專(zhuān)利名稱(chēng)：一種中厚板液壓滾切剪的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軋鋼自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種中厚板液壓滾切剪的控制方法。
技術(shù)背景在中厚板切頭、切尾、分段的過(guò)程中， 一種液壓式滾切剪正在逐步的被越來(lái)越多的鋼廠 所應(yīng)用。液壓滾切剪具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，質(zhì)量輕，成本低，剪切力大，鋼板斷口質(zhì)量好，對(duì)框架 地基沖擊小等特點(diǎn)。液壓滾切剪結(jié)構(gòu)如圖1所示。液壓滾切剪的運(yùn)動(dòng)軌跡是左液壓缸先動(dòng)作一段時(shí)間，右液壓缸才動(dòng)作，左、右液壓缸的 位移差和速度差在整個(gè)剪切過(guò)程中使上剪刃和下剪刃上的鋼板形成一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的切入角。 右液壓缸未動(dòng)作時(shí)，液壓油全部供給左液壓缸，當(dāng)左、右液壓缸同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)液壓油分配給左、 右液壓缸。液壓滾切剪因其結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)要求左、右兩個(gè)液壓缸必須按照一定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系， 這樣既能保證不會(huì)產(chǎn)生刀架水平傾斜角度過(guò)大與機(jī)械本身外部框架發(fā)生碰撞，又能保證在整 個(gè)剪切過(guò)程的剪切力最大。常規(guī)液壓剪的控制方法是先由工藝人員根據(jù)設(shè)備的具體情況提出左、右液壓缸的理論位 移曲線，然后將左、右液壓缸的理論位移曲線與位移傳感器讀出的實(shí)際位移曲線的差值分別 輸入PID控制器，PID控制器的輸出值轉(zhuǎn)化成比例伺服陶的開(kāi)口度控制液壓缸動(dòng)作來(lái)消除各 自的位置偏差，使左、右液壓缸實(shí)際位移曲線接近理論位移曲線。常規(guī)液壓剪的控制方法原 理圖如圖2所示。但在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，在左液壓缸動(dòng)作而右液壓缸未動(dòng)作時(shí)，液壓油全部供給左液壓缸， 當(dāng)左、右液壓缸同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)橐簤河捅环峙涞阶?、右液壓缸?dǎo)致流量減少使左液壓缸動(dòng) 作產(chǎn)生一個(gè)明顯減慢的過(guò)程，剪切軌跡因此發(fā)生變化。截止目前為止，因左、右液壓缸同時(shí)動(dòng)作使液壓系統(tǒng)流量減少而導(dǎo)致的左、右液壓缸實(shí) 際位移曲線與理論位移曲線相差較大，造成整個(gè)剪切軌跡發(fā)生變化，剪切 角變小，剪切力變 小，鋼板斷口質(zhì)量差，這種變化很難通過(guò)常規(guī)PID控制調(diào)整比例伺服閥開(kāi)口控制液壓缸動(dòng)進(jìn) 行有效的解決。 發(fā)明內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有中厚板液壓滾切剪左、右液壓缸位移控制技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能 夠有效解決左、右液壓缸同步或保持一定運(yùn)動(dòng)關(guān)系的方法，以替代目前中厚板液壓剪的傳統(tǒng) 控制方法，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和斷口質(zhì)量。本發(fā)明方法對(duì)剪切控制裝置，有如下的基本電氣硬件要求-1) 左、右液壓缸分別安裝一臺(tái)位移傳感器用于檢測(cè)兩個(gè)液壓缸活塞桿的位移，2) 左、右液壓缸分別安裝一臺(tái)有接受模擬量信號(hào)控制的比例伺服閥，或者選用伺服閥， 用于控制兩個(gè)液壓缸的動(dòng)作，3) 模擬量輸入模板、模擬量輸出模板和控制器，有一臺(tái)帶有模擬輸入輸出接口模板、可 以進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算的控制器，例如裝有模擬輸入和輸出模板的SIEMENS S7-300PLC，模擬量輸 入模板讀取由位移傳感器讀取的左、右液壓缸的位移信號(hào)，模擬量輸出模板輸出控制信號(hào)控 制比例伺服閥的開(kāi)口度，控制器接受模擬量輸入模板的輸入信號(hào)，對(duì)剪切過(guò)程進(jìn)行跟蹤和計(jì) 算，再將結(jié)果傳給模擬量輸出模板。如果一個(gè)現(xiàn)有的中厚板液壓滾切剪系統(tǒng)已兼?zhèn)淞艘陨匣?本條件，則只要加入相關(guān)的控制程序即可。本發(fā)明的控制方法，包括以下步驟第一步對(duì)左液壓缸的控制，將左液壓缸的理論位移曲線(由工藝人員提出)與實(shí)際位 移曲線(由左液壓缸位移傳感器測(cè)得)組成獨(dú)立的閉環(huán)控制，將理論位移曲線作為設(shè)定值， 實(shí)際位移曲線作為反饋值，將設(shè)定值和反饋值輸入位置PID控制器中，控制器將輸出信號(hào) gCSJ轉(zhuǎn)換成左液壓缸比例伺服閥的開(kāi)口度，通過(guò)控制比例伺服閥的開(kāi)口使左液壓缸的實(shí)際位移曲線接近理論位移曲線，其中PID輸出信號(hào)g(S )與液壓缸位移控制關(guān)系流程圖如圖5;第二步對(duì)右液壓缸的控制，將左液壓缸的實(shí)際位移曲線與左、右液壓缸的理論位移曲 線(由工藝人員提出)之差進(jìn)行比較得出右液壓缸新的設(shè)定位移曲線；計(jì)算公式如下^右設(shè)=s左實(shí)—(s左理一 s右理) (1)中-右液壓缸設(shè)定位移曲線； s￡S -左液壓缸實(shí)際位移曲線；S￡a-左液壓缸理論位移曲線； -右液壓缸理論位移曲線。將計(jì)算出右液壓缸的設(shè)定位移曲線與右液壓缸的實(shí)際位移曲線(由右缸位移傳感器測(cè)得) 組成獨(dú)立的閉環(huán)控制，將右液壓缸設(shè)定位移曲線作為設(shè)定值，實(shí)際位移曲線作為反饋值，將設(shè)定值和反饋值輸入位置PID控制器中，控制器將輸出信號(hào)g(S^)轉(zhuǎn)換成右液壓缸比例伺服閥的開(kāi)口度，通過(guò)控制比例伺服閥的開(kāi)口使右液壓缸的實(shí)際位移曲線接近設(shè)定位移曲線。這種控制方法的特點(diǎn)是通過(guò)左液壓缸位置閉環(huán)影響右液壓缸位置閉環(huán)，當(dāng)左液壓缸的實(shí) 際位移曲線產(chǎn)生偏差時(shí)，左液壓缸比例伺服閥接受自身的位置PID控制器調(diào)節(jié)，右液壓缸比 例伺服閥既接受自身位置PID控制器調(diào)節(jié)，同時(shí)又受左液壓缸實(shí)際位移曲線的影響。當(dāng)左液 壓缸的實(shí)際位移曲線落后于理論位移曲線時(shí)，右液壓缸的設(shè)定位移曲線就減小，減慢右液壓 缸的速度，從而保持左、右液壓缸相對(duì)的位置關(guān)系，反之則加快右液壓缸的速度。具體液壓 剪控制流程圖見(jiàn)圖6。本發(fā)明提出了確定新的右液壓缸設(shè)定位移曲線的思想，解決了傳統(tǒng)控制方法中因左、右 液壓缸同時(shí)動(dòng)作使液壓系統(tǒng)流量減少而導(dǎo)致的左、右液壓缸實(shí)際位移曲線與設(shè)定位移曲線相 差較大，造成整個(gè)剪切軌跡發(fā)生變化，剪切角變小，剪切力變小，鋼板斷口質(zhì)量差的問(wèn)題。 如果發(fā)生因?yàn)榱髁繙p少導(dǎo)致左液壓缸速度明顯下降導(dǎo)致與理論曲線相差較大的問(wèn)題，控制系 統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算后通過(guò)PID控制器調(diào)整比例伺服閥開(kāi)口控制左、右液壓缸實(shí)際位移曲線使之與理 論位移曲線相匹配。與傳統(tǒng)控制方法相比，這種方法有效的解決了左、右液壓缸實(shí)際位移曲 線與理論曲線相差較大的問(wèn)題，即有較快的響應(yīng)速度，又具有較高的控制精度?？梢詮V泛推 廣到中厚板軋鋼廠中，以提高板材產(chǎn)品的剪切質(zhì)量。


圖1為中厚板液壓剪結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為液壓剪常規(guī)控制系統(tǒng)的原理圖； 圖3為液壓控制系統(tǒng)電氣硬件關(guān)系圖； 圖4為本發(fā)明方法的原理圖；圖5為PID輸出信號(hào)g(S )與液壓缸位移控制關(guān)系流程圖； 圖6為液壓剪控制流程圖；圖7為現(xiàn)場(chǎng)左液壓缸的位移曲線效果圖，圖中①線為左缸的理論位移曲線，②線為左缸 的實(shí)際位移曲線；圖8為現(xiàn)場(chǎng)右液壓缸的位移曲線效果圖，圖中①線為右缸的理論位移曲線，②線為右缸 的實(shí)際位移曲線；圖9為現(xiàn)場(chǎng)左、右液壓缸的位移曲線效果圖，圖中①線為右缸的理論位移曲線，②線為 右缸的實(shí)際位移曲線，③線為右缸的理論位移曲線，④線為右缸的實(shí)際位移曲線。
具體實(shí)施方式
結(jié)合一個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述用于2800mm中厚板液壓滾切剪系統(tǒng)，系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)如下鋼種Q235B,寬度2500mm，厚度30mm，位移傳感器廣州康宇比例伺服閥Rexroth， PLC系統(tǒng):CPU: SIEMENS 315-2DP， 6ES7 315-2AG10-0AB0， 模擬量輸入模板SM338絕對(duì)值編碼器模塊，6ES7 338-4BC01-0AB0，模擬量輸出模板4 位AO模塊，6ES7 332-5HD01-0AB0。第一步將左液壓缸的理論位移曲線(由工藝人員提出)與實(shí)際位移曲線(由左液壓缸 位移傳感器測(cè)得)組成獨(dú)立的閉環(huán)控制，將理論位移曲線作為設(shè)定值，實(shí)際位移曲線作為反 饋值，將設(shè)定值和反饋值輸入位置PID控制器中，控制器將輸出信號(hào)gO^)轉(zhuǎn)換成左液壓缸比例伺服閥的開(kāi)口度，通過(guò)控制比例伺服閥的開(kāi)口使左液壓缸的實(shí)際位移曲線接近理論位移曲線，現(xiàn)場(chǎng)左液壓缸位移曲線如圖7所示。第二步將左液壓缸的實(shí)際位移曲線與左、右液壓缸的理論位移曲線(由工藝人員提出) 之差進(jìn)行比較得出右液壓缸新的設(shè)定位移曲線；計(jì)算公式如下s右設(shè)=s左實(shí)—(s左理一 s右理) (1)式中《^，-右液壓缸設(shè)定位移曲線；s￡《-左液壓缸實(shí)際位移曲線；Si^-左液壓缸理論位移曲線；Sgjg -右液壓缸理論位移曲線。第三步將計(jì)算出右液壓缸的設(shè)定位移曲線與右液壓缸的實(shí)際位移曲線(由右液壓缸位 移傳感器測(cè)得)組成獨(dú)立的閉環(huán)控制，將右液壓缸設(shè)定位移曲線作為設(shè)定值，實(shí)際位移曲線 作為反饋值，將設(shè)定值和反饋值輸入位置PID控制器中，控制器將輸出信號(hào)g6S^)轉(zhuǎn)換成右液壓缸比例伺服閥的開(kāi)口度，通過(guò)控制比例伺服閥的開(kāi)口使右液壓缸的實(shí)際位移曲線接近設(shè)定位移曲線，右液壓缸位移曲線如圖8所示。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，這種控制方法有效的解決了實(shí)際位移曲線與設(shè)定位移曲線相差較大的問(wèn)題?，F(xiàn)場(chǎng)剪切周期小于6秒，控制系統(tǒng)PID控制器采用SIEMENS自帶的FB41程序塊，閉環(huán)控制 的循環(huán)時(shí)間為10ms，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)當(dāng)Kpi-1.20， Kpfl.45時(shí)，控制效果最好。左、右液壓缸位 移曲線如圖9所示，從現(xiàn)場(chǎng)曲線圖看出這種控制方法左、右液壓缸的實(shí)際位移曲線與理論位 移曲線十分接近，取得了不錯(cuò)的效果?，F(xiàn)場(chǎng)鋼板斷口質(zhì)量良好，斷口光滑平整，無(wú)毛刺和塌 邊。在其他液壓滾切剪的控制裝置中如果選用其它類(lèi)型的液壓閥或控制器，也受本發(fā)明保護(hù)。權(quán)利要求
1.一種中厚板液壓滾切剪的控制方法，包括對(duì)左液壓缸的控制和右液壓缸的控制，其特征在于對(duì)右液壓缸的控制，將左液壓缸的實(shí)際位移曲線與左液壓缸、右液壓缸的理論位移曲線之差進(jìn)行比較得出右液壓缸新的設(shè)定位移曲線，右液壓缸設(shè)定位移曲線計(jì)算公式如下S右設(shè)＝S左實(shí)-(S左理-S右理)(1)式中S右設(shè)-右液壓缸設(shè)定位移曲線；S左實(shí)-左液壓缸實(shí)際位移曲線；S左理-左液壓缸理論位移曲線；S右理-右液壓缸理論位移曲線；將計(jì)算出右液壓缸的設(shè)定位移曲線與右液壓缸的實(shí)際位移曲線組成獨(dú)立的閉環(huán)控制，將右液壓缸設(shè)定位移曲線作為設(shè)定值，實(shí)際位移曲線作為反饋值，將設(shè)定值和反饋值輸入位置PID控制器中，控制器將輸出信號(hào)g(S右)轉(zhuǎn)換成右液壓缸比例伺服閥的開(kāi)口度，通過(guò)控制比例伺服閥的開(kāi)口使右液壓缸的實(shí)際位移曲線接近設(shè)定位移曲線，當(dāng)左液壓缸的實(shí)際位移曲線落后于理論位移曲線時(shí)，右液壓缸的設(shè)定位移曲線就減小，減慢右液壓缸的速度，從而保持左、右液壓缸相對(duì)的位置關(guān)系，反之則加快右液壓缸的速度。
2.權(quán)利要求1所述的一種中厚板液壓滾切剪的控制方法的控制裝置，其特征在于包括傳感 器、伺服閥、模擬量輸入模板、模擬量輸出模板和控制器，其中左液壓缸和右液壓缸分別安裝檢測(cè)液壓缸位移的傳感器；左液壓缸和右液壓缸分別安裝一臺(tái)有接受模擬量信號(hào)控制 的比例伺服閥或者伺服閥模擬量輸入模板讀取由位移傳感器讀取的左、右液壓缸的位移 信號(hào)，模擬量輸出模板輸出控制信號(hào)控制比例伺服閥的開(kāi)口度，控制器接受模擬量輸入模 板的輸入信號(hào)，對(duì)剪切過(guò)程進(jìn)行跟蹤和計(jì)算，再將結(jié)果傳給模擬量輸出模板。
全文摘要
一種中厚板液壓滾切剪的控制方法，屬于軋鋼自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域，包括對(duì)左液壓缸和右液壓缸的控制，將左液壓缸的實(shí)際位移曲線與左、右液壓缸的理論位移曲線之差進(jìn)行比較得出右液壓缸新的設(shè)定位移曲線；將計(jì)算出右液壓缸的設(shè)定位移曲線與右液壓缸的實(shí)際位移曲線組成獨(dú)立的閉環(huán)控制，將右液壓缸設(shè)定位移曲線作為設(shè)定值，實(shí)際位移曲線作為反饋值，將設(shè)定值和反饋值輸入位置PID控制器中，通過(guò)控制比例伺服閥的開(kāi)口使右液壓缸的實(shí)際位移曲線接近設(shè)定位移曲線。本發(fā)明有效的解決了左、右液壓缸實(shí)際位移曲線與理論位移曲線相差較大的問(wèn)題，既有較快的響應(yīng)速度，又具有較高的控制精度，提高了板材產(chǎn)品的剪切質(zhì)量。
文檔編號(hào)F15B21/02GK101323033SQ200810012268
公開(kāi)日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者劉相華, 超 盧, 濤 孫, 張殿華, 旭 李, 李建平 申請(qǐng)人:東北大學(xué)