重卷拉矫机组延伸率控制方法

摘要

一种重卷拉矫机组延伸率控制方法，包括：对于出口张力辊组，以出口张力辊组的速度作为重卷拉矫机组速度基准，始终采用速度控制模式，将重卷拉矫机组的速度斜坡设定值

说明书

技术领域

本发明涉及一种板材延伸率控制方法，具体涉及一种重卷拉矫机组延伸率控制的方法。

背景技术

汽车板、家电板等高质量的冷轧板材成品精整工序需要矫正板形、切边、分卷，重卷拉矫机组能将带钢精整领域的板形矫正技术与切边、分卷技术相结合，在一条机组上完成矫直、切边、分卷的工艺。

在重卷拉矫机组中，通常设置张力拉矫机矫正带钢板形。带钢在拉矫过程中是靠拉伸和弯曲共同作用使带钢在所承受的张力小于屈服极限的情况下，产生局部塑性延伸，从而达到改善板形的目的。带钢板形缺陷是由于残留应力的不均匀分布引起的，拉矫机就是使带钢在大张力的作用下，连续经过上下交替布置的小直径弯曲辊产生剧烈弯曲，其纵向纤维在拉伸、弯曲应力的联合作用下，在长度方向上产生不同程度的塑性延伸，从而减小内应力不均匀分布，达到改善板形的目的。

在生产中，根据来料情况（包括钢种，厚度，是否涂油，自身板形等）给出拉矫机延伸率以及弯曲辊压入量的设定值。弯曲辊直径减小、压入量增大和张力的增加都会使带钢获得的延伸率增加。上述三者之间是相辅相成、缺一不可的。对于某一特定的拉矫机而言，弯曲辊的直径是固定的。调节好弯曲辊的压入量以后，在机组的运行过程中压入量也是不变的。因此，延伸率的控制一般都是通过对张力的控制而实现的。目前延伸率的控制一般有两种方式：

(1) 速差调节方式，即通过调节前后张力辊的速度来控制延伸率。具体方法是确定某一个张力辊组为速度基准后，根据延伸率确定另一个张力辊组的速度，两个张力辊组都在速度控制模式下。

(2) 张力调节方式，即调节两个张力辊组之间的张力。方法是确定某一个张力辊组为速度基准后，另一个张力辊组采用张力控制模式，根据延伸率的差值给定另一个张力辊组的张力设定值。

带钢经过拉矫以后，虽然板形质量得到改善，但表面却经常不同程度地出现缺陷，延伸率控制精度不高、张力波动大是原因之一。在第一种方式中，机组速度变化时响应特性好，但张力辊组之间的张力是在弯曲辊一定的压入量下为了获得设定的延伸率系统自动形成的数据，张力是开环的，所以张力波动稍大；在第二种方式中，稳态时张力波动小、延伸率控制稳态精度更高，但张力的初始设定值不容易获得，进入稳态前有一个较长的调节过程，容易振荡造成张力波动，而且因为是间接张力控制在机组升降速的过程中，如果张力辊的惯量补偿不准确会导致延伸率闭环控制更加容易震荡。

发明内容

本发明的目的是提供一种重卷拉矫机组延伸率控制方法，结合速差调节方式和张力调节方式，以获得更好的动态和稳态性能。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种重卷拉矫机组延伸率控制方法，包括： 

对于出口张力辊组，以出口张力辊组的速度作为重卷拉矫机组速度基准，始终采用速度控制模式，将重卷拉矫机组的速度斜坡设定值                                                作为出口张力辊组的设定速度；

对于入口张力辊组，采用如下的方法：

机组在加减速过程中（加速度不为0），入口张力辊组采用速度控制模式，采用速差调节方式从而实现延伸率控制，具体是：根据重卷拉矫机组速度斜坡设定值和延伸率设定值得到入口张力辊组的设定速度；

机组进入恒速阶段后（设定加速度为0，且设定速度不为0），入口张力辊组采用张力控制模式，采用张力调节方式实现延伸率控制，具体是：延伸率控制采用PI调节器，调节器的输入为延伸率设定值和延伸率实际值的差值，调节器的输出为张力设定值；延伸率控制刚从速差调节方式切换到张力调节方式时，将此时通过反馈得到的张力实际值作为张力设定值初始值。

机组在恒速时PI调节器的P、I参数采用动态调整策略。

本发明所述方法是利用可编程逻辑控制器PLC控制出口张力辊组和入口张力辊组的变频器而实现的。

本发明中，所述的速度斜坡是本领域的公知技术，速度斜坡是速度的稳态设定值经过斜坡函数发生器后得到的不同时间节点上的实际速度设定值，斜坡函数发生器的特性主要由加速度确定。

本发明具有以下优点和积极效果：

(1) 机组在加减速过程中，延伸率控制采用速差调节方式，具有响应快的优点，避免了采用张力调节方式时延伸率闭环控制不容易进入稳态，在加减速时如果张力辊惯量补偿不准确此问题更为严重。

(2) 机组在恒速阶段，延伸率控制采用张力调节方式，具有稳态时张力波动小，延伸率控制稳态误差更小的优点，避免了采用速差控制时张力开环造成的张力波动较大。

(3) 通过调节前后张力辊速度（速差调节方式）控制延伸率，张力辊组之间的实际张力是为了获得设定的延伸率系统自动形成的数据，也就是说在这种条件下，如果要获得设定的延伸率就需要这么大的张力。在机组进入恒速阶段刚切换到通过调节张力方式控制延伸率时，将此时的张力实际值作为延伸率闭环控制PI调节器输出的初始值，使得延伸率闭环控制能更快进入稳态，避免了因张力初始值和获得设定延伸率所需的张力值差别较大容易造成延伸率闭环控制震荡。

附图说明

图1是拉矫装置的示意图。

图2是本发明提出的延伸率控制方法的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

为了便于理解本发明提出的延伸率控制方法，首先对拉矫装置的构成进行介绍。

附图1所示为拉矫装置的示意图， 图1中箭头方向为带钢运行方向。拉矫机本体1包括弯曲辊、防横弯辊、防纵弯辊等；入口张力辊组1#辊21和入口张力辊组2#辊22共同组成入口张力辊组，入口张力辊组2#辊22为主辊；出口张力辊组1#辊31和出口张力辊组2#辊32共同组成出口张力辊组，出口张力辊组1#辊31为主辊；为入口张力辊入口处的张力，为出口张力辊出口处的张力，为拉矫机入口处的张力。

接下来对拉矫装置处的张力进行介绍。入口张力辊组前的张力主要来自开卷机，出口张力辊组后的张力主要来自卷取机，可以认为的大小等于开卷机张力的绝对值，的大小等于卷取机张力的绝对值。在生产过程中开卷机和卷取机采用恒张力控制，因而也可以近似认为、恒定。

开卷机提供的张力和机组运行方向相反，卷取机提供的张力和机组方向同向。在拉矫机处为了获得较大的张力，入口张力辊组提供和机组运行方向相反的张力，即，为入口张力辊组所提供张力的绝对值。出口张力辊组提供和机组运行方向相同的张力，在出口张力辊出口处将张力值减小为。在机组进入恒速阶段，通过调节控制延伸率。延伸率设定值大于延伸率实际值，应减小；小于，应增大。通过出口张力辊组1#辊31和入口张力辊组2#辊22的编码器的读数进行计算，得到延伸率的实际值。

附图2是本发明提出的延伸率控制方法的流程示意图，下面结合附图2进一步描述本发明的技术方案。

机组开始运行后，判断实际加速度是否为0，如果不为0，则采用速差调节方式控制延伸率。

具体是：将机组的速度斜坡设定作为出口张力辊组的设定速度，入口张力辊组的设定速度，为延伸率设定值。出口张力辊组始终采用速度控制模式，各辊之间的负荷平衡采用主从控制，即将出口张力辊组1#辊31变频器中速度调节器（输入量为设定速度和实际速度偏差的PI控制器）输出的积分分量（百分比）作为出口张力辊组2#辊32速度调节器输出的积分分量的给定。采用速差调节方式时，入口张力辊组也采用速度控制模式，各辊之间负荷平衡的做法和出口张力辊组相同，即将入口张力辊组2#辊22变频器中速度调节器输出的积分分量作为入口张力辊组1#辊21速度调节器输出的积分分量的给定。

如果加速度为0，也为0，则不投入延伸率控制，机组在静止状态。

如果加速度为0，不为0，机组进入恒速运行。刚进入恒速阶段时，张力辊的速度和转矩的波动都较大。等待一定时间后(1s-3s)，记录下当时入口张力辊组所提供张力的实际值，同时延伸率控制转换为张力调节方式。为了使记录下来的作为张力初始值，将设定为延伸率闭环控制PI调节器输出积分分量的初始值，之后投入PI调节器根据延伸率设定值和延伸率实际值的差值调节的设定值。

为了得到更加可靠的，机组进入恒速阶段等待一定时间后(1s-3s)，PLC可以再经过几个扫描周期后切换到张力调节方式，将这几个扫描周期里入口张力辊组所提供张力实际值的平均值作为。

延伸率控制PI调节器的P、I参数进行动态调整，和偏差的绝对值较大时，采用较大的P值，较小的I值；当较小时，采用较小的P值，较大的I值；当很小时（比如小于0.015），将调节器输出积分部分保持，不进行调节。

延伸率控制转换为张力调节方式后，出口张力辊组仍然采用速度控制模式，；入口张力辊组采用张力控制模式，各辊之间的负荷平衡是按照各辊功率的比值分配所出的张力，例如21的功率为，22的功率为，22的张力设定值为，21的张力设定值为。

如果机组加速度不为0，则又采用速差调节方式控制延伸率。