多塔式立式活套的位置平衡控制方法及控制装置

摘要

本发明揭示了一种多塔式立式活套的位置平衡控制方法，包括：检测主活套的实际位置；将主活套的实际位置减去从活套的实际位置，经过平衡控制器后得到位置平衡参数；根据两个活套的主从关系以及活套的单股长度和股数计算中间位置系数；根据位置平衡参数和中间位置系数计算主活套的速度补偿和从活套的速度补偿；基于第一活套的主从属性、股数、速度补偿、活套底辊主令速度和活套底辊位置号计算第一活套每个底辊的最终设定速度；基于第二活套的主从属性、股数、速度补偿、活套底辊主令速度和活套底辊位置号计算第二活套每个底辊最终设定速度；本发明还解释了一种多塔式立式活套的位置平衡控制装置。

说明书

 

技术领域

本发明涉及冶金自动化领域，尤其涉及一种多塔式立式活套的位置平衡控制方法及控制装置。

 

背景技术

活套是大型连续带钢处理生产线的重要组成部分，为了保证这些生产线工艺段连续高速的生产，有时要求活套的带钢储备容量特别大。在一定的生产工艺条件下，采用单台活套小车，机械设备会做得十分大，整个小车的惯性很大，在活套高速充、放套时，活套内带钢张力波动较大。对于立式活套小车还会产生动态倾斜现象，因此实际上就有了多小车（2台以上活套小车）的结构。

为了充分利用活套的容量，小车之间必须进行位置平衡控制。目前有些电气商通过调节卷扬的速度来调节活套之间的位置偏差，导致活套的位置控制和张力控制形成不可调和的矛盾，大大影响了活套的控制精度。因此就需要一种多塔式立式活套位置的平衡控制技术来克服先有技术的缺陷。

 

发明内容

本发明将位置偏差控制器的输出作用在活套底辊上，最终通过张力控制器调节卷扬速度来控制活套之间的偏差，这样就在保证活套张力稳定的前提下满足了活套位置偏差控制的需求。

根据本发明，提出一种多塔式立式活套的位置平衡控制方法，包括：

检测第一活套的实际位置； 

检测第二活套的实际位置； 

其中第一活套和第二活套互为主从关系，每一个活套既可以是主活套也可以是从活套；

将主活套的实际位置减去第从活套的实际位置，得到的结果输入位置平衡控制器，位置平衡控制器输出位置平衡参数OUT_PI；

检测第一活套和第二活套的单股长度和股数，根据第一活套和第二活套的单股长度和股数以及第一第二活套的主从关系计算中间位置系数P_INTER；

根据位置平衡参数OUT_PI和中间位置系数P_INTER计算主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs；

基于主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs，根据第一活套和第二活套的主从属性，第一活套的底辊主令速度V_{1_RoLL_N}和活套底辊位置号P_{1_ROLL_N}，第二活套的底辊主令速度V_{2_RoLL_N}和活套底辊位置号P_{2_ROLL_N}，分别计算第一活套和第二活套底辊的最终速度V_{1_ROLL_N}’和V_{2_ROLL_N}’；

根据第一活套和第二活套的底辊的速度设定V_{1_ROLL_N}’和V_{2_ROLL_N}’对第一活套和第二活套之间的位置偏差进行纠正。

根据本发明，还提出一种多塔式立式活套的位置平衡控制装置，包括：

第一位置传感器，检测第一活套的实际位置；

第二位置传感器，检测第二活套的实际位置；

平衡控制器，连接到所述第一位置传感器和第二位置传感器，接收第一活套和第二活套的实际位置，将第一活套的实际位置减去第二活套的实际位置，输出位置平衡参数OUT_PI；

第一配置传感器，检测第一活套的单股长度和股数；

第二配置传感器，检测第二活套的单股长度和股数；

中间位置控制器，连接到所述第一配置传感器和第二配置传感器，接收第一活套和第二活套的单股长度和股数，根据第一活套和第二活套的单股长度、股数以及第一活套和第二活套的主从关系计算中间位置系数P_INTER；

速度补偿控制器，连接到所述平衡控制器和中间位置控制器，根据位置平衡参数OUT_PI和中间位置系数P_INTER计算主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs；

底辊速度控制器，连接到所述速度补偿控制器，底辊速度控制器基于主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs，根据活套底辊主令速度V_{1_ROLL_n}，V_{2_ROLL_n}设定和活套底辊的位置号P_{1_ROLL_n}，P_{2_ROLL_n}分别计算第一活套和第二活套的底辊的速度V_{1_ROLL_N}’和V_{2_ROLL_N}’；

速度补偿操作机构，连接到所述底辊速度控制器，还连接到第一活套和第二活套的底辊，根据第一活套和第二活套的底辊的速度V_{1_ROLL_N}’和 V_{2_ROLL_N}’对第一活套和第二活套的底辊的速度进行补偿。

本发明通过活套位置的偏差来调节活套底辊的速度，最终通过活套张力控制器调节卷扬的速度来控制活套之间的位置偏差，避免了直接调节卷扬的速度造成的张力波动，同时满足了活套张力控制和位置平衡控制的需求。

 

附图说明

图1揭示了根据本发明的多塔式立式活套的位置平衡控制方法的流程图；

图2揭示了根据本发明的多塔式立式活套的位置平衡控制装置的结构图。

 

具体实施方式

参考图1所示，本发明揭示了一种多塔式立式活套的位置平衡控制方法，包括如下的步骤：

10．检测第一活套的实际位置。在本发明的多塔式立式活套的位置平衡控制方法中，需要设定一个活套为主活套，另一个活套为从活套。在一个实施例中，入口段活套的第一活套为从活套，第二活套为主活套，出口段活套的第一活套为主活套，第二活套为从活套。

11．检测第二活套的实际位置。第一活套和第二活套互为主从关系，每一个活套既可以是主活套也可以是从活套。

12．将主活套的实际位置减去从活套的实际位置，得到的结果输入位置平衡控制器，位置平衡控制器输出位置平衡参数OUT_PI。

13．检测第一活套和第二活套的单股长度和股数，根据第一活套和第二活套的单股长度、股数以及第一活套和第二活套的主从关系计算中间位置系数P_INTER。在一个实施例中，该步骤具体的计算方式如下：

计算中间位置系数P_INTER为：

P_INTER = L_X / ( L₁+L₂ )；

L₁ =S_{1_100} * N₁

L₂ =S_{2_100} * N₂

其中，

S_{1_100}为第一活套单股长度，单位为米；

N₁为第一活套股数；

S_{2_100}为第二活套单股长度，单位为米；

N₂为第二活套股数；

L_X为主活套满套容量，单位为米，当第一活套为主活套时L_X =L₁，当第二活套为主活套时L_X =L₂。

14．根据位置平衡参数OUT_PI和中间位置系数P_INTER计算主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs。在一个实施例中，该步骤中计算主活套的速度补偿V_m和从活套的速度补偿Vs的具体方式如下：

计算主活套的速度补偿V_m为

V_M =－OUT_PI *P_INTER；

计算从活套的速度补偿Vs为

V_S = OUT_PI * (1－P_INTER)。

15．基于主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs，根据活套底辊主令速度V_{1_ROLL_n}，V_{2_ROLL_n}设定和活套底辊的位置号P_{1_ROLL_n}，P_{2_ROLL_n}，分别计算第一活套和第二活套的底辊的速度V_{1_ROLL_N}’和 V_{2_ROLL_N}’。在一个实施例中，第一活套和第二活套的底辊的速度V_{1_ROLL_N}’和 V_{2_ROLL_N}’计算如下：

计算第一活套第n根底辊的速度V_{1_ROLL_N}’为

V_{1_ROLL_N}’= V_{1_ROLL_N} －V_X *P_{1_ROLL_n} / N₁；

计算第二活套第n根底辊的速度V_{2_ROLL_N}’为

V_{2_ROLL_N}’= V_{2_ROLL_N} － V_X’* P_{2_ROLL_n} / N₂ +V_X’；

其中，

V_{1_ROLL_N}’为第一活套第n根底辊的最终速度设定，单位为m/s；

V_{1_ROLL_N}为第一活套第n根底辊的主令速度设定，单位为m/s；

P_{1_ROLL_n}为第一活套第n根底辊的位置号；

N₁为第一活套股数；

V_{2_ROLL_N}’为第二活套第n根底辊的最终速度设定，单位为m/s；

V_{2_ROLL_N}为第二活套第n根底辊的主令速度设定，单位为m/s；

P_{2_ROLL_n}为第二活套第n根底辊的位置号；

N₂为第二活套股数；

V_X和V_X’：第一活套为主活套时V_X=V_M V_X’=V_S，第二活套为主活套时V_X=V_S V_X’=V_M。

16．根据第一活套和第二活套的底辊的速度V_{1_ROLL_N}’和 V_{2_ROLL_N}’对第一活套和第二活套的底辊的速度进行补偿。

参考图2所示，本发明还揭示了一种多塔式立式活套的位置平衡控制装置，包括第一位置传感器21、第二位置传感器22、平衡控制器23、第一配置传感器24、第二配置传感器25、中间位置控制器26、速度补偿控制器27、底辊速度控制器28和速度补偿操作机构29。

第一位置传感器21检测第一活套的实际位置。

第二位置传感器22检测第二活套的实际位置。

平衡控制器23连接到第一位置传感器21和第二位置传感器22，从第一位置传感器21接收第一活套的实际位置，从第二位置传感器22接收第二活套的实际位置。平衡控制器23将主活套的实际位置减去从活套的实际位置，输出位置平衡参数OUT_PI。

第一配置传感器24检测第一活套的单股长度和股数。

第二配置传感器25检测第二活套的单股长度和股数。

中间位置控制器26连接到第一配置传感器24和第二配置传感器25，从第一配置传感器24接收第一活套的单股长度和股数，从第二配置传感器25接收第二活套的单股长度和股数。中间位置控制器26根据第一活套和第二活套的单股长度、股数以及第一活套和第二活套的主从关系计算中间位置系数P_INTER。在一个实施例中，中间位置控制器26以入下的方式根据第一活套和第二活套的单股长度和股数计算中间位置系数P_INTER：

P_INTER = L_X / ( L₁+L₂ )；

L₁ =S_{1_100} * N₁；

L₂ =S_{2_100} * N₂；

其中，

S_{1_100}为第一活套单股长度，单位为米；

N₁为第一活套股数；

S_{2_100}为第二活套单股长度，单位为米；

N₂为第二活套股数；

L_X为主活套满套容量，单位为米，当第一活套为主活套时L_X =L₁，当第二活套为主活套时L_X =L₂。

速度补偿控制器27连接到平衡控制器23和中间位置控制器26，根据位置平衡参数OUT_PI和中间位置系数P_INTER计算主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs。在一个实施例中，速度补偿控制器27以如下的方式根据位置平衡参数OUT_PI和中间位置系数P_INTER计算主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs。

计算主活套的速度补偿V_M为

V_M =－OUT_PI *P_INTER。

计算从活套的速度补偿Vs为

V_S = OUT_PI * (1-P_INTER)。

底辊速度控制器28连接到速度补偿控制器27，底辊速度控制器28基于主活套的速度补偿V_M和从活套的速度补偿Vs，根据活套底辊主令速度V_{1_ROLL_n}，V_{2_ROLL_n}设定和活套底辊的位置号P_{1_ROLL_n}，P_{2_ROLL_n}，分别计算第一活套和第二活套的底辊的速度V_{1_ROLL_N}’和 V_{2_ROLL_N}’。在一个实施例中，底辊速度控制器28以如下的方式计算第一活套第n根底辊的速度V_{1_ROLL_N}’：

V_{1_ROLL_N}’= V_{1_ROLL_N} －V_X *P_{1_ROLL_n} / N₁

其中，

V_{1_ROLL_N}’为第一活套第n根底辊的最终速度设定，单位为m/s；

V_{1_ROLL_N}为第一活套第n根底辊的主令速度设定，单位为m/s；

P_{1_ROLL_n}为第一活套第n根底辊的位置号；

N₁为第一活套股数。

底辊速度控制器28以如下的方式计算第二活套第n根底辊的速度V_{2_ROLL_N}’= V_{2_ROLL_N} － V_X’* P_{2_ROLL_n} / N₂ +V_X’；

其中，

V_{2_ROLL_N}’为第二活套第n根底辊的最终速度设定，单位为m/s；

V_{2_ROLL_N}为第二活套第n根底辊的主令速度设定，单位为m/s；

P_{2_ROLL_n}为第二活套第n根底辊的位置号；

N₂为第二活套股数；

V_X和V_X’：第一活套为主活套时V_X=V_M V_X’=V_S，第二活套为主活套时V_X=V_S V_X’=V_M。

速度补偿操作机构29连接到底辊速度控制器28，还连接到第一活套和第二活套的底辊，根据第一活套和第二活套的底辊的速度V_{1_ROLL_N}’和 V_{2_ROLL_N}’对第一活套和第二活套的底辊的速度进行补偿。

本发明通过活套位置的偏差来调节活套底辊的速度，最终通过活套张力控制器调节卷扬的速度来控制活套之间的位置偏差，避免了直接调节卷扬的速度造成的张力波动，同时满足了活套张力控制和位置平衡控制的需求。