用欧陆590实现可逆冷轧机卷取机自动控制.docx

辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）第 vii 页 用欧陆590实现可逆冷轧机卷取机自动控制（恒励磁恒功率调节方案）摘 要结合自己学过的自动控制系统方面的知识，对可逆冷轧机的自动控制原理及现代冷轧机轧制技术的发展进行了简单的分析，冷轧机的生产是当代自动控制技术运用最先进、效果最显著的一个方面。本篇论文简要介绍了冷轧机的组成和冷轧机的生产过程及原理，其中包括了卷取张力自动控制原理，文中对间接张力控制法中的电流电势复合调节法和最大转矩法进行了详细的论述，并讨论了相关的计算公式和实现的原理，介绍了欧陆590全数字化直流驱动器的使用原理，包括欧陆590的输入输出接线端子和各种功能模块。阐述了用590实现可逆冷轧机张力卷取自动控制的原理，包括了张力卷取方面的参数及公式，并有原理图说明了各种功能的实现。关键词：张力控制，卷取张力，可逆冷轧机，线速度 applying eurotherm 590 to the winder tension control in a reversible cold strip rolling mill (constant field and power regulation method)abstractbased on the knowledge of automatic control system we have learned, the automatic control principle of the reversible cold strip rolling mill, and the development of modern cold strip rolling technology are studied. the control of cold strip rolling tension process is one of the most advantage technology application field of modern automatic control technology .the thesis is divided into three parts as follows:the first part briefly describes the main parts of the cold strip rolling mill, its production process, and of the winder tension automatic control principle. indirect tension control methods including both armature current and back emf regulation method and the maximum torque method are discussed in this paper, in which related calculation formulas and realization principle are also presented.the second part introduces the application of eurotherm 590 fully digitalized dc driver, including all the input and output terminals and functional modules.in the last parts, applying eurotherm 590 to winder/unwinder tension control system of reversible cold strip rolling mills, in terms of tension control parameters, formulas diagrams of function realizations is presented.keywords: tension controlling, a tension of fetching, reversible cold rolling mill, line speed目 录摘 要iabstractii1 绪论11.1论文的选题背景11.2国内外的研究状况11.3课题的研究方法及内容22可逆冷轧机张力卷取机张力控制原理42.1可逆冷轧机简介42.2卷取张力的控制原理62.3直接法控制张力的基本原理102.4卷取电动机的参数计算及校核113 关于590实现恒张力控制的相关模块介绍133.1 pid模块133.2卷取机模块143.2.1直径计算143.2.2设定值求和153.2.3转矩计算功能163.2.4张力锥度计算173.3其他模块193.3.1点动193.3.2电流限幅曲线203.3.3上升/下降功能214用590实现恒张力控制234.1控制回路各环节的分析234.1.1速度给定与控制环节234.1.2张力控制环节244.1.3电枢电流环节264.2电枢回路分析274.2.1设定值说明27结 论29致 谢30参考文献31附录32辽宁科技大学本科生毕业设计(论文) 第 62 页1 绪论11论文的选题背景在钢铁工业中，采用冷轧方式生产薄板、带钢从1926年就已经开始了，由于其产品具有表面质量好、尺寸精度高、机械性能和工艺性能优良等特点，因此用途十分广泛。随着现代化工业技术的迅速发展，对板带钢的品种、规格和产品的质量要求日益增高，而要做到这些，必须提高自动控制系统。因此，各国的轧钢水平是以自动化水平的高低来衡量的。近几十年来，冷轧带钢生产在国外取得了令人瞩目的进展，其面貌发生了很大的变化。起初只是轧制量很少的小型轧机，设备简陋，产量不高，大部分基本是人工控制。接下来是半自动控制的轧机，例如在速度、张力卷取、厚度等方面采取自动控制，产量也不高。20世纪七十年代以后，冷轧机的发展转向节省能源和劳动力，注重产品质量的方向。在冶金、机械、电气、控制、计算机等领域技术发展的支撑下，在国民经济各部门对高级多样化产品需求的推动下，冷轧带钢生产采取了一系列的连续化自动化技术，成为一个装备水平极高，连续化的薄板生产制造系统。目前，冷轧带钢轧机可以生产具有优良力学性能和很高尺寸精度的冷轧板卷，生产过程具有极良好的稳定性。卷取机的张力自动控制系统，是冷轧机的重要控制系统之一。在20世纪40年代，美国首次在带钢冷轧机的卷取机上采用电流电势复合张力调节系统，实现了卷取机的张力自动控制，并一直得到广泛的应用。这种张力自动调节系统的缺点是电动机转矩利用不充分、运用功率低、功率因数差等一系列的问题。而最大转矩张力自动控制系统正好能克服上述的缺点。到了20世纪八十年代以后，欧、美各国在卷取机上已完全采用了最大转矩张力自动控制系统。我国改造和新建的冷轧机的卷取机上，也都采用了这种系统。12国内外的研究状况 从20世纪五十年代开始，随着电子技术和自动控制理论的发展，美国首先开始在轧钢生产中采用晶体管逻辑控制、厚度控制、卡片程序控制等新技术，使轧钢过程自动化程度有较大的提高，与此同时，轧钢过程的各主要参数，如温度、尺寸、速度、位置轧制力等的检测仪表也相继研制成功，从而为在轧钢过程中采用电子计算机实现综合自动化控制创造了条件。 自1960年以来，美国首先开始了在轧钢生产中采用电子计算机进行过程控制和生产管理，并取得显著成效。起初电子计算机在带钢冷连轧机上成功地获得应用，在取得使用经验的基础上，于1968年后逐步在带钢冷轧机上也实现了计算机控制，从计算机控制系统结构上看，代表当时轧钢领域最高技术水平的冷轧机的控制系统主要采用一台中小型计算机对生产过程进行集中控制，其有两大缺点： 1.一旦控制机出现故障，必将造成整条连轧生产线停产，使轧制作业率降低； 2.过分集中的计算机控制系统，由于功能范围广泛，从实时控制到生产管理，从生产调度到故障处理，要建立一个统一的相应的数学模型是相当困难的。 冷轧机的计算机控制水平由低级到高级，由局部到全部逐步发展的。自70年代末期以后随着微型计算机工业的崛起，新建的轧机几乎全部是采用分级控制或分散控制。1985年上海宝钢从西马克公司引进的2030mm五机架冷连轧机组，控制系统由德国西门子公司配套，1989年建成投产，它是国内第一条大型化、连续化、高速化及全自动化的高产优质生产机组。该机组与为其配套的下游精整机组、镀锌机组等组合在一起，可以生产普通冷轧卷板、汽车板、电镀锌板和彩涂层板卷，生产能力为220万t/a。经工艺、设备技术人员的共同努力，目前已具有轧制o5板、if钢等高难度、高附加值产品的能力。 经过十多年的运行，宝钢技术人员在实践中不断开发该设备的新功能并修改原设备的不足，使设备的自动化水平逐年提高，故障率逐年下降，并取得了明显的经济效益。 近年来世界上的单机架可逆轧机有了较大的发展，主要是因为它应用了冷连轧机发展起来的各项先进技术（厚度自动控制、板形控制、大卷重、高轧速等）。市场需求多品种小批量时，单机架轧机较能适应。扁平材小型钢厂的出现和发展，带动了年产50万t左右规格的冷连轧机的建设和发展。不锈钢、硅钢及其他特殊钢生产的发展，宜于采用单机架可逆轧机，多数采用多辊轧机，一些发展中国家由于资金及当前市场容量限制，导致选用单机架可逆轧机。13课题的研究方法及内容本论文的目的主要是： 1.利用已学过的控制系统知识，总结提高自己的专业课知识。 2.理论联系实际，通过对可逆式冷轧机的张力自动控制系统的认识，把学过的理论知识应用于生产实践中去。 3.学习现代化的冷轧机轧制过程自动化的技术及生产经验，开发出具有我国特色的先进的冷轧带钢生产工艺、技术和设备。本课题主要是对冷轧机的张力自动控制原理的分析，应用最大转矩法控制张力，通过对自己已学过的自动控制知识的理解，结合现代的张力自动控制原理，用eurotherm drive公司的590系列电动机速度控制装置，实现可逆式冷轧机的张力自动控制。 2 可逆冷轧机张力卷取机张力控制原理2.1可逆冷轧机简介冷轧机分为连续冷轧机和可逆冷轧机两类。连续冷轧机是多机架单方向连续轧制，设备庞大但生产效率高。可逆式冷轧机为单机架轧机，带钢在可逆式冷轧机上往返轧制许多道次以获得所要求的压下。在轧机的一侧安装有开卷和喂料装置，在另一侧用张力卷取机卷取带钢。在第一道轧完后，轧机反向进行第二道次轧制，经过数道次的轧制，直到获得最终所要求的厚度。在最后一道，带钢尾端离开松开的张力卷取机，带钢全部卷在另一侧的卷取机上，然后从卷筒上卸下。 在所有可逆式冷轧机的交替轧制道次中，前一道次作为张力卷取用的卷取机在后一道中重新用作开卷机以保持后张力。也应该指出，一般可逆式冷轧机习惯于采用奇数道次轧制，以便冷轧带卷在轧机一侧卸卷时，可加速另一个带卷在轧机另一侧进行穿带操作。同时，在可逆式冷轧机操作中轧制程序通常选得能使各轧制道次中的传动功率和轧制力维持合理的定值。可逆式冷轧机的主要控制系统1、主轧机单辊传动的轧机主传动需要由两台电动机分别传动上工作辊和下工作辊，它们之间没有机械上的联系，轧制时，由各自的控制系统来保持上、下辊的速度均衡和负荷均衡。也可以把两台电动机机械的联系在一起，共同传动上下工作辊，如图2.1所示。控制系统采用电流调节器和速度调节器组成的双环系统。单辊传动的控制系统中，上、下辊电动机各自的速度调节器的输入均来自同一给定积分器，使系统按给定的加速度进入升速或降速，最后达到稳定运转。系统一般采取基速以下满磁升压升速，基速以上采用弱磁升速。电机的反向可以采用主回路可逆，也可以采取磁场反向方式。2、卷取机随着科技的发展，带卷的逐渐变大，其直径亦在变化，这就使轧制速度与卷取速度的互相匹配以及保持带材的张力恒定的工作复杂了。现代化的轧机上，卷取机是由可变速式的电动机带动的，可逆式冷轧机中当卷取机进行拆卷时，电动机起发电机的作用，并将后张力产生的能量回输给电源。每台卷取机是由双电机传动的，这比单电机传动转1.测速发电机 2.上辊传动电动机 3. 下辊传动电动机4.上支撑辊 5.上工作辊 6. 下支撑辊 7.下支撑辊图2.1 单辊传动的可逆式四辊轧机主传动机构示意图动惯量小。卷取机只有一个方向是主工作方向，它对应张力卷取方向，另一个方向是非工作方向，所以它的供电可采用反、正向非对称桥供电。一般工作向是双桥并联，非工作向是单桥。非工作向桥用于钢带喂入、停车提供制动转矩等辅助工作。要求卷取机与主轧机同步工作，并且在任何情况下，加速、减速、轧制中保持钢带张力恒定，它是保证产品质量的关键设备。3、厚度控制在五十年代的中期，冷轧机即开始引入厚度自动控制（agc）系统。从根本上讲，它均属于闭环反馈控制系统。但是，和一般的过程不同，agc电路主要是微调控制环路，它们对由操纵工或一台计算机做出的轧机原始调定实行连续的调整。厚度自动控制系统一般可分终点控制和预测控制两种。终点控制法是对轧制后钢板的厚度进行x光测厚，根据所得信号与给定厚度信号进行比较，得到的差值去控制压下电机。预测控制法是测量进入轧机端的钢带厚度的信号值，通过计算系统得出轧辊的压下量，然后控制压下电机将轧辊开度调整到合适值。在出口端仍然设测厚计进行终端厚度检测，并用它来修正预测系统。由于是根据进料的厚度来调整轧辊的开度，而不是根据已轧制的钢带厚度去控制没有轧制的钢带厚度，因而预测系统效果较好。预测系统也简称“起点控制”。agc系统对于单架式的轧机来说，这是最简单但也是最有效的厚度控制方法。4、准确停车在可逆式的冷轧机中，通过使带材的受轧部分尽量接近其尾端，可以最大限度地减少道次间残留在卷筒上的无用尾端，引入了准确停车控制系统。钢带每经一道次轧制就减薄一次，当进行下一个轧制道次时，如果越过上一道次轧制区间的话厚度的突然变化会使轧机承受到极大的超负荷而产生事故。所以要求轧机在到达上次轧制处以前必须准确停下来，但停的又不能太早，以避免不必要的钢带浪费，这就是准确停车。在发生断带等事故情况下准确停车也应当起作用。2.1 卷取张力的控制原理张力卷取机一般用于冷轧带钢机组和带钢的酸洗、退火、剪切、涂层等精整机组。这类卷取机不仅用来缠卷，有时还用来开卷。在轧制过程中依靠这类卷取设备可以建立前后张力，这样可以降低轧制压力，改善轧辊的轧制稳定性。为了获得平整、光滑、厚度均匀的冷轧板，要求卷取机在轧制过程中始终保持钢带的张力恒定。张力的波动会引起钢带的扭曲、厚度不均、钢带的串动、出现活套，甚至产生断带事故。一般允许张力的波动值在2%：3%以内。大张力轧制带钢时，卷层间容易出现相对滑移，滑移结果损伤带钢表面。一般常采用卷层间垫纸来防止卷层间的相对滑移。卷取机的卷取张力由卷取电动机产生。电动机转矩为： = （2.1）式中：比例系数，常数； ：磁通量； ：电动机电枢电流。 卷取张力与电动机转矩的关系为： =2/ （2.2）式中：带卷直径。 带卷速度为： =/60 （2.3）式中：电动机的转速； ：电动机至卷筒的速比。将式2.1、式2.3代入式2.2得： =2/60 （2.4）电动机电枢电势为：=或 =/ （2.5）式中：比例系数，常数； ：磁通量； ：电动机转数。将式2.5代入2.4则得： =2/60 =/ （2.6）其中： =2/60；为常数。 欲使/=常数，若不变，亦不变，则张力与电动机电枢电流成正比。换言之，在保持线速度不变的条件下，一定的电枢电流表示一定卷取张力。张力控制的实质在于，若卷取线速度不变，采用电流调节器使电枢电流保持恒定，就可以保持张力恒定。 怎样才能保持卷取线速度不变呢？由于卷取线速度与带卷直径和带卷转速的乘积成正比，欲使不变，随着卷径的变化，带卷转速必须相应变化。一般采用电势调整器调节电动机磁通量，以改变电动机转速，使卷取线速度保持不变，这就是卷取机的速度调节。 卷取机的速度调节除了补偿卷径变化外，还应包括根据工艺要求，对机组速度进行调整。一般来说机组速度的调节，可采用改变电压（降压）的方法，从基速往下调；而卷径变小时，调速则采用改变激磁（弱磁）的方法，从基速往上调；这样就可以最大机组速度和最大卷径时的转速为基速。因此，调激磁的调速范围应保证满足下式： =（/）（/） （2.7）式中：、：分别为卷筒的最大转速、基速； 、：分别为带卷的外径、内径。 综上所述，电枢电流与卷取张力成比例，磁通量与卷径成比例。在电器上采用电流调节器和电势调节器来实现恒张力控制。 上述电势电流复合张力调节系统，用改变磁通的方法来适应卷径的变化，以保证卷取线速度，从而实现恒张力控制。卷取机处于弱磁条件下工作，不能充分利用电动机转矩，由于电动机磁通的调速范围往往受到限制，不能满足卷径比的要求，在此情况下不得不增加电动机容量。近年来出现的最大转矩张力调整系统，基本上克服了电势电流复合张力调整系统的缺点。 电动机转矩为：= 电动机电势为：= 电动机功率为： =* （2.8）式中：电势，v； ：电流，a。卷取功率为： =/10.2 （2.9）式中：张力，n； ：卷取速度，m/s。 由式2.9得：=10.2/=10.2*/（/60） =10.2*60/令10.2*60/=，则上式为： =/ （2.10）若=/，则：= / =由上式可知，只要电枢电流随着/值变化而变化，就可以保持张力恒定。 最大转矩张力调节系统，一部分在满磁通条件下工作，一部分在弱磁通条件下工作，因此要合理选择转速。在基数以上调速时，属于调磁通调速，在弱磁通条件下工作；在基数以下调速时，属于调电压调速，始终保持满磁通（额定磁通）条件下工作，所以电动机可发出最大转矩，最大转矩系统由此而得名。压缩电动机调速范围是有限制的，一般认为电动机变磁场调速范围占整个卷取机调速范围的65%85%为宜。过分压缩变磁场调速范围，势必导致电动机容量的增加。卷取过程中电势、电枢电流、磁通量的变化情况，如图2.2所示。图2.2 卷取过程中、的变化 当卷取机电动机在基速以上运行时，即，电动机保持电势为额定值，磁通量随着卷径的增大而增加，电动机电枢电流保持恒定；在基速以下运行时，即，卷径增大到（此时转速为），磁通量达到最大值，即磁通量达到饱和值后，随着卷径的增大，转速降低，电势减小，增加。最大转矩张力调速系统具有以下特点：1、 由于电动机能处于满磁场运行，可产生较大的张力，它较电势电流复合调节系统所产生的张力大1.21.3倍。2、 电动机调速范围不受卷径比的限制，可以用大于卷径比的卷取机。当卷径比大于3时，采用最大转矩系统可以选用较小的电动机机座号，可降低电动机容量、飞轮转矩和投资费用。2.2 直接法控制张力的基本原理直接法控制张力一般有两种： 1. 利用张力计测量实际的张力，并将它作为张力反馈信号，使张力达到恒定。 2. 利用活套建立张力，由活套位置发送器给出信号，改变卷取机的速度，维持活大小不变，从而控制张力恒定。直接法控制张力，它的优点是控制系统简单，避免了卷径变化、速度变化和空载转矩等对张力的影响，控制精度高。其缺点是不易稳定，特别是用张力计反馈的系统，在建立张力的过程中，有时容易出现“反弹”现象，例如当加上张力给定之后，开始时带钢还处于松弛状态，没有张力作用，当卷取电动机加速，待带钢一拉紧，张力反馈突然投入，便迫使电动机减速，于是带钢又松开，张力反馈又消失，电动机又加速，如此反复，结果带钢一紧一松来回弹。所以一般采用直接法张力控制系统都要设法先建立张力，待建立稳定的张力之后，再将张力闭环系统投入工作。 除了单独采用间接法和直接法控制张力之外，也有采用直接法和间接法混合控制张力的系统，即在简单的间接张力控制系统的基础上，再加入直接张力控制系统作为张力的细调。2.3 卷取电动机的参数计算及校核带材卷取电动机的主要负载是用来建立恒定的张力，而对卷取传动的电动机，既可选用直流电动机，也可选用交流电动机。但当前对大容量高速以及要求张力精度高的设备，如带钢轧机，选低行业中的压光机、复卷机，仍以直流电动机传动为主。根据张力调节方案不同，电动机的参数选择也不一样。前面介绍的张力调节方案，大致分为以下三类：1.恒电流恒电势的调节方案在电流、电势复合调节张力控制系统中，电枢电流为常数，/为常数，在为常数条件下，相当于保持电动机电势e为常数。张力=（/）=（/），它由电流调节器和电势或励磁调节器组成，是一个恒功率过程。2.恒励磁恒功率调节方案系统以功率检测器，如前述直接法中的张力发电机cf，测出功率作为反馈量，通过张力调节器保持张力恒定或保持/为常数，通过电流调节器保持张力恒定。=/=/=/或 =（/）3.最大转矩调节方案=/（/）=/（/）电枢电流随电势调节器或磁通调节器的变化而变化，即电流正比于或/而保持张力恒定。设计张力控制系统需要的已知条件：1、最大轧制速度及最小轧制速度；2、最大卷取张力；3、最大卷取直径；4、卷筒直径；5、减速比，=/（-机械工作轴转速）；6、最大加、减速度a；7、带材比重；8、带材宽度；9、卷筒、减速机、连接轴等机械折算到电动机轴上的；10、张力与线速度间的关系曲线。3 关于590实现恒张力控制的相关模块介绍3.1 pid模块 图3.1 pid模块其中：417：pid输出416：pid输出正处于限幅状态415：pid误差（输入1-输入2）404：pid比例增益402：积分时间常数401：微分时间常数405：正限幅值406：负限幅值407：pid输入/输出标定410：输入1 可用作位置/张力反馈或给定/偏置411：输入2403：滤波器时间常数mode=0 =常数mode=1 增益=*（直径-最小直径）+mode=2 增益=*（直径-最小直径+mode=3 增益=*（直径-最小直径+mode=4 增益=*（直径-最小直径+474：最小比例增益475：增益修正值3.2卷取机模块3.2.1直径计算通过线速度（line speed）和转速（reel speed）计算直径。直径427线速度绝对值428转速绝对值429半径滤波处理的直径4300.00%：424 线速度0.00%：437转速10.00%：425最小直径（空筒直径）5.00%：426最小线速度10.00%：462复位值 直径预量禁止：463外部复位5.0秒：453斜率线速度：模拟测速机反馈卷取机转速：驱动器电动机转速反馈，编码器或电枢电压反馈最小线速度：设置的最小线速度，低于此速度，卷径计算停止复位值：预置的卷筒最小直径，当外部复位有效时，复位值作为滤波器（斜坡处理）的输出外部复位：有效时，复位值置入斜坡输出（0 禁止 1 有效）斜率：直径计算输出滤波图3.2 直径计算3.2.2设定值求和451：0.00%0.00%：444 输入01.00%：447 比例01.00：448 除数0433 输入1446 比例1446 除数10.00%：455 输入2100%：449 限值输出0：491输出1：492 图3.3 设定值求和23.2.3转矩计算功能正电流 位 435：0负电流 位 436：00.00%：432转矩给定使能：433张力允许使能：434上卷取当张力允许使能时，转矩给定加入否则为0上卷取：正向电流限幅下卷取：改变转向，反向电流限幅 图3.4 转矩计算3.2.4张力锥度计算功能：根据卷径张力给定（张力给定随卷径变化应逐步减小，至少保持不变）1、张力锥度计算 锥度处理后的张力给定452：0.00%总的张力给定441：0.00%0.00%438：锥度0.00%439：张力给定0.00%440：张力限幅锥度处理后的张力给定：张力给定值经过锥度计算后的输出总的张力给定：本功能框的最终输出锥度：当卷径由最小至最大时，总的张力变化的锥度 当锥度为正时，张力给定随卷径增加作双曲线下降张力设定值：要求的张力张力限幅：附加的张力给定；以限幅形式给出图3.5 张力锥度计算图3.6（a） 图3.6（b）双曲线锥度计算2、双曲线型锥度张力锥度处理后张力给定=张力设定值*100%-锥度/直径*（卷径-最小卷径）3、张力锥度曲线100%锥度张力相当于恒转矩=/2当=constant时=2/当锥度给定为100%锥度，表示张力随卷径减小=/2 当为常数时=2/ 随作双曲线下降张力+补偿计算功能：张力补偿计算、补偿、静摩擦、动摩擦，负载惯量的补偿补偿可以根据速度和加速度调整电机转矩给定来实现。张力+补偿478：目的标识惯量补偿485：总的惯量补偿值（监测用）487：静态补偿488：动态补偿489：开卷 当电机反向时，此信号有效，改变摩擦补偿量的符号（开卷时，摩擦转矩起到阻力作用，可以抵消电机转矩）479：固定的惯量补偿，固定的转动惯量设定值（卷筒的转动惯量）480：变动的惯量补偿，变化的转动惯量设定值481：卷筒的宽度，100%是最大宽度，惯量补偿值与宽度有关498：线速度设定值，计算线速度加速值，用于惯量补偿482：滤波器时间常数，对计算的线速度值进行滤波处理防止电机转矩产生波动483：斜率计算标定惯量补偿加速率，最大100%对应最大的线速度上升率，设定值为线速度升至最大值需要的时间，以秒为单位。实际值可以标幺值/读出。0.00%484 / 标幺值（1）如果rate cal斜率计算等于0.00。可用外部输入信号代替rate cal计算值，这个号必须归一化，使100%对应最大线速度斜率。适用于斜率大于100秒的情况下；（2）如果rate cal不等于0.00则/显示的计算值。张力标定：对张力给定进行标定，输出直接接至张力锥度计算3.3其他模块3.3.1点动212运行方式：停止5.00%：218点动速度1-5.00%：219点动速度25.00%：253起动1-5.00%：254起动210.00%：225爬行速度false：228方式（运行方式）1.0秒：355斜率图3.7 点动示意图3.3.2电流限幅曲线motors commutation limitation at higher speed current profile电机在额定转速以上进入弱磁升速阶段，直流电机控向器的换向能力受到转速的限制；即高速时换向能力弱，允许的电枢电流较小，因而对电枢电流也要加入限幅。图3.8 电流限幅曲线3.3.3上升/下降功能输出264：0.00%0.00：255复位值10秒：256上升斜率10秒：257下降斜率false：261上升斜率false：262下降斜率-100.00%258最小值100.00%259最大值false307外部复位255：外部复位有效，或上电时，此值送至输出264261：输出上升 0：false 1：true262：输出下降 0：false 1：true307：外部复位输入功能说明：图3.9（a）上升/下降功能 如果复位或上电，输出=复位值图3.9（b）上升/下降功能4 用590实现恒张力控制4.1 控制回路各环节的分析4.1.1 速度给定与控制环节如第三章 设定参数中参数1实现如下图4.1 速度给定当卷取机点动，穿带时即=on控制系统处于速度控制状态下。当卷取机正常运行时，速度控制系统饱和（即相当于断开状态不起调节作用）。电流给定信号356，速度环从外部回路接受给定，或直接从设备直接接收给定，并形成误差信号，这是给定与反馈的差值，误差信号被馈送到p+i补偿器，后者产生速度环输出，即电流给定信号。 积分增益在人机接口处理被转换成时间常数（秒），能相对于某一负载时间常数，较清楚地确定补偿器的功能。 模拟测速仪和编码器的组合反馈。在p+i算法的比例部分使用模拟测速仪反馈，在积分部分使用编码器反馈（电流环类似的原理）。因此，590传动装置把最大的瞬间响应与数字反馈的高稳态精度结合起来。4.1.2 张力控制环节1、恒张力控制= （4.1）张力 =/式中：卷取机电动励磁磁通，：卷径，：张力给定，：卷取机电机电枢电流。 当卷筒转速时， =为常数 ，/为常数。实现过程如下：图4.2 电枢电流给定示意图这样保证了/为常数。由于= =/（）= （4.2）其中=1/（） ，与成正比。2、卷取电动机轴上的转矩平衡式：=+式中：电动机发出的电磁转矩：卷取机张力转矩：动态转矩：转矩补偿上述讨论已实现了卷取机张力转矩的调节。下面讨论和及实现：转矩补偿此补偿是由张力给定值与由张力计测得的张力实际值进行比较，若实际张力值与张力给定值不相等，则通过pid调节器调节输出，以保证张力的恒定。是动态转矩即卷筒加速，减速时需要的转矩补偿，它不需要590的功能模块的具体实现，计算机按照公式=（-）/ +/ 来计算，然后输出。当卷取机正常卷取时，速度调节器进入饱和区（即输出达到限幅值），调节系统由速度控制状态转为张力控制状态。因为速度调节器as的输出即为电流调节器ac的给定，故改变as输出限幅的大小，便可达到改变电枢电流，维持卷取张力恒定的目的。as输出限幅的大小，由张力控制调节的输出来决定。根据第三章卷取机模块中锥度计算模块的说明得出：图4.3 （a）转矩补偿示意图张力闭环对张力给定和张力反馈的偏差进行pid计算，pid补偿的输出作为转矩给定2图4.3 （b）转矩补偿示意图进入速度方式前，先设定模拟量输入1（）值，卷取方式下为空筒直径，开卷方式下为板卷的直径；有效，预置有效，输入预置值。有效，驱动器工作，使卷取机转至给定的线速度。有效，张力允许，这时进入张力模式。无效，卷径开始计算。4.1.3 电枢电流环节电流环从速度环，或直接从现场接受电流给定，并形成误差信号，它是给定与平均反馈值之间的差值，误差信号被馈送到比例+积分调节器，它产生电流环的输出，即触发信号。 在590传动装置中，以两种不同的形式生成误差信号，平均误差计算如上，并被馈送到p+i算法的积分部分；而瞬时误差计算为要求与瞬时反馈值之间的差值。这一误差被馈送到p+i算法的比例部分，产生较高的瞬时功能，因为与平均值不同不含有任何时间滞后。 而转矩是电流控制的目的，而且在达到零稳态误差中，不受很小的时间滞后的影响。调试过程：1、初步设置：检查590+各项系数是否是出厂设定值（缺省值）设置最小直径（425）=最小直径/最大直径*100%如 =3.5=42 则(425)=3.5/42*100%=8.33=1 (+24v) ，上卷取(以上卷取为出厂设定工作方式)，保存参数2、标定：（1）最大张力反馈值时，输入为9v。（2）=0直径预置值（462）为空筒直径=1（+24v），使预置有效，然后=0（3）用作为线速度给定，系统工作为速度方式，进行速度环pid优化，电流环pid系数自整定。（4）增加转速，使空筒转至要求的线速度，调整速度反馈初步调试完成。3、张力工作方式：穿带，卷取机咬住板材。速度环积分调节禁止（参数202=1），速度环为比例控制。调整的给定，设置一个合适的张力值。主轧机停机，线速度为0。张力允许信号=1，卷取机应产生张力，如果张力产生，检查反馈和给定的极点。检查pid输出(4