卷取机助卷辊AJC踏步控制分析.doc

卷取机助卷辊AJC踏步控制分析【摘 要】分析了AJC(自动踏步控制)在热轧卷取机的应用和作用、动作过程、踏步时间计算及跟踪，以及控制功能特点分析，能够使助卷辊AJC踏步控制得到有效实施，提高带钢表面质量。【关键词】卷取机 助卷辊 AJC控制1.概述我公司卷取机是全液压地下卷取机，液压主体设备有卷筒，助卷辊，夹送辊，外支撑等，其中卷取机助卷辊的作用是促使带钢在卷筒上形成带卷。由3个助卷辊组成，顺着卷取方向由密到疏进行配置，即1号、2号助卷辊相距较近，而2号、3号助卷辊相距较远。这种布置较沿卷筒圆周均匀配置更合理，由于带钢在一整卷卷取过程中，开始卷取较为困难，因此带钢弯益成卷主要由1号和2号助卷辊完成，3号助卷辊只起导向和克服弹性变形的作用。助卷辊与卷筒的辊缝位置通常根据带钢厚度等因素预先设定。带钢头部通过助卷辊时，助卷辊给带钢施加适当压力，帮助带钢环绕卷筒弯益，随着带钢的环绕，卷筒半径逐步增大，导致了助卷辊在圈数变化时与带钢头部的碰撞。自动踏步控制的目的是为了把带钢上表面的压痕减到最小。带钢上表压痕是由于带头撞击助卷辊而造成的。自动踏辊控制原理（ AJC ）：AJC控制带钢头部从夹送辊到卷筒卷取成形并避免压痕。基本控制思想为：当带钢头部接近某助卷辊时，在辊缝设定基础上增加一个附加值，助卷辊自动踏起，以保证带钢和助卷辊之间开度大于带钢厚度，待带钢头部通过后，辊缝减为设定值，再次返回压靠状态，重复以上步骤，直至张力建立，助卷辊打开，从而避免碰撞，减少压痕。2.硬件构成助卷辊位置控制通过摩根伺服阀驱动液压缸实现，根据输入的电信号对液压缸活塞的运动方向和位移进行控制。每个助卷辊的液压缸都有两个压力传感器，分为有杆腔无杆腔，检测液压缸活塞两侧的压强，位置传感器随活塞杆装入液压缸内，实现位置反馈检测。三个助卷辊液压缸伸缩的位移可分别在一定范围内任意调节，压力也可在一定范围内调节。2.1 实现AJC所需的IO信号主要有：(1) 每个助卷辊的位置与压力反馈信号；(2) 各助卷辊液压伺服阀信号；(3) 用于液压系统压力调节的电磁阀信号；(4) 夹送辊咬钢信号(用于带钢头部跟踪)：(5) 卷取区域热激光检测信号(一号卷取机是HMD601；二号卷取机是HMD602）2.2 助卷辊液压系统伺服阀检测及控制方框图如图1所示。图1 助卷辊液压伺服阀检测和执行机构框图3.AJC踏步时间计算3.1 AJC踏步时间计算AJC控制为前馈开环控制，通过伺服阀动作完成助卷辊踏步。踏步速度时间如图2所示。当JSPD和JACC为可编程的常数时，速度特性取决于JREF踏步参考值的大小，如图2所示。t -踏步时间；JSPD -踏步期间最大速度；设：JREF -踏步参考值；JACC-踏步期间的加速速率图2 踏步速度-时间图JREF踏步参考将速度命令送至伺服阀。速度命令可以是小踏步参考值(如图2a)。也可以是大踏步参考值(如图2b)。图2a，当 JREF达到最大速度时，可以计算得到： 踏步时间的计算对应两种状况： 状况1：(JUMP JUMP极限) 踏步完成时间为： 状况2：(JUMP JUMP极限) 踏步完成时间为： 归纳状况1和2，可以得出： 总踏步时问为：因此，JACC通常以秒的速率加速，JCON 以秒恒速运动，最终以JDEC秒的速率减速。当然，前提条件是：加减速时间必须 ，且恒速时间应0。计算和确定踏步控制的各时间段，目的在于保证踏步控制的完成。3.2 AJC跟踪计算带钢周长计算利用下夹送辊的速度反馈，可以计算至最后一个助卷辊的外部周长，或至下一个助卷辊的内部弧长，也可以计算带钢到达第几号助卷辊。带钢周长计算公式为：带钢周长=(DMAV2+nh)- 式中：Dmax 卷筒涨径后的内径； n带钢圈数； h带钢厚度； 补偿值，用于跟踪错误补偿。同样，也可以利用助卷辊辊缝反馈计算带钢周长： 带钢周长=(DMAV2+n辊缝)- 式中：Dmax卷筒涨径后的内径。在此基础上，计算实际踏步时间，用于决定何时开始踏步，何时完成动作并使带钢非碰撞通过，计算的依据是前述的踏步时间公式。这一线性等式的特点是：当阀未进入深饱和时，任何时刻踏步时间都是常数，踏步的大小和饱和的深度成线性关系。 设：TVNS伺服阀未进入深饱和的时间； JREF踏步参考值； JSV达到深饱和的最小踏步； JSP踏步速度。则，当JSVJREF时，JUMP将取决于TVNS 。 4.跟踪及控制带钢跟踪是AJC控制的重要环节。带钢头部接近卷取机时，卷取机前的HMD“检得”，跟踪程序初始化。当带钢尾部尚未离开精轧机，带钢头部已接近卷取机时，此时夹送辊仍为超前速度，通过该速度可以确定带钢速度，从而求得HMD至夹送辊的有效距离。设夹送辊线速度为VPR，带钢线速度为V带钢，实际距离为L 则有效距离为：L有效= L( VPRV带钢) 这个距离即为从带钢头部接近卷取机有“检得”信号的HMD，到夹送辊的距离。 由此，可以逐步计算出带钢头部从夹送辊到1号助卷辊的距离，从1号助卷辊到2号助卷辊的距离，2号助卷辊到3号助卷辊的距离，以至n号助卷辊。 实现踏步动作，需要计算完成一个踏步所需的带钢长度，将这一长度与带钢头部跟踪距离相比较，产生脉冲信号，驱动踏步进行。 该脉冲信号的宽度“JUMPIP”，也等于完成一个踏步的时间。脉冲上升沿可以触发踏步的开始，脉冲下降沿用于触发踏步结束。脉冲数量还可以用于确定第几号助卷辊。当踏步跟踪跟踪脉冲从“0”(FALSE)转为“1”(TRUE)，助卷辊从压力控制转为辊缝(位置)控制，开始辊缝参考值计算，产生阀控制信号使助卷辊踏步动作。当踏步跟踪跟踪脉冲从“1”(TRUE)转为“0”(FALSE)，助卷辊从辊缝(位置)控制转为压力控制，以保证带钢缠紧。5.功能特点5.1 总结助卷辊踏步控制，具有以下功能：(1) 踏步参考设定功能；(2) 踏步时间计算功能；(3) 位置前馈调节功能；(4) 压力调节功能；(5) 自动顺序控制功能；(6) 跟踪及跟踪校准功能；实现AJC控制的特点：(1) 能够避免带钢通过卷筒和助卷辊时产生压痕；(2) 减少带钢表面损伤等缺陷；(3) 延长机械设备寿命；(4) 提高带卷质量和卷型。但是，AJC控制较复杂，且对头部跟踪的准确度要求很高。解决的方法是在夹送辊出口安装一激光检测装置，通过激光检测头部跟踪进行二次校正，以提高助卷辊踏步控制的可靠性。但是我厂用于跟踪修正的检测元件是加速度计。6.