專利名稱：熱連軋卷取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)代熱軋帶鋼的生產(chǎn)過程中，當帶鋼頭部經(jīng)精軋區(qū)末機架拋鋼后，經(jīng)過層流冷 卻到達工藝溫度，需要通過巻取機對帶鋼進行連續(xù)巻取。軋鋼生產(chǎn)實踐表明，巻取機的生產(chǎn) 狀態(tài)直接影響著軋機作業(yè)線生產(chǎn)能力的發(fā)揮和成品帶鋼的最終質(zhì)量，并影響后工序的順利 進行。熱連軋生產(chǎn)線的巻取機是一個集機械、電氣、氣動和液壓為一體的復雜系統(tǒng)，并且在 沖擊震動，高溫，水和氧化鐵皮等惡劣環(huán)境下工作。因此，熱軋巻取機自動化系統(tǒng)易受干擾， 造成運行的不穩(wěn)定，降低生產(chǎn)效率。因此研究高性能，高強度，低沖擊的巻取機是一項十分 重要的任務(wù)。 在國內(nèi)，六、七十年代引進的一批熱軋生產(chǎn)線中，均采用氣動單元控制巻取機助巻 輥，輥縫由千斤頂(或螺桿)來手動調(diào)整。這種方式控制的巻取機在帶鋼咬入時對助巻輥有 強烈的沖擊，巻筒的震動大，帶鋼有沖痕，噪聲高，構(gòu)件磨損快，支撐臂易開裂，巻筒內(nèi)的柱 楔易生銹，維修頻繁，鋼巻不緊密，巻取質(zhì)量差。在八十代后期，隨著電液伺服技術(shù)的發(fā)展， 出現(xiàn)了以德國西馬克和日本新日鐵公司為代表的研制的液壓控制地下巻取機控制系統(tǒng)。結(jié) 合先進的計算機控制系統(tǒng)，液壓控制和傳統(tǒng)氣動壓緊式助巻輥方式相比，具有控制精度高， 響應快，并且對帶鋼和設(shè)備的沖擊小，帶鋼頭部成型質(zhì)量好等優(yōu)點。 巻取機自動控制系統(tǒng)的任務(wù)是，根據(jù)過程計算機或操作人員給定的數(shù)據(jù)和指令控 制電氣傳動裝置和液壓控制系統(tǒng)，使巻取機按要求準確地完成巻取過程。 一種現(xiàn)有的熱連 軋生產(chǎn)線的兩臺全液壓巻取機(1#、2#)所屬設(shè)備分別包括側(cè)導板、上下夾送輥、巻筒、助巻 輥、卸巻小車等，其位置和壓力控制均采用電液伺服控制系統(tǒng)，其工藝設(shè)備布置結(jié)構(gòu)圖如附 圖l所示。 下面以1#助巻輥為例說明助巻輥的踏步控制。在該過程中，助巻輥采用位置/壓 力雙閉環(huán)調(diào)節(jié)方案其中，壓力環(huán)為內(nèi)環(huán)，位置環(huán)為外環(huán)，該調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)位置控制和 壓力控制之間的無縫切換。在帶鋼頭部進入夾送輥前，助巻輥和巻筒之間的輥縫設(shè)為略大 于板厚的初始值。當帶鋼頭部穿過夾送輥進入1#助巻輥輥縫后，1#助巻輥輥縫值參考值減 小，1#助巻輥下壓到帶鋼上，此時位置環(huán)進入飽和，助巻輥變?yōu)閴毫刂品绞?，按設(shè)定壓力 壓緊在帶鋼表面。當帶鋼頭部巻過一圈，帶鋼頭部重新到達1#助巻輥之前，1#助巻輥又抬 起到新的一個參考位置，該位置參考值=位置實際值+帶鋼厚度+附加值。帶鋼頭部通過 后，1#助巻輥輥縫又減小到計算的新的輥縫值，重新壓在帶鋼上。按這種工作方式，三個助 巻輥依次動作，直到巻筒建立起張力，并達到預先設(shè)定的帶鋼頭部巻取圈數(shù)。至此，助巻輥 踏步控制完成，三個助巻輥同時擺開到最大位置，巻取機進入恒定張力巻取狀態(tài)。
在帶鋼頭部巻取的踏步過程中，帶鋼頭部經(jīng)過一周的旋轉(zhuǎn)后，夾在第二圈以后的 巻層和巻筒之間，該部分的帶巻表面會形成層差。在高速巻取薄鋼帶的時候，需要層差部位 在100ms的短時間內(nèi)連續(xù)通過三個助巻輥和巻筒之間。在此過程中，助巻輥必須完成數(shù)毫米的位移。其動作時序靠帶鋼頭部的跟蹤來控制，如果帶鋼的跟蹤定位不準確，導致助巻輥 踏步打開和壓下的時刻和帶鋼頭部實際位置不匹配，那么助巻輥就會和帶鋼相碰撞，產(chǎn)生 巨大的沖擊力，導致助巻輥在帶鋼表面跳躍。 一方面造成帶鋼頭部因沖擊而表面缺陷，另外 也會造成巻型不良，甚至堆鋼，降低成品率。 在傳統(tǒng)的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算中，首先通過巻取機夾 送輥前的熱金屬檢測器，或機架上激光光電傳感器檢測帶鋼頭部到達巻取機區(qū)域，并以該 點作為帶鋼頭部位置計算的起始點，然后跟蹤帶鋼頭部進入夾送輥后，采用夾送輥的速度 編碼器計算帶鋼頭部的實際位置，最后通過該位置和助巻輥的機械位置進行比較，實現(xiàn)三 個助巻輥的自動踏步信號控制，直到踏步過程結(jié)束。其計算方法的流程圖如附圖2所示。
目前，熱軋巻取機通常采用安裝在巻取機上的熱金屬檢測器和光電開關(guān)來計算進 入巻取機的帶鋼長度，從而得到帶鋼頭部的位置，但是傳感器單元易受外部因素干擾，導致 帶鋼頭部檢測長度不準確，從而影響帶鋼頭部的位置跟蹤精度，造成踏步過程不穩(wěn)定，難以 保障巻取系統(tǒng)的長時間安全，穩(wěn)定運行。 具體地。對于第一步帶鋼咬鋼信號的信號采集，現(xiàn)有技術(shù)通過夾送輥前的熱金屬 檢測器，或者機架上激光光電傳感器檢測帶鋼頭部的實際位置來判斷，在計算帶鋼頭部距 離的時候需要以檢測單元到助巻輥的實際位置為基準參考點，這樣有兩個主要缺點
首先，現(xiàn)場的傳感器單元易受沖擊震動，高溫，水和氧化鐵皮等惡劣環(huán)境的干擾， 高溫信號易造成熱金屬檢測器誤報，水蒸汽或者氧化鐵皮易造成激光光電傳感器誤報。這 兩種結(jié)果都會造成助巻輥踏步動作和實際帶鋼頭部位置不匹配，導致帶鋼頭部巻取失敗， 造成廢鋼。 其次，在傳感器故障更換后，由于新安裝的傳感器位置檢測點和原位置有一定差 距，所以每次更換傳感器后都要重新精確測量新的檢測位置到助巻輥的實際距離，這個過 程需要耗費一定的人力和時間，影響了作業(yè)線的生產(chǎn)效率。 對于帶鋼張力建立后的帶鋼頭部位置計算，傳統(tǒng)的方法一直采用通過巻取機前下 夾送輥的線速度來計算通過夾送輥的帶鋼長度，但是夾送輥在帶鋼張力形成后，上下夾送 輥要轉(zhuǎn)入滯后于實際帶鋼運行的參考速度運轉(zhuǎn)，以形成精軋區(qū)和夾送輥間的穩(wěn)定張力。此 時上下夾送輥運行在發(fā)電狀態(tài)，在該轉(zhuǎn)換過程中，受帶鋼材質(zhì)，夾送輥表面油污，夾送輥壓 力設(shè)定偏小等因素影響，會在兩者間形成一定的相對滑動位移，造成實際位置計算的誤差， 也會形成助巻輥踏步動作和實際帶鋼頭部位置不匹配，易造成對設(shè)備沖擊過大或帶鋼頭部 巻取失敗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，提出一種精度更高的熱連軋 巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法。 本發(fā)明提出的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，包括以下步 驟對帶鋼進入夾送輥與否進行檢測，當檢測到帶鋼進入夾送輥時，自動踏步過程開始，根 據(jù)下夾送輥速度計算帶鋼頭部位置；對主巻筒張力進行檢測，若主巻筒張力未建立，則繼續(xù) 根據(jù)下夾送輥速度計算帶鋼頭部位置；若主巻筒張力已建立，則以張力建立時刻帶鋼頭部 在主巻筒瞬時位置為起始點繼續(xù)計算帶鋼頭部位置；檢測設(shè)定的助巻圈數(shù)是否完成，若尚未完成，則繼續(xù)以張力建立時刻帶鋼頭部位置為起始點計算帶鋼頭部位置；若設(shè)定的助巻 圈數(shù)已完成，則自動踏步過程結(jié)束，帶鋼頭部位置計算完成。 所述對帶鋼進入夾送輥與否進行檢測的步驟包括設(shè)定夾送輥的輥縫略小于來料 實際軋制帶鋼厚度，同時使上下夾送輥以超過帶鋼的速度運轉(zhuǎn)；當帶鋼頭部高速進入夾送 輥時，由于帶鋼頭部的沖擊作用，上下夾送輥的負載電流產(chǎn)生一個跳變信號，當檢測到這個 跳變信號時就表示帶鋼頭部已進入夾送輥。 所述根據(jù)下夾送輥速度計算帶鋼頭部位置的步驟包括采用下夾送輥的線速度來 計算通過夾送輥的帶鋼長度，從而得到帶鋼頭部的準確位置。 所述下夾送輥的線速度，由控制程序根據(jù)安裝在下夾送輥電機軸上的脈沖編碼器 信號和下夾送輥的輥徑經(jīng)過公式轉(zhuǎn)換計算得到。
轉(zhuǎn)/秒
所述下夾送輥的線速度vK
的計算公式如下
'，
x n
'卿
其中，DKPB為校正后的下夾送輥輥徑，單位為米；n為下夾送輥電機的轉(zhuǎn)速，單位為 i為下夾送輥電機和下夾送輥之間的齒輪比。 所述通過夾送輥的帶鋼長度L = rX a +1^的計算公式如下
+ ■
卿
f w x A =7群x G +
卿
"1 其中，An(k)為可編程邏輯控制器控制程序執(zhí)行的兩次掃描周期間所述脈沖編碼 器增加的脈沖個數(shù)；n。為下夾送輥電機旋轉(zhuǎn)一周后編碼器增加的脈沖個數(shù)；q為在接受到 帶鋼頭部沖擊信號后可編程邏輯控制器控制程序的掃描次數(shù)；tr為滯后補償時間；t為帶 鋼頭部通過夾送輥所經(jīng)歷的時間，t = O表示帶鋼頭部沖擊夾送輥的沖擊信號檢測到的時 刻；dt表示在該時間內(nèi)對時間t的微分函數(shù)。 夾送輥坐標軸和巻筒兩個帶鋼接觸切點之間的帶鋼長度的計算公式如下A = - & x cos(or) + r x cos(a))2 + (丄。+及！ sin(a) - r x sin("))2 ; 其中，a為帶鋼和下夾送輥接觸面形成的包角A為帶鋼頭部接觸到巻筒時刻的
鋼巻巻徑；r為下夾送輥的半徑；h為下夾送輥圓心和巻筒圓心的垂直距離；L。為下夾送輥
圓心和巻筒圓心的水平距離。 帶鋼和下夾送輥接觸面形成的包角a的計算公式如下a = A"g(/z/丄。)—Jrc sin
及,—「
1
,=
其中，A =f+ / 。 D。為巻筒的測量直徑；h。為來料帶鋼的厚度:
帶鋼頭部在巻筒上的纏緊后旋轉(zhuǎn)角度e(t)的計算公式如下 _ r x or —丄,
凡在帶鋼旋轉(zhuǎn)到第N圈的時候，旋轉(zhuǎn)角度e(t)的計算公式如下
6増—rxor — A —2x;rx(iV-l)
,=-
7 、 其中，N表示帶鋼巻上的圈數(shù)，在L(t) ^rX a+l^的時候，N二 1 ; L(t)表示帶鋼長度隨時間t變化的長度值； R。表示鋼巻內(nèi)圈的初始巻徑，也就是主巻筒擴展后的實際直徑。 所述以主巻筒和夾送輥之間帶鋼張力建立時刻帶鋼頭部位置為起始點繼續(xù)計算
帶鋼頭部位置的步驟包括 可編程邏輯控制器通過所采集主巻筒電機工作電流值的變化來判斷主巻筒和夾 送輥之間的帶鋼張力是否形成，當其電機電流增加到一定范圍時，判斷帶鋼張力建立，并以 此時刻為計算帶鋼頭部的起始點； 采用主巻筒編碼器的脈沖數(shù)來繼續(xù)計算帶鋼頭部在巻筒的位置；
帶鋼頭部在主巻筒上的纏緊后旋轉(zhuǎn)角度13 a)計算公式如下外)=(6"" + 2兀S^(^0)[mod2;r];w。 其中，9 init為從夾送輥跟蹤計算出來的帶鋼頭部位置；rmax為主巻筒電機的齒輪 比；n。為主巻筒電機編碼器每圈的脈沖數(shù)；An(k)為主巻筒電機旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的脈沖數(shù)。
本發(fā)明和目前所采用的熱金屬檢測器和光電開關(guān)檢測帶鋼頭部位置的方法相比 較，具有非常明顯的優(yōu)點。熱連軋自動化程度越來越高，尤其是在取向電工鋼等高附加值產(chǎn) 品的連續(xù)軋制過程當中，需要作業(yè)線穩(wěn)定而連續(xù)的運轉(zhuǎn)，否則會因為作業(yè)線某一部分的故 障而造成全線廢鋼，降低成品率。在采用本發(fā)明的帶鋼頭部定位計算方法后，由于計算過程 采用帶鋼頭部產(chǎn)生的沖擊信號和夾送輥，主巻筒的速度等可以準確測量并且不易受干擾的 信號。可以有效克服傳統(tǒng)的計算方法中現(xiàn)場的熱金屬檢測器和光電檢測元件易受現(xiàn)場各種 干擾的缺點，準確的檢測出帶鋼頭部的實際位置，為踏步控制過程中的助巻輥的動作時序
提供精確的信號，提高巻取的穩(wěn)定性和可靠性。同時也可以減少現(xiàn)場設(shè)備的維護量和維護 時間，為作業(yè)線高效率生產(chǎn)提供保障。


圖1為巻取機工藝設(shè)備布置結(jié)構(gòu)圖； 圖2為傳統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法流程圖； 圖3為本發(fā)明一種實施例的帶鋼頭部定位計算方法流程圖； 圖4為巻筒和夾送輥的位置示意圖。
圖中 1-機前側(cè)導板，2-上夾送輥，3-下夾送輥，4-1號助巻輥，5-2號助巻輥，6_3號助 巻輥，7_主巻筒。
具體實施例方式
以下結(jié)合

和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。
7
巻取機工藝設(shè)備布置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，包括機前側(cè)導板1 、上夾送輥2、下夾送輥 3、l號助巻輥4、2號助巻輥5、3號助巻輥6、主巻筒7。其中，機前側(cè)導板1安裝在地面固定 臺架上，上夾送輥2、下夾送輥3、1號助巻輥4、2號助巻輥5、3號助巻輥6和主巻筒7作為 單元設(shè)備安裝分別在巻取機主體機架上。 如圖3所示，本發(fā)明熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法包括以 下步驟 Sl、帶鋼進入夾送輥的咬鋼信號的采集。 帶鋼頭部巻取的跟蹤是從帶鋼頭部進入夾送輥開始，在巻取準備完成后，夾送輥
的輥縫設(shè)定略小于實際帶鋼厚度，同時以超過帶鋼的速度運轉(zhuǎn)，具體速度由二級數(shù)學模型
發(fā)出。所以當帶鋼頭部高速進入夾送輥時，由于帶鋼頭部的沖擊作用，上下夾送輥的負載電
流產(chǎn)生一個跳變，這個跳變信號就表示帶鋼頭部已經(jīng)進入夾送輥。所以，可以取該跳變信號
作為踏步控制過程的初使化信號。在帶鋼進入夾送輥后，上夾送輥轉(zhuǎn)為壓力控制，按預先設(shè)
定的壓力緊密壓靠在帶鋼表面，在帶鋼的作用下使上下夾送輥和帶鋼速度同步。 S2、巻取張力建立前帶鋼頭部位置的定位計算。 帶鋼頭部跟蹤定位一直持續(xù)到踏步過程結(jié)束，在巻筒張力建立后，且自動踏步圈 數(shù)達到預設(shè)值后，帶鋼頭部跟蹤定位過程結(jié)束，巻取機進入恒張力巻取工作狀態(tài)。
從巻取機的踏步過程來分析，帶鋼頭部跟蹤定位的目的就是要精確跟蹤帶鋼頭部 在巻筒上各個時刻的運動位置，從而進一步計算助巻輥的踏步時序。在這里，通過采用通 過巻取機前下夾送輥的線速度來計算通過夾送輥的帶鋼長度，從而得到帶鋼頭部的準確位 置。其中，下夾送輥的線速度可以根據(jù)安裝在電機軸上的脈沖編碼器信號和下夾送輥的輥 徑計算得到。為了消除輥徑因磨損等原因造成的誤差，所以必需要采用經(jīng)壓靠校正后的輥 徑作為計算值。線速度的計算公式如下述公式(1)所示 其中，vKPB為巻取機下夾送輥的線速度RPB，單位為米/秒(m/s) ;DKPB為校正后的 下夾送輥輥徑，單位為米(m) ;n為下夾送輥電機的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/秒(revs/s) ;i為下夾 送輥電機和下夾送輥之間的齒輪比。 在計算出下夾送輥線速度的基礎(chǔ)上，就可以通過下面的公式(2)計算通過夾送輥 的帶鋼長度丄=v, A + f " x & =~s x ~ + t ， (2) 其中，An(k)為可編程邏輯控制器控制程序執(zhí)行的兩次掃描周期間所述脈沖編碼 器增加的脈沖個數(shù)；n。為下夾送輥電機旋轉(zhuǎn)一周后編碼器增加的脈沖個數(shù)；q為在接受到 帶鋼頭部沖擊信號后可編程邏輯控制器控制程序的掃描次數(shù)；tr為滯后補償時間；t為帶 鋼頭部通過夾送輥所經(jīng)歷的時間，t = O表示帶鋼頭部沖擊夾送輥的沖擊信號檢測到的時 刻；dt表示在該時間內(nèi)對時間t的微分函數(shù)。 在實際的現(xiàn)場環(huán)境中，由于檢測和信號傳輸?shù)挠幸欢ǔ潭鹊臏?，所以在計算?br> 要附加一個滯后補償時間tr，以保證帶鋼計算長度的精度，該值可以手動進行調(diào)整。 在帶鋼頭部穿過夾送輥后，需要計算帶鋼頭部到達巻筒的時刻和帶鋼頭部在巻筒
8上的位置，這里以帶鋼頭部到達巻筒的第一圈為起始點來計算，設(shè)帶鋼頭部接觸到巻筒時刻巻徑為Rl，根據(jù)Rl和巻筒直徑和帶鋼厚度的幾何關(guān)系可以得到公式(3)如下
(3) 其中D。為巻筒的測量直徑；h。為來料帶鋼的厚度。 根據(jù)附圖4所示的巻筒和夾送輥的位置示意圖的幾何關(guān)系，在控制程序中可以計算出夾送輥坐標軸和巻筒與帶鋼接觸切點的帶鋼長度L，此時，巻筒的上的帶鋼巻徑為R15計算公式(4)如下
L = r X a (4) 其中，a為帶鋼在下夾送輥上的包角；r為下夾送輥的半徑；1^為帶鋼在下夾送輥和巻筒上的切線長度； 根據(jù)幾何關(guān)系，包角a的計算公式(5)如下" = J Wg(A/￡0)-爿尸c sin
1
丄。Vi+(V4)2
(5) 其中，h為下夾送輥和巻筒圓心的垂直距離；L。為下夾送輥和巻筒圓心的水平距
的計算公式(6)如下:
= (h-Ri X cos ( a ) +r X cos ( a )) 2+ (Usin ( a ) _r X sin ( a )):因此，帶鋼頭部在巻筒上的角度可以用下面的公式(7)來計算
(7)
(6)
及'
'2 9禾P a用弧度來表示。
9是以圖4中的Y軸為起點的順時針開始計算的帶鋼頭部旋轉(zhuǎn)的角度，順時針是
帶鋼的旋轉(zhuǎn)方向，那么，在帶鋼旋轉(zhuǎn)到第N圈的時候，旋轉(zhuǎn)角度e可以由下面的公式計算
出
— rxa-丄廣2x;rx(7V — 1),=
嵐(0,iV-2)
2
J 、 其中，N表示帶鋼巻上的圈數(shù)，在L(t) >rX a+k的時候，N二 1。 L(t)表示帶鋼長度L隨時間t變化的長度值。R。表示鋼巻內(nèi)圈的初始巻徑，也就是主巻筒擴展后的實際直徑。 在L(t) >rX a+k的時候，N= 1。所以，在每次P >^ + a的時候，N的圈數(shù)就
2加1。 S3、巻取張力建立后帶鋼頭部位置的定位計算。
在張力形成后，帶鋼頭部角度的跟蹤可以按照下面的方法計算
巻筒張力建立后，帶鋼被巻筒張緊。因此，因此，在張力形成后，可以采用巻筒編碼器的脈沖數(shù)來繼續(xù)計算帶鋼頭部在巻筒的角度位置P 。此時，以前面下夾送輥計算的角度位置為初始角度e作為起始點來開始計算，計算公式如公式(8)所示。在AJC的踏步控制
完成后結(jié)束計算。風0-(6U + l^^)[mod2;r] (8)M。 在上式中，|3 (t)為帶鋼頭部在巻筒上的隨時間而變化的位置值；9 init為從夾送輥跟蹤計算出來的帶鋼頭部位置；r^為巻筒電機的齒輪比；n。為巻筒電機編碼器每圈的脈沖數(shù)；An(k)為巻筒電機旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的脈沖數(shù)。 通過以上的計算公式，就可以計算出帶鋼頭部在巻筒的各個時刻的準確位置。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合各個助巻輥的實際機械位置，就可以進一步計算每個助巻輥的踏步時間和開閉動作的時序，控制助巻輥的踏步動作。 以上所述，僅為本發(fā)明的一部分具體實施方式
，本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明實施例的保護范圍應該以權(quán)利要求的保護范圍為準。
10
權(quán)利要求
熱連軋卷取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特征在于，包括以下步驟對帶鋼進入夾送輥與否進行檢測，當檢測到帶鋼進入夾送輥時，自動踏步過程開始，根據(jù)下夾送輥速度計算帶鋼頭部位置；對主卷筒張力進行檢測，若主卷筒張力未建立，則繼續(xù)根據(jù)下夾送輥速度計算帶鋼頭部位置；若主卷筒張力已建立，則以張力建立時刻帶鋼頭部在主卷筒瞬時位置為起始點繼續(xù)計算帶鋼頭部位置；檢測設(shè)定的助卷圈數(shù)是否完成，若尚未完成，則繼續(xù)以張力建立時刻帶鋼頭部位置為起始點計算帶鋼頭部位置；若設(shè)定的助卷圈數(shù)已完成，則自動踏步過程結(jié)束，帶鋼頭部位置計算完成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特 征在于，所述對帶鋼進入夾送輥與否進行檢測的步驟包括設(shè)定夾送輥的輥縫略小于來料實際軋制帶鋼厚度，同時使上下夾送輥以超過帶鋼的速 度運轉(zhuǎn)；當帶鋼頭部高速進入夾送輥時，由于帶鋼頭部的沖擊作用，上下夾送輥的負載電流產(chǎn) 生一個跳變信號，當檢測到這個跳變信號時就表示帶鋼頭部已進入夾送輥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特 征在于，所述根據(jù)下夾送輥速度計算帶鋼頭部位置的步驟包括采用下夾送輥的線速度來計算通過夾送輥的帶鋼長度，從而得到帶鋼頭部的準確位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特 征在于，所述下夾送輥的線速度，由控制程序根據(jù)安裝在下夾送輥電機軸上的脈沖編碼器 信號和下夾送輥的輥徑經(jīng)過公式轉(zhuǎn)換計算得到。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特征在于，所述下夾送輥的線速度vKPB的計算公式如下<formula>formula see original document page 2</formula>其中，D^為校正后的下夾送輥輥徑，單位為米；n為下夾送輥電機的轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/ 秒；i為下夾送輥電機和下夾送輥之間的齒輪比。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特 征在于，所述通過夾送輥的帶鋼長度L = rX a +1^的計算公式如下其中，An(k)為可編程邏輯控制器控制程序執(zhí)行的兩次掃描周期間所述脈沖編碼器增 加的脈沖個數(shù)；n。為下夾送輥電機旋轉(zhuǎn)一周后編碼器增加的脈沖個數(shù)；q為在接受到帶鋼 頭部沖擊信號后可編程邏輯控制器控制程序的掃描次數(shù)；tr為滯后補償時間；t為帶鋼頭 部通過夾送輥所經(jīng)歷的時間，t = O表示帶鋼頭部沖擊夾送輥的沖擊信號檢測到的時刻；dt 表示在該時間內(nèi)對時間t的微分函數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特征在于，夾送輥坐標軸和巻筒兩個帶鋼接觸切點之間的帶鋼長度k的計算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中，a為帶鋼和下夾送輥接觸面形成的包角A為帶鋼頭部接觸到巻筒時刻的鋼巻 巻徑；r為下夾送輥的半徑；h為下夾送輥圓心和巻筒圓心的垂直距離；L。為下夾送輥圓心 和巻筒圓心的水平距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特 征在于，帶鋼和下夾送輥接觸面形成的包角a的計算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中，<formula>formula see original document page 3</formula> D。為巻筒的測量直徑；h。為來料帶鋼的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，其特征在于，帶鋼頭部在巻筒上的纏緊后旋轉(zhuǎn)角度e (t)的計算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>在帶鋼旋轉(zhuǎn)到第N圈的時候，旋轉(zhuǎn)角度e (t)的計算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中，N表示帶鋼巻上的圈數(shù)，在L(t) > rX a+k的時候，N L(t)表示帶鋼長度隨時間t變化的長度值； R。表示鋼巻內(nèi)圈的初始巻徑，也就是主巻筒擴展后的實際直徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的熱連軋巻取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位 計算方法，其特征在于，所述以主巻筒和夾送輥之間帶鋼張力建立時刻帶鋼頭部位置為起 始點繼續(xù)計算帶鋼頭部位置的步驟包括可編程邏輯控制器通過所采集主巻筒電機工作電流值的變化來判斷主巻筒和夾送輥 之間的帶鋼張力是否形成，當其電機電流增加到一定范圍時，判斷帶鋼張力建立，并以此時 刻為計算帶鋼頭部的起始點；采用主巻筒編碼器的脈沖數(shù)來繼續(xù)計算帶鋼頭部在巻筒的位置；帶鋼頭部在主巻筒上的纏緊后旋轉(zhuǎn)角度e (t)計算公式如下<formula>formula see original document page 3</formula>其中，9 init為從夾送輥跟蹤計算出來的帶鋼頭部位置；rMX為主巻筒電機的齒輪比；n。 為主巻筒電機編碼器每圈的脈沖數(shù)；An(k)為主巻筒電機旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的脈沖數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明實施例提出一種熱連軋卷取機的自動踏步系統(tǒng)帶鋼頭部定位計算方法，包括以下步驟對帶鋼進入夾送輥與否進行檢測，當檢測到帶鋼進入夾送輥時，自動踏步過程開始，根據(jù)下夾送輥速度計算帶鋼頭部位置；對主卷筒張力進行檢測，若主卷筒張力未建立，則繼續(xù)根據(jù)下夾送輥速度計算帶鋼頭部位置；若主卷筒張力已建立，則以張力建立時刻帶鋼頭部在主卷筒瞬時位置為起始點繼續(xù)計算帶鋼頭部位置；檢測設(shè)定的助卷圈數(shù)是否完成，若尚未完成，則繼續(xù)以張力建立時刻帶鋼頭部位置為起始點計算帶鋼頭部位置；若設(shè)定的助卷圈數(shù)已完成，則自動踏步過程結(jié)束，帶鋼頭部位置計算完成。本發(fā)明可有效克服現(xiàn)場的熱金屬檢測器和光電檢測元件易受現(xiàn)場各種干擾的缺點。
文檔編號B21B37/00GK101722196SQ200910272730
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月10日
發(fā)明者梅勇 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司