电机的转速出现差异，对钢板形成拉伸或挤对的现象，影响钢板矫直质量；为防止热矫直机1#、2#电机的转速出现差异，现在通常所用的控制方法是，上一级控制器发送给热矫直机1#、2#电机用的变频器相同的转速给定信号，由于在同一时间，热矫直机1#、2#电机的负载大小存在差异，因此，这样做实际并不能保证在同一时间热矫直机1#、2#电机的转速实际值相同；为了解决这一问题，需要在热矫直机控制***中对热矫直机前、后电机转速进行自动同步控制。
发明内容
发明目的：为了解决现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种能够有效统一电机转速实际值，以提高钢板生产质量和生产效率的热矫直机前后电机转速自动同步控制法。
技术方案：一种热矫直机前后电机转速自动同步控制法，包括如下步骤：
(1)通过减法运算环节计算前后电机转速实际值之间的偏差：
通过热矫直机电机增量编码器测得前后电机转速实际值，经减法运算后，形成热矫直机前后电机转速实际值之间的偏差；
(2)通过加法运算环节进行电机转速补偿：
将电机转速实际值之间的偏差叠加到被补偿电机的电机转速给定信号上，对被补偿电机的电机转速给定信号进行提升补偿或者减小补偿，使得被补偿电机的电机转速给定信号增大或者减小，以此减小前后电机转速实际值之间的偏差，直至消除该偏差为止。
在所述减法运算环节和加法运算环节之间，还包括限幅环节：
将减法运算环节计算得到的前后电机转速实际值之间的偏差作为限幅器的输入；所述限幅器的表达式为：
当X≥LU时，Y＝LU；
当LL＜X＜LU时，Y＝X；
当X≤LL时，Y＝LL；
其中，X为输入端，Y为输出端，LU为上限幅值，LL为下限幅值优选的，在所述减法运算环节和加法运算环节之间，还包括限幅环节：
将减法运算环节计算得到的1#、2#电机转速实际值之间的偏差作为限幅器的输入；所述限幅器的表达式为：
当X≥LU时，Y＝LU；
当LL＜X＜LU时，Y＝X；
当X≤LL时，Y＝LL；
其中，X为输入端，Y为输出端，LU为上限幅值，LL为下限幅值。
进一步优选，在所述减法运算环节和限幅环节之间，还包括比例调节环节：
将热矫直机1#、2#电机转速实际值之间的偏差，作为比例调节器的给定值，所述比例调节器的表达式为：
Y＝K(W-X)
其中，W为给定值，X为反馈值，W-X为比例调节器的输入偏差，K为比例放大倍数，K＞0，Y为输出端。
所述比例放大倍数K置为1；比例放大倍数K置为1表示为准确补偿，用转速偏差量直接进行补偿；如K置得太大，可能造成过补偿；如K置得太小，可能造成欠补偿。
所述比例调节器的反馈值X置为0；通常，比例调节器的W作为给定端，X作为反馈端，W-X为偏差；由于已将前后电机转速实际值之间的偏差作为了比例调节器的给定(W已输入偏差)，因此，比例调节器的反馈值X置为0。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优势：能够实现热矫直机前后电机转速实际值同步的自动控制，稳定性强，并兼具快速性和准确性；极大地提高了热矫直机的生产效率和生产质量；适用于当前大多数热矫直机设备，适用性广泛，容易推广。
附图说明
图1为矫直辊分组示意图；
图2为使用比例调节器的热矫直机前、后电机转速自动同步控制框图；
图3为简化后的热矫直机前、后电机转速自动同步控制框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例一
使用比例调节器对热矫直机前、后电机自动进行转速同步，该方案的控制框图如图2所示，为方便说明，图中各环节的输入、输出端均用字母进行标示，该方案使用了减法运算环节、比例调节器、加法运算环节和限幅器，减法运算环节中的输入端X1、X2和输出端Y分别表示被减数、减数和差；比例调节器的表达式为：Y＝K(W-X)，其中，W为给定值，X为反馈值，W-X为比例调节器的输入偏差，K为比例放大倍数置为1(通常K＞0)，Y为输出端，比例放大倍数K置为1表示为准确补偿，用转速偏差量直接进行补偿；如K置得太大，可能造成过补偿；如K置得太小，可能造成欠补偿；限幅器的表达式为：①当X≥LU时，Y＝LU，②当LL＜X＜LU时，Y＝X，③当X≤LL时，Y＝LL，其中，X为输入端，Y为输出端，LU为上限幅值，LL为下限幅值；加法运算环节中的输入端X1、X2和输出端Y分别表示被加数、加数与和。通过热矫直机1#电机的增量编码器测得的1#电机转速实际值，与通过热矫直机2#电机的增量编码器测得的2#电机转速实际值进行减法运算后，形成热矫直机1#、2#电机转速实际值之间的偏差，作为比例调节器的给定值，由于已将1#、2#电机转速实际值之间的偏差作为了比例调节器的给定，因此，图2中比例调节器的反馈值X置为0，通常，比例调节器的W作为给定端，X作为反馈端，W-X为偏差；由于已将1#、2#电机转速实际值之间的偏差作为了比例调节器的给定(W已输入偏差)，因此，比例调节器的反馈值X置为0，此处是做了一个处理，和通常情况有区别。
该偏差经比例调节器放大后，作为补偿量，与2#电机转速给定信号叠加，生成补偿后的2#电机转速给定信号，通过对2#电机转速给定信号的准确补偿，使得热矫直机2#电机转速在矫直过程中，始终跟随1#电机转速的变化，达到使热矫直机前、后电机转速进行自动同步的目的。由于钢板矫直过程较为短暂，为了快速性，以及一旦偏差消除，立即拆除补偿的要求，该方案使用的调节器为比例调节器。
控制过程，通常情况下，热矫直机1#、2#电机的转速给定信号均为正，当热矫直机1#电机转速实际值＞2#电机转速实际值时，表示2#电机转速较慢，此时的1#、2#电机转速实际值之间的偏差＞0，经比例调节器放大后，叠加到2#电机转速给定信号上，对2#电机转速给定信号进行提升补偿，使得2#电机转速给定信号增大，这样就减小了1#、2#电机转速实际值之间的偏差，直至消除该偏差为止；当热矫直机2#电机转速实际值＞1#电机转速实际值时，则表示2#电机转速较快，此时的1#、2#电机转速实际值之间的偏差＜0，1#、2#电机转速实际值之间的偏差经比例调节器放大后，叠加到2#电机转速给定信号上，对2#电机转速给定信号进行减小的补偿，使得2#电机转速减小，使此时的1#、2#电机转速实际值之间的偏差绝对值减小，直至消除该偏差为止。实施例一以1#电机转速实际值为基准，使2#电机转速实际值在钢板矫直过程中始终跟随1#电机转速实际值的变化，达到热矫直机前、后电机转速进行自动同步控制的目的。同理，该控制结构在返矫操作(即1#、2#电机同时反转)时，也可实现热矫直机前、后电机转速的自动同步。
以ABB变频器和额定转速为674转/分的热矫直机电机为例，热矫直机电机的额定转速为674转/分，对应100％额定转速给定，为精确控制，ABB变频器将其量化为20000单位，则1转/分的转速对应20000÷674＝29.67单位，对应29.67÷674＝4.4％额定转速给定；为自动防止过补偿，在补偿前使用了限幅器，通常补偿量不超过10％额定转速给定，如使用ABB变频器时，限幅器的上、下限幅，LU设为2000，LL设为-2000即可；比如1#电机转速实际值与2#电机转速实际值的偏差为2转/分，此时的补偿量为2×29.67＝59.34单位，补偿量对应2转/分，随着控制过程的进行，1#电机转速实际值与2#电机转速实际值的偏差减小，直至消除偏差；只要基准电机与被补偿转速的电机之间出现转速实际值偏差，即自动对被补偿转速的电机的转速给定信号进行补偿，直至消除偏差，自动拆除补偿为止。
实施例二
实施例二在实施例一的基础上进行了简化，取消了方案一中的比例调节器，并达到了与方案一同样的效果，简化了控制框图。简化后的热矫直机前、后电机转速自动同步控制框图如图3所示，图3中将基准电机与被补偿转速的电机之间出现的转速实际值偏差直接作为转速给定信号的补偿量，通过限幅器后与被补偿转速的电机转速给定信号叠加，生成补偿后的被补偿转速的电机转速给定信号。实施例二的控制过程和控制效果与实施例一相同。
实现方法：对于使用高档可编程自动控制器的热矫直机控制***，可使用高档可编程自动控制器编程软件中的对应以上各方案中各环节的功能块进行组合、连接，均可实现以上各方案的自动水平调整功能。如西门子公司的SIMADYN D可编程自动控制器或TDC可编程自动控制器，在其CFC图形化编程软件中，均有以上各方案中各环节相应的功能块，调用这些功能块，进行组合、连接，均可编成实现以上各方案的控制程序。
对于使用PLC的矫直机控制***，可使用PLC编程软件中的相关指令进行编程，均可编成实现以上各方案的热矫直机前、后电机转速自动同步控制程序。
以上控制方案同样适用于使用2台电机驱动的7辊矫直机或使用2台电机驱动的9辊矫直机的前、后电机转速自动同步控制。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表述和阐明了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (5)
1.一种热矫直机前后电机转速自动同步控制法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)通过减法运算环节计算前后电机转速实际值之间的偏差：
通过热矫直机电机增量编码器测得前后电机转速实际值，经减法运算后，形成热矫直机前后电机转速实际值之间的偏差；
(2)通过加法运算环节进行电机转速补偿：
将电机转速实际值之间的偏差叠加到被补偿电机的电机转速给定信号上，对被补偿电机的电机转速给定信号进行提升补偿或者减小补偿，使得被补偿电机的电机转速给定信号增大或者减小，以此减小前后电机转速实际值之间的偏差，直至消除该偏差为止。
2.根据权利要求1所述的热矫直机前后电机转速自动同步控制法，其特征在于：在所述减法运算环节和加法运算环节之间，还包括限幅环节：
将减法运算环节计算得到的前后电机转速实际值之间的偏差作为限幅器的输入；所述限幅器的表达式为：
当X≥LU时，Y＝LU；
当LL＜X＜LU时，Y＝X；
当X≤LL时，Y＝LL；
其中，X为输入端，Y为输出端，LU为上限幅值，LL为下限幅值。
3.根据权利要求2所述的热矫直机前后电机转速自动同步控制法，其特征在于：
在所述减法运算环节和限幅环节之间，还包括比例调节环节：
将热矫直机前后电机转速实际值之间的偏差，作为比例调节器的给定值，所述比例调节器的表达式为：
Y＝K(W-X)
其中，W为给定值，X为反馈值，W-X为比例调节器的输入偏差，K为比例放大倍数，K＞0，Y为输出端。
4.根据权利要求3所述的热矫直机前后电机转速自动同步控制法，其特征在于：所述比例放大倍数K置为1。
5.根据权利要求3所述的热矫直机前后电机转速自动同步控制法，其特征在于：所述比例调节器的反馈值X置为0。
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