活套自動控制在分條線中的應用

摘 要：文章主要介紹活套控制的原理，及在鈦帶成品處理生產線分條線中的應用。文章對活套進行詳細介紹，并從其背景、工藝、控制等方面具體分析，最終對其應用效果進行了闡述。希望通過文章介紹能給相關工作人員帶來一定借鑒意義。

關鍵詞：分條線；縱剪；電氣系統；活套；套量；自動控制

1 概述

活套是用來協調一條生產線多工藝段運行速度、張力、個別工藝段停歇、工裝、工模具更換等造成運行速度不一致、張力變化，確保整個生產線連續不間斷運行。根據不同的生產工藝需要，活套可分為張力活套、和自由活套。活套的控制在連續生產線上尤為重要，也比較復雜，有張力、速度、套量（距離）的控制，既要承接前道工序設備運行的速度和張力、工藝間歇時間，又要協調后道工序的張力和速度，確保整線連續運行，工藝穩定，避免生產線運行過程中出現拉鋼、堆鋼，或造成生產線運行不連續、停車，所以要求控制系統穩定可靠、控制精準。文章主要介紹活套控制的原理，及在鈦帶成品處理生產線分條線中的應用。

2 項目描述

2.1 背景

分條線是我廠上世紀80年代中期從美國引進的設備，電氣控制系統自動化水平低，備件已無法采購，需進行徹底更新，方可使用。

作為鈦帶項目配套的成品處理線，為了滿足對鈦帶成品處理工藝的要求，以及市場需求，對分條線進行了機電系統的改造。改造后的系統兼顧先進性、可靠性和經濟實用性，完全滿足原有設備的各種功能，各種聯鎖保護齊全，增加了人機界面，同時增加故障診斷、報警和顯示功能；并對整線自動化程度進行了升級。

2.2 工藝描述

分條線主要工藝設備組成為：入口卷材小車——開卷機——夾緊輥——縱剪機——廢邊卷取機——坑式活套——拖擦張力裝置——卷取機——出口卷材小車等。

該生產線由是分條生產線，切分后的帶材為多條，由于帶材中凸值的影響，分切后的窄帶會出現長短不一，無法選用張力活套，只能選用自由活套，地坑式活套屬于最簡單的一種自由式活套。

該生產線的坑式活套，由活套臺、支撐輥、導槽組成，將整個機組分成開卷縱剪段和卷取段，使機組在速度控制上分成了兩個區，從而降低了控制難度和安裝難度。活套的位置設在縱剪機之后，能消除縱剪機與卷取機之間動態速度變化的干擾，使帶材在縱剪剪切過程中，不受縱向張力的影響，與剪刃間無相對滑動，有利于減小剪切后帶材邊緣的毛刺和劃傷。

原電氣系統中活套的控制是由操作人員實時觀察，手動調節的。由活套套量的調節來消除縱剪機與卷取機之間速度的偏差引起的張力對縱剪的影響；操作人員通過對活套中帶材的存儲情況的實時觀察，及時手動調節縱剪機或者卷取機的速度，來保持一定的套量。縱剪速度的頻繁波動不利于對毛刺的控制；手動調節的操作方式也影響整個分條線的速度；而且活套的套量調節范圍及套量的存儲量是有限的，當人為觀察和操作來不及或無法調節時，會發生零套量或是滿套量的情況對帶材剪切精度及表面質量產生不可修復影響。

所以，在對分條線進行系統改造時，為了滿足對鈦帶成品處理工藝的嚴格要求，以及國內的市場需求，特別針對活套進行了設計，在系統中增加了活套檢測器，代替操作人員實時監測活套的套量，增加活套自動控制，實現了分條線系統的自動控制。

3 活套控制

3.1 分條線電控系統構成

該方案自動化系統采用兩級系統的結構，即基礎自動化級和監控級。監控級為人機界面HMI部分；基礎自動化為PLC控制部分。

調速系統分為，縱剪調速系統和重卷調速系統；縱剪調速系統和重卷調速系統均采用雙閉環調速系統。

3.2 活套控制

關于活套套量的調整有以下兩種方式：

通過調整相鄰的上游設備速度設定和下游設備速度設定來調整活套的套量。

初始時，手動將活套套量調整至合適范圍內后，通過套量調節器給出合適的調節閾值，當改變活套相鄰上游速度設定的時候，下游速度也會自動跟隨改變，以保持套量在一定范圍之內；或者當活套相鄰的上下游設備速度有偏差時，通過套量調節器給出合適的調節閾值，來單獨調節上游設備速度或下游設備速度，以保持套量在一定范圍之內。

第一種活套控制調節方式，每次調整都要分別調整相鄰兩設備的速度設定來進行，系統不穩定，動態波動很大，不能自動調節，需要手動實時調節修正，誤差非常大。第二種調節方式，只需在生產線初始運行時，手動調整活套套量在一定的范圍后，即可實現系統動態自動調節，調節精度較高。

在分條線控制系統中采用第二種活套控制方式，將縱剪調速系統作為主系統，重卷調速系統作為從系統，通過活套套量調節器來調整從系統的速度，以滿足一定的套量的要求，保持系統的動態平衡。當縱剪速度與重卷速度偏差而引起套量減少時，保持縱剪速度不變，通過套量調節器給定一個負偏差閾值于重卷調速系統，降低重卷速度，使得套量增加；當套量增多時，同樣縱剪速度不變，通過套量調節器給定一個正偏差閾值于重卷調速系統，提高重卷速度，使得套量減少。當縱剪速度變化時，因速度變化而引起活套套量的變化，活套套量調節器通過給定調節重卷系統，從而使重卷系統的速度變化跟隨縱剪系統的變化，維持套量的在一定的范圍內。該調節系統響應慢，整個分條線的運行過程將是不斷的緩慢動態調節的過程；但是該系統以縱剪調速系統為主，速度的調節只針對重卷系統進行緩慢的調節，整個系統相對比較穩定。該控制系統，活套相鄰的縱剪和重卷的速度控制都是獨立的，均是雙閉環調速系統，保證了每個獨立系統的穩定性。

在活套中有三個活套高度傳感器，分別位于活套的上部、中部和下部。在開始剪切充套時，設定好生產線速度，選擇系統自動運行方式即活套自動控制方式，生產線開始自動運行，活套上部和下部的傳感器就會依據感應的信號對活套套量進行自動調整，通過套量調節器調整重卷系統速度使得活套套量始終保持在中部傳感器位置附近。

鈦帶經過縱剪之后，會被剪切為多達20條的寬度較窄（min.27mm）的帶材，這些窄的帶材經過活套時，在運行中會產生輕微的抖動，或者由于剪切過程中內應力的釋放產生的帶材扭曲，使得帶材表面反射的光線閃爍不定，會引起光電傳感器的誤動作。這種誤動作對初始充套過程影響較大，而當套量儲存達到一定量時，由于帶材自身重力的作用使得帶材在運行中變得相對比較平穩，表面光線不再閃爍不定。一般情況下，活套的套量儲存在中部傳感器附近，帶材運行相對平穩。為了防止活套傳感器的的誤動作，在初始儲套時，當鈦帶經過上部傳感器時，套量調節不動作，重卷速度不變；當鈦帶在繼續儲存中經過中部傳感器時，套量調節依舊不動作，重卷速度不變；當鈦帶在儲存過程中到達下部傳感器時，套量調節動作，重卷速度提高；重卷速度提高后，活套套量減少，當套量減少至中部傳感器時，套量調節動作，重卷速度恢復正常。

另外，對活套套量調節功能投入的閾值也可根據生產實際情況進行修改，使活套控制功能在調節能力上得到改善。

4 應用效果

將活套控制應用于分條線，提高了分條線的自動控制水平，使得系統易于操作，并且提高了整線的運行速度；消除了活套的人為調節引起的頻繁的速度大幅波動，有利于對帶材邊緣毛刺的控制；使帶材在活套內的保持一定的儲量，有效的保證了帶材剪切的精度，避免人為調節不及造成的帶材邊緣毛刺及表面損傷。完全滿足對鈦帶成品處理工藝的嚴格要求，已經生產出大量鈦帶。