基于重卷机组开卷取恒张力控制系统

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1、基于重卷机组开卷取恒张力控制系统　　【摘要】本文以宝钢五冷轧冷卷准备机组为工程实例，介绍了基于西门子传动工艺控制板T400的开卷取恒张力控制系统，并对其中的关键技术进行了深入分析。【关键词】开卷取；恒张力控制；T400开卷取是带钢生产线中不可缺少的设备，相对于其他辅传动而言，其工艺过程更加复杂，控制要求也更高。对于卷取过程来说，钢卷的卷径是由小到大变化的，为了保证张力恒定就要求电机的输出转矩随卷径的变化而随时改变。另外，机组在不同的运行状态下电机的输出转矩也不一样，为了得到平稳的卷取过程还需对电机转矩进行一

2、系列的补偿。因此，卷径计算与转矩补偿就成为了开卷取恒张力控制系统中必须要处理好的两个关键环节。一、卷径计算1.卷径计算概述。（1）随着每转的卷绕，初始直径在现有基础上增加/减少两倍的平均带钢厚度，通过此种方式计算出的卷径称之为计数卷径DCNT。这个值对于随后的计算而言至关重要，因为它不受外界条件的约束相对独立，在卷径计算的初期可以提供一个大致的参考值。（2）为了校正和监视计数卷径7DCNT，实际的卷径因而至少要有一种附加的方法来对实际卷径进行测量。可以用下列方法来确定比较卷径：一是通过计算带钢线速度和卷绕转

3、速的比率来计算直径。带钢线速度VL用设定值或实际线速度值（激光测速）都能被使用。二是通过外部传感器直接测量卷径。三是在转向辊上通过路径映射来获得卷径。（3）为了消除外部干扰（例如辊子打滑），来自于路径映射或其他两种方法的比较直径要进行严格的检测。为此，每个测量周期测量直径改变的Δ的平均值和平均值方差要计算出来。如果方差或者卷径变化值在容许范围内，测量结果被认为是准确的。通过比较标准偏差，来对哪个卷径被使用做出选择。（4）在较低的带钢速度或较大的卷径时，在两个测量周期的时间间隔时相对较大时，为了不让卷径在测量

4、周期末尾时阶跃变化，实际卷径Dact应该通过一个积分器来确定。积分器在算计数直径时起动，其目的是让计数直径加上直径变化值（Dcnt+ΔD）。积分器斜率用线速度和目前的卷径来计算。72.卷径的确定。由于它的稳定性和相对独立性，通过计数得到的卷径DCNT成为了实际卷径DACT的基础。DCNT在每一个测量周期结束时被计算，公式如下：DCNT[mm]=DCNT（n-1）[mm]{±}（2*MRPM*hs[mm]）+△DKORR[mm]，为了得到连续变化的卷径实际值，可以通过已知的参考辊直径及参考辊和开卷取之间速度的

5、比例来获得。通过这样的方法而得到的卷径可以在很大程度上改善由开卷取设备偏心造成的初始卷径不准的缺陷。通过参考速度计算连续变化卷径的公式如下：3.卷径误差的校正。在每个测量周期的最后（1～n转），变化卷径（Dcoil将被计算：△Dcoil[mm]=Dcoil[mm]±Dcoil（n-1）[mm]，系统也会计算出最后7个测量周期的卷径变化平均值MV（DCoil，卷径变化值（Dcoil与卷径变化平均值MV（DCoil同时用于对卷径最大值Dmax进行标么化：■=■■■，通过测量得到的卷径必须经过严格的检测后才能与计

6、算卷径DCNT相比较，为此选用卷径变化值（Dcoil与卷径变化平均值MV（DCoil的方差做为检测其是否正确的标准。Var2=■■（△D■（n）[%]-MV△D■[%]）2。如果该方差值在容许范围以内，那就可以认为通过测量得到的卷径是准确的。此时就可以将测量卷径DCoil与计算卷径DCNT、卷径变化平均值MV（DCoil与二倍带钢厚度2*hS*MRMP相比较。如果测量卷径DCoil与计算卷径DCNT相差太大，则卷径计算的校正值（Dkorr将被计算。该值将会确保计算卷径在三个测量周期后与测量卷径相匹配，而在三

7、周期结束后该校正值自动归零。而上一个计算周期中得到的校正值将会被累加进下一个计算周期的计算卷径之中。74.积分时间的计算。通过上面的方法，我们就可以在每个测量周期的最后得到一个可被观测且已被校正过的计算卷径DCNT。在低转速及卷径较大的情况下，测量周期之间的时间间隔是很长的。为了防止卷径在测量周期结束时发生阶跃式变化，实际的输出卷径应通过积分器的计算较为稳妥，积分器的基本方程：yINT=yINT（n-1）+Xd（n-1）*■，TI[s]=■。二、转矩补偿1.转矩补偿概述。冷轧连续生产机组有穿带、爬行、运行、

8、甩尾及停车等运行方式，在不同的运行状态切换时电机的输出转矩会发生变化。机组爬行过程中，首先要克服静摩擦力所产生的转矩，静摩擦转矩只在启动的瞬间起作用。进入运行状态时要克服滑动摩擦力产生的动摩擦转矩，该转矩在运行当中一直存在，并且随速度的变化而变化，需要进行不同大小的补偿。系统在加速、减速、停车时为克服系统的惯量，也要进行相应的惯量补偿，否则会造成卷取机塌卷或松卷等现象。开卷取传动转矩补偿包括以下几个部分：Tqad