基于T400的新型棒线材飞剪控制方法技术

本发明专利技术提供的基于T400的新型棒线材飞剪控制方法是一种先进的棒线材启停式飞剪的电气控制方法，其包括精确的剪刃位置控制、剪切长度控制和自动优化剪切等步骤，在生产过程中，当上游轧机发生事故时，或者轧件某一段质量较差时，可以在线启动碎断功能对轧件进行部分碎断或者全部碎断，碎断剪切速度自动与轧件同步，当停止碎断时，飞剪自动定位到起始位，进入正常剪切模式待机状态。本发明专利技术充分利用T400强大的计算功能，将飞剪核心控制部分全部集成到T400中，无需高速计数器、轴定位模块及触摸屏，节省了成本，并且取得了很高的精度，当飞剪以21m/s的速度进行倍尺剪切时，倍尺误差基本在75mm以内，部分可以达到30mm以内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气控制领域，特别是涉及一种棒线材飞剪的控制方法。适用于棒材及高速线材的启停式飞剪(包括回转式、曲柄连杆式、曲柄连杆飞轮式)。
技术介绍
在热连轧棒材生产线以及高速线材生产线中，为了提高生产率及成材率，需要对轧件进行头部剪切、尾部剪切及倍尺剪切等，早期的飞剪曾采用机械离合式飞剪，但离合式飞剪不能满足高速剪切的要求，并且离合器及制动部件冲击大，易损坏，维修工作量大且维修复杂。随着电力电子技术、计算机技术和控制技术的高速发展，为了提高生产率并减轻操作人员的劳动强度，目前棒线材生产线上的飞剪均采用全数字化电气控制的启停式飞剪 (包括回转式、曲柄连杆式、曲柄连杆飞轮式)。飞剪是提高棒线材生产线生产率及成材率的关键设备。目前，国内棒线材生产线上的飞剪设备和控制系统仍然有相当一部分是全套从国外引进，但近年来，随着国内制造技术及控制水平的提高，棒线材飞剪的设备成套及控制系统已经逐步开始国产化，并取得了较好的控制效果。早期的棒线材飞剪控制系统国产化主要以GE的控制系统为代表，其硬件构成为GE90-30PLC、轴定位模块、高速计数器、触摸屏等。近年来，基于西门子的高性能控制器(FM458、T400等)的飞剪控制系统应用逐步得到推广，该控制系统具有剪切精度高、操作维护便捷、成本更低等特点。T400工艺板为基于32位SIMADYN-D处理器的高性能控制板，可以直接插在西门子直流调速装置6RA70和西门子交流调速装置6SE70机箱内，无需机架及通讯模块即可方便的实现与传动装置的通讯。其软件开发平台为STEP 7，与西门子PLC共享开发平台，使得维护更便捷，编程语言为图形化语言CFC，使得编程更直观，并可通过标准C语言进行功能块的开发，具有良好的移植性，是冶金行业应用比较广泛的开发平台。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于T400的新型棒线材飞剪控制方法， 该方法通过精确的剪刃位置控制、精确的剪切长度控制、自动优化剪切和事故碎断四种手段综合起来实现棒线材飞剪的高精度高可靠性控制，从而提高棒线材产品的剪切质量。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案本专利技术提供的基于T400的新型棒线材飞剪控制方法，该方法包括以下步骤(1)精确的剪刃位置控制通过安装在剪刃轴上的绝对值编码器读取到精确的位置信息值，反馈到位置控制器，通过PI调节器，使剪刃实现快速而精确的位置控制；如剪刃轴上没有安装绝对值编码器，则可以通过飞剪电机轴上的增量型编码器进行折算得到剪刃的位置信息值，以实现剪刃的位置控制；(2)剪切长度控制当轧件的头部经过热金属检测仪后，飞剪根据设定的剪切长度，自动调整飞剪启动的时机，按照设定剪切长度精确的完成剪切任务；(3)自动优化剪切估算轧件的剩余长度，自动判断倒数第二段倍尺剪切是否需要借尺，防止出现短尺，无法顺利上冷床，影响生产；经过上述步骤实现对棒线材飞剪的控制。本专利技术在对棒线材飞剪的控制过程中，当上游轧机发生事故时，或者轧件某一段质量较差时，可以在线启动碎断功能对轧件进行全部碎断或者部分碎断，碎断剪切速度自动与轧件同步，当停止碎断时，飞剪自动定位到起始位，进入正常剪切模式待机状态。在上述步骤(1)中，可以应采用包括以下步骤的方法实现精确的位置闭环控制(1)剪刃轴端装有绝对值编码器通过T400的标准功能块及T400控制板的SSI接口，直接读取位置信息值，并转化为角度值，反馈到位置控制器，实现快速而精确的剪刃位置控制；(2)剪刃轴端没有安装绝对值编码器通过T400的标准功能块及T400控制板的增量型编码器接口，读取飞剪电机轴端增量型编码器的值，考虑减速比，转化为剪刃轴的角度值，反馈到位置控制器，实现快速而精确的剪刃位置控制。在上述步骤O)中，可以采用以下方法实现剪切长度控制应以热金属检测仪检测到轧件头部为起点，对上游机架轧机编码器脉冲数进行计数，当达到目标计数值时，启动飞剪，实现设定长度的剪切，预设的目标计数值与设定剪切长度有关，其计算公式如下权利要求1.高速棒线材飞剪的控制方法，其特征是一种基于T400的新型棒线材飞剪控制方法， 其步骤包括(1)精确的剪刃位置控制通过安装在剪刃轴上的绝对值编码器读取到精确的位置信息值，反馈到位置控制器， 通过PI调节器，使剪刃实现快速而精确的位置控制；如剪刃轴上没有安装绝对值编码器， 则可以通过飞剪电机轴上的增量型编码器进行折算得到剪刃的位置信息值，以实现剪刃的位置控制；(2)剪切长度控制当轧件的头部经过热金属检测仪后，飞剪根据设定的剪切长度，自动调整飞剪启动的时机，按照设定剪切长度精确的完成剪切任务；(3)自动优化剪切估算轧件的剩余长度，自动判断倒数第二段倍尺剪切是否需要借尺，防止出现短尺，无法顺利上冷床，影响生产；经过上述步骤实现对棒线材飞剪的控制。2.根据权利要求1所述的棒线材飞剪的控制方法，其特征是在生产过程中，当上游轧机发生事故时，或者轧件某一段质量较差时，可以在线启动碎断功能对轧件进行全部碎断或者部分碎断，碎断剪切速度自动与轧件同步，当停止碎断时，飞剪自动定位到起始位，进入正常剪切模式待机状态。3.根据权利要求1所述的棒线材飞剪的控制方法，其特征是在步骤(1)中，应采用包括以下步骤的方法实现精确的位置闭环控制(1)剪刃轴端装有绝对值编码器通过T400的标准功能块及T400控制板的SSI接口，直接读取位置信息值，并转化为角度值，反馈到位置控制器，实现快速而精确的剪刃位置控制；(2)剪刃轴端没有安装绝对值编码器通过T400的标准功能块及T400控制板的增量型编码器接口，读取飞剪电机轴端增量型编码器的值，考虑减速比，转化为剪刃轴的角度值，反馈到位置控制器，实现快速而精确的剪刃位置控制。4.根据权利要求1所述的棒线材飞剪的控制方法，其特征是在步骤(2)中，采用以下方法实现剪切长度控制应以热金属检测仪检测到轧件头部为起点，对上游机架轧机编码器脉冲数进行计数，当达到目标计数值时，启动飞剪，实现设定长度的剪切，预设的目标计数值与设定剪切长度有关，其计算公式如下上述公式中I为上游机架减速比;Df为上游机架轧机工作辊径；L为设定剪切长度； L1为热金属检测仪到飞剪剪切中心线的距离承为剪刃回转半径；为剪刃回转直径；α为剪刃起始位置角；θ为入切角。5.根据权利要求1所述的棒线材飞剪的控制方法，其特征是在步骤(3)中，采用以下方法避免出现短尺先估算轧件的成品总长度，根据已剪切刀数及剪切长度计算剩余长度，再根据剩余长度的大小判断最后一刀剪切是否需要借尺，从而控制末段长度在合理范围内， 避免出现短尺。全文摘要本专利技术提供的基于T400的新型棒线材飞剪控制方法是一种先进的棒线材启停式飞剪的电气控制方法，其包括精确的剪刃位置控制、剪切长度控制和自动优化剪切等步骤，在生产过程中，当上游轧机发生事故时，或者轧件某一段质量较差时，可以在线启动碎断功能对轧件进行部分碎断或者全部碎断，碎断剪切速度自动与轧件同步，当停止碎断时，飞剪自动定位到起始位，进入正常剪切模式待机状态。本专利技术充分利用T400强大的计算功能，将飞剪核心控制部分全部集成到T400中，无需高速计数器、轴定位模块及触摸屏，节省了成本，并且取得了很高的精度，当飞剪以21m/s的速度进行倍尺剪切时，倍尺误差基本在75mm以内，部分可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜勇，陈启江，卢家斌，李传涛，李四川，李海东，
申请(专利权)人：中冶南方武汉自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：