限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法

摘要

本发明具体涉及一种限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法，属于限动芯棒连轧管机控制方法领域。针对现有技术中芯棒插入速度如果过快，容易出现故障，过慢将会降低生产效率的问题，提供一种限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：微处理系统采集定位编码器脉冲信号，PLC控制系统根据操作员的指令信号及周边设备的运行状态，通过令牌网向微处理系统发出运行命令；步骤二：由参数输入装置输入设定参数，设定参数通过以太网传送给微处理系统，微处理系统形成电机运行命令发送给传动控制柜，传动控制柜控制电机运转，实现芯棒的插入，芯棒插入共分为两个阶段进行，适用于限动芯棒连轧管机运行控制。

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法，属于限 动芯棒连轧管机控制方法领域。

背景技术

限动芯棒连轧管机是目前生产无缝钢管的主要设备，该设备通过电机 驱动限动齿条的运动带动芯棒运动，在芯棒运动过程中，根据不同阶段设定 不同的运行速度，包括插入阶段速度、咬钢速度、限动速度、返回低速、返 回高速、定位速度，各个速度之间的转换由微处理器通过位置函数控制。其 中芯棒插入荒管的插入阶段速度是以相对较高的速度进行的，但是芯棒插入 速度如果过快，由于芯棒和荒管的中心线不一致，芯棒很容易将荒管撞歪， 造成两根以上的剔料，甚至将回转臂的托爪撞坏，而处理回转臂托爪被撞事 故的平均用时都在1小时以上，而且芯棒前端与荒管的摩擦力对芯棒也造成 较大的伤害，影响芯棒的使用寿命。如果降低芯棒插入阶段速度，将会降低 整套设备的生产效率。

发明内容

因此，本发明针对现有技术中芯棒插入速度如果过快，由于芯棒和荒管 的中心线不一致，芯棒很容易将荒管撞歪，造成两根以上的剔料，甚至将回 转臂的托爪撞坏，而处理回转臂托爪被撞事故的平均用时都在1小时以上， 而且芯棒前端与荒管的摩擦力对芯棒也造成较大的伤害，影响芯棒的使用寿 命。如果降低芯棒插入阶段速度，将会降低整套设备的生产效率的问题，提 供一种限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：微处理系统采集定位编码器脉冲信号，PLC控制系统根据操作 员的指令信号及周边设备的运行状态，通过令牌网向微处理系统发出微处理 系统运行命令；

步骤二：由参数输入装置输入设定参数，设定参数通过以太网传送给微 处理系统，微处理系统对设定参数及微处理系统运行命令经过判别后形成电 机运行命令发送给传动控制柜，传动控制柜内的直流调速系统控制电机运 转，电机运转带动限动齿条运行实现芯棒的插入，芯棒插入共分为两个阶段 进行：

第一阶段：芯棒运行速度从静止开始增加到预插入速度V₁，然后以速 度V₁匀速运行，在以速度V₁匀速运行过程中，微处理系统每次接收到微处 理系统运行命令后按如下判别式进行判别：

(FbkPosRackPul-Pg_ZeroCrem)·PG_R                 式一

Fork_MandrelMM－Shell_Length                      式二

其中：

FbkPosRackPul：   当前定位编码器脉冲反馈值

Pg_ZeroCrem：     定位编码器初始脉冲值

PG_R：            编码器的分辨率，单位为毫米/脉冲，定值。

Fork_MandrelMM：  荒管挡叉与芯棒头端距离，单位为毫米，常数。

Shell_Length：   连轧机入口荒管设定长度，变量值，单位为毫米，操 作人员设定，由参数输入装置输入。

式一为限动齿条相对于起始点的位移长度。

式二为芯棒头端距离荒管尾部的长度，即预插入行程的长度。

当式一小于式二，继续维持预插入速度V₁匀速运行，

当式一大于等于式二，进入第二阶段；

第二阶段：芯棒运行速度从预插入速度V₁提高到正常插入速度V₂，然 后以正常插入速度V₂匀速运行，直至完成整个芯棒插入阶段，进入下一阶 段的芯棒运行。

本发明的有益效果在于：将现有技术中芯棒插入阶段单一速度模式转变 为由位置控制的两阶段控制模式，克服了芯棒插入速度如果过快，由于芯棒 和荒管的中心线不一致，芯棒很容易将荒管撞歪，造成两根以上的剔料，甚 至将回转臂的托爪撞坏，而处理回转臂托爪被撞事故的平均用时都在1小时 以上，而且芯棒前端与荒管的摩擦力对芯棒也造成较大的伤害，影响芯棒的 使用寿命的缺陷，同时总的插入时间与单一速度模式相比反而减少，提高了 生产效率，只对微处理系统中的芯棒插入阶段控制程序进行了改变，重新定 义了参数和判别式，而其它阶段控制程序没有改变，当芯棒运行速度提高到 正常插入速度V₂后，即启动后续咬钢阶段控制程序，当微处理系统判断完 成整个芯棒插入阶段后，即执行咬钢阶段的速度转变。本方法操作人员不需 复杂操作，故障率低。

附图说明

图1为本发明限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法的实现装置结 构示意图；

图2位本发明具体实施方式与现有技术方案的芯棒插入过程的速度— 时间曲线对比示意图。

附图标记如下：

1、PLC控制系统；

2、定位编码器；

3、微处理系统；

4、参数输入装置；

5、传动控制柜；

6、电机；

7、接近开关传感器；

8、维护终端输出装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行说明：

本具体实施方式中限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法的实现装 置结构示意图如图1所示，PLC控制系统1通过令牌网与微处理系统3通信 连接，微处理系统3通过以太网与参数输入装置4及维护终端输出装置8通 信连接，接近开关传感器7信号采集端位于芯棒插入阶段中限动齿条行程范 围内，定位编码器2用于定位限动齿条位置，接近开关传感器7及定位编码 器2与微处理系统3通信连接，微处理系统3与传动控制柜5通信连接，通 信控制柜5与电机6通过电缆连接。

限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法，

包括以下步骤：

步骤一：微处理系统3采集定位编码器2脉冲信号，PLC控制系统根据 操作员的指令信号及周边设备的运行状态，通过令牌网向微处理系统发出微 处理系统运行命令；

步骤二：由参数输入装置4输入设定参数，设定参数通过以太网传送给 微处理系统3，微处理系统3对设定参数及微处理系统运行命令经过判别后 形成电机运行命令发送给传动控制柜5，传动控制柜5内的直流调速系统控 制电机6运转，电机6运转带动限动齿条运行实现芯棒的插入，芯棒插入共 分为两个阶段进行：

第一阶段：芯棒运行速度从静止开始增加到预插入速度V₁，然后以速 度V₁匀速运行，在以速度V₁匀速运行过程中，微处理系统3每次接收到微 处理系统运行命令后按如下判别式进行判别：

(FbkPosRackPul-Pg_ZeroCrem)·PG_R                式一

Fork_MandrelMM－Shell_Length                     式二

其中：

FbkPosRackPul：   当前定位编码器脉冲值

Pg_ZeroCrem：     定位编码器初始脉冲值

PG_R：            编码器的分辨率，单位为毫米/脉冲，定值。

Fork_MandrelMM：  荒管挡叉与芯棒头端距离，单位为毫米，常数。

Shell_Length：   连轧机入口荒管设定长度，变量值，单位为毫米，操作人 员设定，由参数输入装置4输入。

式一为限动齿条相对于起始点的位移长度。

式二为芯棒头端距离荒管尾部的长度，即预插入行程的长度

当式一小于式二，继续维持预插入速度V₁匀速运行，

当式一大于等于式二，进入第二阶段；

第二阶段：芯棒运行速度从预插入速度V₁提高到正常插入速度V₂，然 后以正常插入速度V₂匀速运行，直至完成整个芯棒插入阶段，进入下一阶 段的芯棒运行。

作为优选的实施方式，荒管设定长度定为不小于6000mm，这一长度范 围完全满足限动芯棒连轧管机的工艺要求。避免了预插入行程过长而影响轧 制节奏，同时，也使得插入行程之后的工艺实现与预插入功能没有干扰。

作为优选的实施方式，芯棒运行速度从静止开始增加到预插入速度V₁及芯棒运行速度从预插入速度V₁提高到正常插入速度V₂的实现方法为：操 作人员由参数输入装置4输入相应的速度斜坡值及速度目标值，微处理系统 3将速度斜坡值及速度目标值形成电机运行命令发送给传动控制柜5，传动 控制柜5内的直流调速系统控制电机6变速，限动齿条速度改变，实现芯棒 的速度增加。避免了非常复杂的位置函数控制算法，简化了控制程序。

作为优选的实施方式，正常插入速度V₂为：V₁<V₂<3.2米/秒，高于V₁， 可以降低整个芯棒插入阶段的时间，同时为确保安全，限制最高速度3.2米 /秒。预插入速度V₁为：0<V₁<V₂，以确保不发生故障为主。

为了克服限动齿条的控制程序没有编码器累计误差校验功能的不足，避 免发生“飞车”等恶性事故，作为优选的实施方式，在芯棒插入阶段限动齿 条运行行程内安装接近开关传感器，接近开关传感器信号采集端最佳位置位 于距限动齿条初始位置10米处。在插入阶段中，当限动齿条向前经过或向 后脱离接近开关传感器7信号采集端时，接近开关传感器7采集端采集信号 并传递信号给微处理系统3，PLC控制系统1通过令牌网向微处理系统3发 出运行命令，微处理系统3向传动控制柜5内的直流调速系统发出控制指令， 以太网端的维护终端输出装置8显示当前定位编码器脉冲值。在此期间，维 护人员可将此数据和正常运动过程中的基准经验值相比较，以此判断定位编 码器2的计数是否存在累积误差，直到限动齿条整个动作周期完成后清零。

如图2所示，使用本发明限动芯棒连轧管机芯棒插入阶段控制方法与现 有技术方案的速度—时间曲线对比可知，原方案(细线表示)芯棒插入阶段 的总时间为7.6秒，而采用本发明的技术方案(粗线表示)时虽然预插入阶 段速度较慢，但是正常插入阶段速度提高很快，总时间为5.6秒，可见，使 用本发明的技术方案不但克服了现有技术的各种缺陷，整体时间还有所降 低。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和 润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。