高速線材生產中的活套控制系統

張玉軍

摘要：本文介紹了高速線材生產中活套控制系統的組成、活套量的計算模型、活套的控制運算和實際數字PID控制參數的配置方法；同時也介紹了活套掃描器的工作原理、安裝要求、以及活套掃描器對活套調節精度和穩定性的影響；闡述了活套控制系統在高速線材生產中的重要性。

關鍵詞：活套；套量計算；活套控制；數字PID

引言

在高速線材生產中為保證軋出優質線材，其主要因素之一就是要保證預精軋各機架之間、預精軋和中軋機間以及預精軋和精軋機間實現無張力軋制。由于軋制速度快以及其它方面原因的影響，要完全靠兩機架本身的調速控制系統來保證無張力軋制而又不堆鋼是難以實現的。因此，在這些機架之間各設一活套控制環節，各活套控制環節通過級聯關系構成一活套控制系統，保證軋件在這些機架間在有一定的套量下進行軋制，以實現無張力軋制的要求。

活套的型式根據工藝布置有二種。一種是水平活套，即活套構成的平面與水平面平行，它的套的形成是靠調節相應機架的速度自由形成或靠推套輥幫助起套，它對套量的存貯相對要大些，另一種是立活套，即活套構成的平面與水平面垂直，立活套由推套輥幫助起套并靠推套輥支撐。一般預精軋機和中軋機之間以及預精軋機和精軋機之間采用水平活套，預精軋各機架之間采用立活套。本文是以某高速線材廠為例對活套控制系統加以闡述，整個活套控制系統由五個活套組成，三個立活套和兩個水平活套，采用逆調的方式。

1.3.實際套量檢測部分即活套掃描器。

活套調節部分主要是由PID調節器構成，其作用是對實際套量進行調節。活套的邏輯控制部分是用于處理活套調節的邏輯聯鎖關系和順序控制。活套掃描器是套量的檢測元件，它的靈敏度和精度直接影響著活套控制能否正常工作。

活套控制系統是由全線中各活套控制環節所組成，它們之間的順序控制關系由邏輯控制部分來完成。

2.活套量的計算模型

活套量一般定義為物料活套的弧長減去此弧對應的弦長。雖然人機接口設定的活套控制參數為活套的高度，但在活套控制系統中常把它轉換成套量來進行控制。下面我們來分析套量與活套高度存在什么關系。

首先我們假定活套形狀為一弓形圓弧，在控制過程中弓形圓弧的弦長為常數，弓形圓弧的弦高將隨設定高度而變化，因此形成的曲率半徑是一個變量。3.實際套量檢測部分

實際套量檢測一般都采用活套掃描器，活套掃描器直接檢測的是實際套高，需要采用上面的數學模型轉換成實際套量。活套掃描器任務就是將套高值轉換成模擬量的電信號。活套掃描器的精度直接影響活套控制系統的精度和穩定性，為了保證精度因此選用國外進口設備。活套掃描器選用的是意大利達涅利公司生產的ID6500/W，

ID6500/W活套掃描器的工作原理：ID6500/W活套掃描器內部主要由光學組、CCD傳感器板、邏輯板、電源板組成。光學組包括35mm/f4的成像透鏡、RG830紅外線濾波器和密封保護玻璃。CCD傳感器板由2048像素CCD陣列成像傳感器、阻抗適配器、放大器、采樣電路及信號轉換電路組成，它適合的紅外光譜范圍為850～1000mm。熱鋼通過光學透鏡在2048像素CCD陣列成像傳感器上成象，通過信號轉換電路轉換成標準的電壓或電流信號，熱鋼高度變化活套掃描器的輸出信號隨著線性變化，從而通過輸出信號的變化反映熱鋼高度的變化。

檢測的高度范圍與安裝的距離有關，高度用H表示，距離用S表示，則存在如下關系：

根據要求的掃描范圍，通過上式計可算出實際的安裝距離。

4.活套控制運算

在實際活套控制中要求無靜差調節，活套調節器一般采用PID控制，并希望套量的超調量盡可能小。由于由PLC完成活套控制和調節，所以調節器采用數字PID控制算法。

數字PID控制算法是以連續系統的PID控制規律為基礎的，然后再將其數字化，寫成差分方程。

5.結論

活套控制系統在高速線材生產中起著相當重要的作用，要保證產品質量，一定要有穩定的活套控制系統。本文介紹的活套控制系統已經成功地在實際生產中應用，現場實際的運行情況表明，運行穩定，可靠性和調節精度高，用戶十分滿意，值得推廣和應用。

參考文獻：

[1]喬德庸、李曼云.高速軋機線材生產[M].北京：冶金工業出版社，1995.

[2]韓靜濤.鋼鐵生產短流程新技術[M].北京：冶金工業出版社，2000.