關于橫切飛剪系統的研究與分析

摘要:在高線飛剪的運行中，離合式飛剪具有設備結構簡單， 剪切長度準確， 故障率低等優點， 但其控制復雜， 對現場的實際情況有許多不適應的地方，文章重點針對橫切飛剪系統進行了研究與分析。

關鍵詞:橫切飛剪； 離合式飛剪； 剪切長度準確

文章在消化吸收ABB 控制系統的基礎上， 根據現場軋制的需要， 著重對軟件系統和傳動參數進行修改和優化， 對現場環境等各方面因素造成飛剪工作不可靠進行改進， 從而進一步提高系統的控制精度和可靠性。同時，依據生產實際情況， 對飛剪的硬件和軟件方面做了必要的修改和補充完善， 彌補了原設計的不足， 保證了工藝的要求。

1 飛剪控制系統調試

直流電機的位置環在過程控制機MP200上進行。為了其快速性， 采用P調節器，其參數設定為比例增益SXPGAIN 和加速給定斜坡SXRTIME， 為此要求飛剪的直流電機控制系統應在可能的情況下越快越好，并且因為剪切時需要剪切力矩大，電流控制環不能出現飽和的情況。該直流控制系統為雙閉環PI調節，比照典型雙閉環PI 調節系統。在正常情況下(HOME1位置) ，飛剪從HP 位置以允許的最大加速度加速啟動， 直至剪切位置(CP)時達到所設定的速度。此時速度保持不變完成剪切， 之后定位系統從剪切準備位(CRDY)開始定位，使剪刃返回HP位置。飛剪速度是按照HP、CP、CRDY等位置和設定的剪切速度、允許的最大加速度進行控制， 其控制信號由DSDP140B 板中的一個AO 通道自動產生的。

2 飛剪系統功能分析

飛剪的剪切程序是通過一個反并聯的可控硅組驅動一個直接耦合的DC 電機來完成剪刃運動。該直流電機控制由ABB 公司開發研制的直流控制系統TYRAK- MIDI2來進行控制。飛剪的剪切命令通過過程控制機MP200/ 1 進行判斷、運算后發出的，從而完成一次、多次及堆鋼自動碎斷剪切功能。該系統包括加速控制， 剪切控制及剪刃重復定位于固定位置等控制功能。該控制系統由操作員站(OS500) 、過程控制機(MP200/ 1)、直流控制柜等三部分結合共同完成整個控制過程。

2.1 鋼坯頭尾脈沖產生。飛剪控制系統為了精確定位鋼坯的頭尾，進而保證切頭、尾的長度， 必須有準確可靠的鋼坯頭尾脈沖。為此，在飛剪邏輯控制程序中專門設計開發了特殊PC元素MDIN-H1， 該PC元素將飛剪前熱檢產生的HMD 信號經整形、濾波后產生MD 信號激活飛剪的頭尾計時。

2.2 預設切頭尾時間。 當MD信號產生后， 根據預先設計好的程序進行倒計時，倒計時計時到0時，通過DSDP150板的DO通道產生一個脈沖，該脈沖送到DSDP140B板的DI通道上， 激活DSDP140B板開始進行位置控制，飛剪開始旋轉。此時需要預先計算出倒計時的時間長度。在一些特殊情況下， 因程序執行時間的問題，熱檢不得不前移到上游機架前以保證程序有足夠的計算和執行時間。

3 飛剪位置全數字自動控制

飛剪位置控制是通過安裝在剪刃上的碼盤按1：1的比例產生脈沖列， 并將該脈沖列送到DS-DP140B板上進行位置計算。DSDP140B板根據實際剪刃的位置來控制電機的給定， 從而控制電機的轉速和位置。綜上該控制系統是一個位置控制系統，整個位置控制系統的實現完全由電機的速度控制( 給定從0-100%)來完成，不需要抱閘等來實現定位。當飛剪處于停止位置時， DSDP140B板時刻監視剪刃位置并控制電機的給定。在現場我們能夠看到此時電機在頻繁做小幅調整，剪刃處于一種顫動的狀態。高線生產中，軋件的速度非常高，只有保證精確的計時才能保證飛剪剪切長度的準確。為了確保剪切能以高精度的時間準確啟動，使用DSDP150 板(計時精度1ms)和PC元素接口START-H1。剪切程序是由一個專門被設計成用于周期定位系統的定位控制板DSDP140B來實現的。剪切周期包括下列相位:

3.1 剪切開始。剪切周期是由DSDP140B板上的輸入通道DI2上的脈沖到來而開始的， 輸出DO0到DO3按數字輸出起始類型( DOSTART)來設置。

DO0=1:設置剪切在進行直到剪切準備位置。

DO1=1:開始功能時間計算。

DO2=1:允許加速轉矩(電流)給定。

DO3=1:允許同步。

在該過程中，飛剪剪刃以計算好的加速轉矩SX-MACCREF和速度斜率SX-SSLOPE從起始位置加速到剪切位置CP，該位置定義為“重合值0”， 即SX-COINCV0。

3.2 剪切位置-CONCV0。當飛剪處于剪切位置時，以下三個輸出值將復位。

DO1=0:中斷功能時間計量。

DO2=0:撤消加速轉矩(電流)給定值。

DO3=0:撤消進一步系統的同步。

在飛剪剪切周期的這一個位置上，飛剪剪刃已經達到了預設置的速度即軋件速度加上超前系數，該速度將一直保持到剪切準備位置COINCV1。

3.3 剪切準備位置-COINCV1。當飛剪剪刃抵達該位置時將完成飛剪從速度控制模式到定位控制模式的轉換，此時便開始了飛剪剪刃到固定位置的定位步驟。DO= 0:復位飛剪剪切在進行信號，開始進行位置控制直到剪刃返回初始位置。該過程同樣也控制飛剪處于靜止時的位置控制。

4結論

通過以上對飛剪過程控制系統的論述， 可以得結論飛剪的啟動點計算、飛剪的加速控制算法、飛剪的同步控制算法， 其根本的控制指導思想均是提高飛剪的剪切精度， 特別是其中的速度/ 位置綜合控制思想和附加電流控制的引入代表了高水平的控制思想。橫切生產線投產至今， 從生產狀況看，飛剪電控系統運行狀態良好， 所控制的板材的剪切精度小于±1mm， 剪切質量較高。

參考文獻

［1］ 西門子電氣傳動有限公司.6RA24系列全數字直流調速裝置使用說明書.2009，3：2，30軟件版本.

［2］ GE Fanuc電氣集團.GE90-30可編程序控制器用戶手冊，2010，5.