飞剪自动控制.pdf

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1、第"!卷第#期安徽机电学院学报758/"!195/#($第$"#年期"(月<5=>?@85A0?B=CD?6ECE=E;5AF;4B@?C4@8GH8;4E>C4@8H?IC?;;>C?I:;·4/!1"·($$"文章编号："$$%&’(#$)($$"*&$#&$$!"&$’高速线材飞剪的自动化控制蔡志军，陈劲松，张磊（马鞍山钢铁股份公司高速线材厂，安徽马鞍山(#+$$$）摘要：飞剪是高速线材生产中的关键性设备,介绍了飞剪在线材轧制工艺中的功能和自动控制原理,采用数字直流传动系统和数字位置自动控制系统完成飞剪对轧件的自动剪切,

2、通过计算机的输入、输出信号实现飞剪的启动停止、飞剪速度的建立、剪切长度的控制以及飞剪运行状态的变换,最后介绍了飞剪剪切电流的特殊控制,关键词：高速线材；飞剪；直流传动；位置自动控制中图分类号：-.(#/’文献标识码：0前言在高速线材的生产工艺中，为了保证产品质量和避免在轧制中钢坯头尾出现“开裂”而造成堆钢，在其生产线中布置了数台飞剪，对轧制中的钢坯的头尾进行剪切；另外当飞剪的后续设备出现故障或堆钢，生产无法正常进行时，也需要启动飞剪对正在轧制中的钢坯进行连续碎断，以确保生产的安全性，同时可以减少在生产线上废钢的堆积数量，便于操

3、作工处理，这对提高生产效率是非常有帮助的，由此可见飞剪是高速线材生产工艺中非常重要的设备之一,"飞剪的启动信号控制由于要求飞剪按照设定的长度进行切头、切尾的同时，不能影响轧件按原有的速度运动，这就要求控制系统既控制飞剪的运动速度又要对飞剪的启动时刻作出判断，以保证得到规定的剪切长度,图"是飞剪在轧线的位置图,飞剪平时停在等待位置，由位置调节器保证剪刃始终能够固定在指定的位置，不受扰动量的影响，光电管发出的跃变信号用来控制飞剪启动1按照设定的长度值进行切头图"飞剪的位置图和切尾,(飞剪的速度曲线的建立(,"剪速度的要求飞剪是在钢

4、坯行进中剪切，所以飞剪的剪切速度必须与轧件同步，否则会造成堆钢,由于轧件的自身有厚度，飞剪在剪入时有一剪入角!，这样飞剪在水平方向的速度分量为!剪水平2!剪3456!1!剪水平值应该与钢坯的行进速度一样（在实际应用中切头时剪刃速度略超前轧收稿日期：($$"&$J&"+作者简介：蔡志军)"J!K&*，男，山东高密人，工程师,·!"·安徽机电学院学报"##$年件速度%&’(&，有一个超前系数，在切尾时则相反减少）)根据图"所示，可以得知：*+,!-（!"#）.!$其中!是剪刃的半径，#是轧件厚度的一半，这两个值都是已知的常数，这样

5、我们可以求出*+,!值输入计算机进行调用，用来确定飞剪的设定速度)")"飞剪的速度曲线图)剪刃的切入角计算图要做到对飞剪进行控制，了解飞剪的运动轨迹和在轨迹中各点的速度是必要的，通过对飞剪的速度曲线的计算，可以得到飞剪计算机控制的数学模型，这是利用计算机进行数字控制的基础)图%是飞剪运动时的速度曲线图)图中，%#点是光电管检测到轧件头部；%$点是飞剪启动；%"点是飞剪加速结束，剪刃剪切到轧件；%%点是剪刃重合，剪断轧件；%/点是飞剪离开轧件；%(点是飞剪制动结束转入位置控制)图%飞剪运动时速度曲线这个速度曲线是飞剪控制系统中要

6、完成的一个主要功能)飞剪前一个机架的轧制速度与轧件的速度成正比，轧件速度-轧制速度0前滑系数，飞剪控制系统根据上位机提供的前一轧机的速度，得到轧件的速度，同时根据操作台设定的剪切长度以及光电管发出的信号综合判断后在%$点启动飞剪)%$与%"之间飞剪速度是匀加速运动，在%"点剪刃剪切到轧件，此时剪刃的速度必须达到前面提到的飞剪速度要求)%"与%%之间飞剪速度是恒定的，等于%"点的飞剪设定速度)%%与%/之间飞剪速度是恒定的，等于%%点的飞剪实际速度)%/与%(之间飞剪速度是设定是一个制动过程，设计上需要飞剪能以最短的时间回到等待

7、启始位置，程序中设置的是一个匀减速运动)")%飞剪制动状态与位置调节状态的转换在%(点飞剪由制动状态转换到位置调节状态，并由位置调节系统控制使剪刃保持在等待状态，一直到下一次剪切)图/是飞剪位置调节原理图，在飞剪电机的非传动端同轴连接有光电编码器，用来检测剪刃的实际位置)通过预先设定可以确定剪刃的固定等待位置，只要剪刃的实际位置和设定等待位置产生偏差，由光电编码器发出的偏差信号通过一个12调节器输出电机速度给定值，使剪刃恢复到等待位置)剪子的速度&剪-’1!!位置3’2!"(位置，在计算机中积分的运算是用累加求和的方式进行计算

8、的图/飞剪位置调节原理图’2!"(位置-#’2!!位置)%飞剪电气自动控制系统飞剪的电气控制分为传动控制系统和位置随动控制系统，早期的传动控制系统一直是采用的是直流调速系统，随着电力电子技术的发展和交流控制理论的不断完善，交流调速系统已经越来越多的开始在飞剪的控制中应用)下面