装炉辊道定位功能说明书及操作说明书

装炉辊道定位功能说明书及操作说明书1概述本次改造后的2#加热炉为步进式加热炉，炉内用于支撑板坯的仅为四根水梁。通过位于中间的两根水梁（称为活动梁，其余两根水梁称为固定梁）的步进运动，将板坯从装炉端向出炉端输送。当步进梁处于零位以上的位置时，由两根活动梁支撑；当步进梁处于零位位置时，由四根水梁共同支撑；当步进梁处于零位以下的位置时，由两根固定梁支撑。在炉内的任一位置，步进梁处于零位时板坯如不能被四根水梁同时支撑，步进运动就无法被保证。极端情况下，板坯可能会从水梁上滑下，严重影响生产。考虑到板坯在装钢机托臂上3145mm的行程和在炉内29500mm的行程中，可能出现部分走偏。因此，板坯在装炉辊道上的定位位置必须保证：板坯通过高架式装钢机3145mm的行程装入炉内后，零位位置时板坯能被四根水梁同时支撑；同时，加上29500mm的行程的跑偏，零位位置时板坯能被四根水梁同时支撑。根据工业炉专业的布料图可知，板坯定位的理想效果是板坯严格对中。考虑到设备的精度，结合上述考虑，控制误差应保证在±30mm范围内。2影响板坯定位精度的主要因素2.1板坯在辊道上的运送，主要靠二者之间的静摩擦力。根据公式F=m·a，一旦辊道电机因加速或是减速过快，造成加速度过大，辊道给予板坯的前进力大于静摩擦力，就会使板坯与辊道之间产生相对运动。这样一来，辊道电机编码器计算出的辊道行程就不再是板坯实际的运动行程，从而无法获取板坯的实际行程，影响定位精度。只有辊道与板坯之间没有相对运动，才能保证辊道的运转速度就是板坯的前进速度。因此，辊道电机在加减速过程中必须保证匀加速，且加速度│a│＜μ·g。其中，μ为辊道与板坯的静摩擦系数（钢与钢之间的静摩擦系数约为0.03~0.05），g为重力加速度。辊道电机的加速度│a│＜0.3比较合适。称带有脉冲编码器的辊道为定位辊道。两组定位辊道及一组输送辊道均为单独传动。因此，如果板坯在定位过程中同时搭在两组辊道上，且二者的速度并不相等。那么，板坯的实际运行速度可能与带脉冲编码器的辊道的运行速度不一致，导致测量结果不能真实反映实际情况，影响定位精度。在板坯的定位过程中，板坯进入下一组辊道之前，相邻两组辊道的速度必须保持一致。2.2辊道运动的惯性。在变频装置给出辊道电机停止的指令后，因物体的惯性，辊道会继续保持运行方向运行一段距离，造成一定误差。尤其是反复的正转、停止、反转、停止，会导致误差的累加。为减小惯性的影响，尽可能地保证板坯单方向的运动。同时，对于辊道因惯性而前进的一段距离，可以当作超调量在定位程序中预先考虑。2.3板坯自身表面的瓢曲，会导致板坯在运行过程中在辊道上跳动。轧板厂所加热的板坯的长度范围为2100mm~2650mm，板坯长度较短，瓢曲的影响较小。2.4变频装置本身的响应时间。定位辊道均为单独传动辊道，并使用一台逆变器对其进行控制，这就决定了变频模式只能是V/f（压频比）模式。该模式的控制特性较软，将装置输出值控制到装置设定值的时间可能较长，从而影响控制精度。2.5冷金属检测器的偏差。冷金属检测器本身的响应特性曲线决定了检测器的发射光轴与反射极（板坯本身）存在着偏差距离。对于本工程所使用的冷金属检测器而言，其偏差距离的范围为100~150mm。该偏差对定位精度有着相当大的影响。3板坯定位的步骤当板坯进入定位范围后，以初始速度V开始作匀减速运动，直至板坯进入爬行位移△S'范围。板坯以此时的速度V'再作匀速运动，直至板坯进入自由停车位移△S范围。此后，定位辊道电机自由停车，靠惯性运行一段位移，完成板坯定位。板坯进入定位范围的判断：以2#加热炉中心线为界，将加热炉分为两部分：左炉（远离轧机侧部分），右炉（靠近轧机侧部分）。对于待装入左炉的板坯，以冷金属检测器CMD9的上升沿信号为条件；对于待装入右炉的板坯，以冷金属检测器CMD11的上升沿信号为条件。总定位位移S：为实现板坯严格对中，在板坯进入定位范围后的位移。该位移为理论值，板坯定位的精度是以其为标准。不同长度的板坯，其总定位位移S是不相同的。2#加热炉用的板坯长度范围为2100~2650mm。根据布料图，总定位位移S的范围为2425~2700mm。爬行位移△S'：由于辊道变频电机自身的特性，其变频范围决定了其转速范围为0.2~1.72m/s。因此，当辊道电机的转速降至0.2m/s（变频装置的输出约为6Hz）后，其对于变频装置输出的向下变化无法继续响应，除非变频装置停机。同时，为了保证辊道运行惯性的大体一致，就需要辊道以其最低转速匀速运行一段位移，该位移称为爬行位移。该位移的大小可人工设定，不应小于自由停车位移。考虑到辊道爬行时间至少在1S以上，控制的效果才能有所保证，该位移的范围定为200~400mm。自由停车位移△S：辊道因惯性而前进的一段位移。该位移由人工设定，范围定为30~60mm。辊道的最低转速V'：辊道变频电机所能达到的最低非零转速。本工程中，该速度为0.2m/s。4板坯定位的控制原理及控制条件匀减速运行阶段：在该阶段，板坯的位移S'=S-△S'=(V2-V'2)/2a。因a=（V-V')/t1，又有S'=（V+V')*t1/2。V为辊道进入定位范围的初始速度，a为匀加速度，t1为匀减速运行时间。匀速运行阶段：在该阶段，板坯的位移S''=△S'-△S=V'*t2。t2为匀速运行时间。在实现板坯定位的控制程序中，总定位位移S、爬行位移△S'、辊道的最低转速V'、匀速运行时间t2为已知量，匀加速度a、匀减速运行时间t1、辊道的初始速度V为未知量。在这三个未知量中，任意给定一个未知量，其余两个未知量均可唯一确定。从表面上看，给定匀加速度a是较为理想的。如果a的值不合适，则变频装置对辊道电机的控制效果就会不理想：或是a偏大，变频装置没有足够的响应时间；或是a偏小，导致初始速度较低，变频装置控制效果不明显。但该加速度是辊道速度的加速度，并非变频装置输出频率的加速度，人工给定时较为抽象，不是很直观。比较而言，人工给定匀减速运行时间t1更为合适。该参数直接反映了板坯的定位时间，并可通过板坯定位的实际偏差推断该值是否合适。由V=2*S'/t1-V'，S'=S-△S'=L/2+1.75-△S',得出板坯定位的控制算法有：V=2*(L/2+1.75-△S′)/t1-V'。在该算法中，板坯的长度L为自变量，辊道的初始速度V为因变量，辊道的最低转速V'为常量，匀减速运行时间t1、爬行位移△S'为可人工设定的常量。同时，用于克服辊道惯性的自由停车位移△S也是人工设定的常量。定位控制精度的调整，就靠人工对t1、△S'，△S的设定值的整定。首先CRT设定定位时间t,如果t超出4~9秒，强制为6秒。由S=(2750+L)/2，再给定板坯长度L，算出控制总长度。V=2*(S-△S')/t-V',S-△S'为匀减速长度，V'为爬行速度，即末速度），算出初始速度。用a=(V-V')/t算出减速的加速度a。再算出at'。二号道不定位时，则由V=V-at'算出即使速度。由即时减速时间t'不断算出即时速度，再转换成频率发给逆变器。当减速时间或距离到时，再判断当此时剩余距离大于自由停车距离△S，进行爬行。直到小于△S，自由停车。当速度降为零，定位完成。…….5脉冲编码器的作用脉冲编码器主要用于校验，在检测值与计算值存在着较大偏差时给出报警信号，同时干预控制程序的运行。6操作说明在装炉辊道定位控制CRT画面上，显示、设定以下参数：6.1显示板坯进入定位范围，较大偏差报警，板坯的长度（m）；板坯的计算运行位移（m），板坯的实际运行位移（脉冲编码器的检测值单位：m）；板坯的计算转速（Hz），定位辊道及输送辊道的当前转速（Hz）。6.2设定并显示匀减速运行时间t1（单位：S；范围：4.00~7.00S）、爬行位移△S'（单位：mm；范围：200~400mm），自由停车位移△S（单位：mm；范围：20~60mm）。