基于軋機力矩的快速斷帶檢測及保護方法及其裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術是一種基于軋機力矩的快速斷帶檢測及保護方法及其裝置，方法包括：使主控PLC與軋機變頻器、左右卷取機變頻器和壓下系統之間建立通訊連接，傳送斷帶檢測和保護信號；根據軋制速度投入力矩斷帶檢測器，監控“軋機力矩值”的變化情況和“參數適配器”輸出的“斷帶門檻值”，快速捕捉斷帶發生與否，輸出“斷帶發生”信號和“斷帶位置”信號；建立軋機軋制負載與斷帶參數之間的適配關系，通過參數設定和優化，滿足快速斷帶檢測和檢測準確性的要求；在設定的斷帶保護規則下執行斷帶保護，根據“斷帶發生”信號和“斷帶位置”信號,按照控制流程執行斷帶保護，使輥縫迅速打開，讓斷帶帶鋼順利離開軋機，并使軋機和斷帶側卷取機以更大能量急停。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種卷材生產工序機組控制方法，具體說，涉及一種檢測冷軋帶鋼斷帶和保護的控制方法。
技術介紹
20輥的可逆式軋機在軋制冷軋帶鋼時，常會發生帶鋼斷帶問題，而斷帶后的帶鋼會給機組造成不同程度的損失：輕則造成機組短時停機；斷帶處理后，可重新組織后恢復生產，但也會造成軋機內部“絞帶”和卷取機上鋼卷“松卷”。帶鋼絞入軋機內部時，在熱效應作用下，帶鋼碎片會粘連至軋輥表面上而造成軋輥輥面損傷。受損的輥面因無法使用，不僅引起軋輥的輥耗成本上升，而且須重新換輥才能恢復生產。圖1是20輥可逆式軋機斷帶損失示意圖，如圖所示，該軋機安裝有左、右卷取機1a、1b、左、右轉向輥2a、2b、左、右測厚儀3a、3b、左、右測張儀4a、4b以及軋機壓下缸5；根據絞帶程度：輕度、中度和重度（分別處于斷帶點A、B和C），斷帶造成絞帶后恢復生產所耗時間約需2～8小時；而鋼卷松卷后，因鋼卷層與層不齊而無法使用，需重新重卷后才能在生產，從而造成工序生產成本上升；有些鋼卷因無法重卷整齊而作報廢處理，造成成材率降低，生產成本上升。為了減少斷帶所造成的損失，需要及時掌握斷帶信息。現有2種傳統的斷帶檢測方法，如圖2所示。其一是厚度斷帶檢測法，如專利技術名稱為“一種箔軋機斷帶檢測裝置”的第CN202224448U號專利申請所揭示,采用監控測厚儀3a、3b獲得厚度實測值來檢測斷帶，其檢測原理為：當軋機投入自動厚度控制時，帶鋼厚度控制在目標厚度±1%之內波動，波動范圍非常小；而斷帶發生時，待帶鋼離開測厚儀3a、3b的下方，左測厚儀3a或右測厚儀3b所測厚度就會突變得非常小，遠超出±1%的波動，一般以目標厚度的±50%作為判斷基準。如果所測厚度值小于判斷基準，即時報警，進行斷帶保護。因測厚儀距軋機有X米，該斷帶檢測方法需要帶鋼離開測厚儀時，才能檢測到帶鋼厚度突變，正是此距離影響斷帶檢測的響應速度。檢測具有滯后性，會造成軋機內部絞帶，往往不能滿足生產要求。其二是用張力斷帶檢測法檢測帶鋼斷帶，如圖2所示，其檢測原理為：在右轉向輥2b或左轉向輥2a的下方安裝一套測張儀4a、4b，通過測張儀直接測量帶鋼張力，當帶鋼張力實測值低于斷帶檢測值時，即時報斷帶報警，進行斷帶保護。因直接的張力測量法要安裝2套測張儀，需要新增硬件投資，往往增加項目成本，且測張儀具有軋機距離更遠，同樣存在檢測滯后性，反映速度較慢，會造成軋機內部絞帶，往往不能滿足生產要求。由此可見，以上兩種斷帶檢測方法在機組發生斷帶時，雖然能正確檢測出帶鋼斷帶，然后執行斷帶保護，但是因響應速度較慢，往往不能滿足減少斷帶損失的要求。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種斷帶檢測和保護方法及其裝置，可基于軋機力矩快速響應地檢測到斷帶，以進行合理的斷帶保護策略，有效減小斷帶損失。根據本專利技術一方面提供一種基于軋機力矩的快速斷帶檢測和保護裝置，所述軋機設有左、右卷取機、左、右轉向輥、左、右測厚儀、左、右測張儀以及軋機壓下系統；所述斷帶檢測和保護裝置包括：軋機變頻器、卷取變頻器和主控可編程邏輯控制器（PLC）；所述PLC包括力矩斷帶檢測器、參數適配器和斷帶保護器；其中：軋機變頻器分別連接力矩斷帶接檢測器、參數適配器和斷帶保護器；所述力矩斷帶檢測器分別連接所述參數適配器和斷帶保護器；所述斷帶保護器連接所述左卷取變頻器和右卷取變頻器；軋機變頻器，周期性實時發送軋機力矩值和接收軋機急停斜率；力矩斷帶檢測器，監控軋機力矩值的變化情況和參數適配器輸出的斷帶門檻值，以快速捕捉斷帶發生與否，并輸出斷帶信號和斷帶位置；斷帶保護器，根據斷帶信號和斷帶位置輸入信號，采取預定的斷帶保護策略，輸出軋機急停斜率、左卷取急停斜率、右卷取急停斜率和輥縫快速打開設定值，軋機變頻器、左卷取變頻器、右卷取變頻器和壓下系統執行機組快速制動和輥縫快速打開。根據本專利技術另一方面提供一種基于軋機力矩的快速斷帶檢測及保護方法，其特征在于，采用權利要求1所述的快速斷帶檢測和保護裝置實施，所述方法包括以下步驟：建立主控PLC與軋機變頻器、左卷取變頻器、壓下系統和右卷取變頻器之間的通訊接口，并確定必要的通訊數據，分別交換的信號為“軋機力矩值”和“軋機急停斜率”和“軋機速度”、“左卷取機急停斜率”、“輥縫快速打開設定值”和“右卷取機急停斜率”；設置一套力矩斷帶檢測器，在軋制階段投入運行，監控軋機力矩值的變化趨勢和參數適配器輸出的斷帶門檻值，輸出斷帶信號和斷帶位置信號；設置一套參數適配器，建立軋機負載與斷帶參數之間的適配關系，根據負載情況輸出斷帶門檻值，通過參數優選，滿足不同負載下斷帶檢出的快速響應的需求，并且使參數最優；設置一套斷帶保護器，建立斷帶保護規則，輸出信號給左卷取機變頻器、軋機壓下系統和右卷取機變頻器；執行斷帶保護，使軋機快速打開，軋機和斷帶側卷取機更快急停。力矩斷帶檢測器的控制流程包括以下步驟：初始時,通過主控PLC與軋機變頻器通訊，獲取軋機力矩值和軋機速度值,初始值“斷帶發生”=“false”、斷帶位置=“0”；判斷軋機速度值，如果大于某確定值15mpm，執行步驟2.3，否則控制結束；進行軋機力矩T1分解，分解加減速力矩，計算出軋機實際工作力矩T3，計算式如下：T3=T1-T2T2=α-Mill×C1其中：T2為軋機加速力矩；C1為加速力矩轉換系數；J軋機為軋機轉動慣量；D為軋輥輥徑；Gr為齒輪箱齒輪比；P軋機為軋機功率；N軋機為軋機轉速。對軋機工作力矩T3的變化進行過濾，采用一次慣性延遲方式，其一次慣性環節傳遞函數為“1/（1+Ts）”；其中：T為環節的時間常數，s為復變量，取值為復數，其表達形式為“s=σ+iω”，其中σ，ω為實數，i為虛數單位，i2=-1；對軋機工作力矩T3變化規律進行處理，獲取變化特征值“%T3”,其表達式如下，周期計算程序掃描周期t內軋機工作力矩變化率：%T3=T3(i)-T2(i-1)|T3|×t]]>其中：i為程序第i次掃描周期，i-1為第i次掃描周期前一次掃描周期，t為程序掃描時間。建立力矩斷帶檢測器，輸入參數“%T3”和“A3-參數適配器”輸出的“斷帶門檻值”,進行內部運算：當“%T3”的值大于“斷帶門檻值”時，判定軋機斷帶發生，對斷帶檢出參數“斷帶發生”賦值“true”，否則賦值“false”。同時，根據“軋機速度值”的變化趨勢，判定斷帶發生的位置，當“軋機速度”遞減時，表示出口斷帶，對參數“斷帶位置”賦值“1”；當“軋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于軋機力矩的快速斷帶檢測和保護裝置，所述軋機設有左、右卷取機、左、右轉向輥、左、右測厚儀、左、右測張儀以及軋機壓下系統；其特征在于，所述斷帶檢測和保護裝置包括：軋機變頻器、卷取變頻器和主控可編程邏輯控制器（PLC）；所述PLC包括力矩斷帶檢測器、參數適配器和斷帶保護器；其中：軋機變頻器分別連接力矩斷帶接檢測器、參數適配器和斷帶保護器；所述力矩斷帶檢測器分別連接所述參數適配器和斷帶保護器；所述斷帶保護器連接所述左卷取變頻器和右卷取變頻器；軋機變頻器，周期性實時發送軋機力矩值和接收軋機急停斜率；力矩斷帶檢測器，監控軋機力矩值的變化情況和參數適配器輸出的斷帶門檻值，以快速捕捉斷帶發生與否，并輸出斷帶信號和斷帶位置；斷帶保護器，根據斷帶信號和斷帶位置輸入信號，采取預定的斷帶保護策略，輸出軋機急停斜率、左卷取急停斜率、右卷取急停斜率和輥縫快速打開設定值，軋機變頻器、左卷取變頻器、右卷取變頻器和壓下系統執行機組快速制動和輥縫快速打開。

【技術特征摘要】
1.一種基于軋機力矩的快速斷帶檢測和保護裝置，所述軋機設有左、右卷
取機、左、右轉向輥、左、右測厚儀、左、右測張儀以及軋機壓下系統；其特
征在于，所述斷帶檢測和保護裝置包括：軋機變頻器、卷取變頻器和主控可編
程邏輯控制器（PLC）；所述PLC包括力矩斷帶檢測器、參數適配器和斷帶保
護器；其中：軋機變頻器分別連接力矩斷帶接檢測器、參數適配器和斷帶保護
器；所述力矩斷帶檢測器分別連接所述參數適配器和斷帶保護器；所述斷帶保
護器連接所述左卷取變頻器和右卷取變頻器；軋機變頻器，周期性實時發送軋
機力矩值和接收軋機急停斜率；力矩斷帶檢測器，監控軋機力矩值的變化情況
和參數適配器輸出的斷帶門檻值，以快速捕捉斷帶發生與否，并輸出斷帶信號
和斷帶位置；斷帶保護器，根據斷帶信號和斷帶位置輸入信號，采取預定的斷
帶保護策略，輸出軋機急停斜率、左卷取急停斜率、右卷取急停斜率和輥縫快
速打開設定值，軋機變頻器、左卷取變頻器、右卷取變頻器和壓下系統執行機
組快速制動和輥縫快速打開。
2.一種基于軋機力矩的快速斷帶檢測及保護方法，其特征在于，采用權利
要求1所述的快速斷帶檢測和保護裝置實施，所述方法包括以下步驟：
建立主控PLC與軋機變頻器、左卷取變頻器、壓下系統和右卷取變頻器之
間的通訊接口，并確定必要的通訊數據，分別交換的信號為“軋機力矩值”和
“軋機急停斜率”和“軋機速度”、“左卷取機急停斜率”、“輥縫快速打開
設定值”和“右卷取機急停斜率”；
設置一套力矩斷帶檢測器，在軋制階段投入運行，監控軋機力矩值的變化
趨勢和參數適配器輸出的斷帶門檻值，輸出斷帶信號和斷帶位置信號；
設置一套參數適配器，建立軋機負載與斷帶參數之間的適配關系，根據負載情況
輸出斷帶門檻值，通過參數優選，滿足不同負載下斷帶檢出的快速響應的需求，并且
使參數最優；
設置一套斷帶保護器，建立斷帶保護規則，輸出信號給左卷取機變頻器、軋機壓
下系統和右卷取機變頻器；執行斷帶保護，使軋機快速打開，軋機和斷帶側卷取機更
快急停。
3.根據權利要求2所述的基于軋機力矩的快速斷帶檢測及保護方法，其特征
在于，力矩斷帶檢測器的控制流程包括以下步驟：
初始時,通過主控PLC與軋機變頻器通訊，獲取軋機力矩值和軋機速度值,
初始值“斷帶發生”=“false”、斷帶位置=“0”；
判斷軋機速度值，如果大于某確定值15mpm，執行步驟2.3，否則控制結束；
進行軋機力矩T1分解，分解加減速力矩，計算出軋機實際工作力矩T3，計
算式如下：
T3=T1-T2T2=α-Mill×C1其中：T2為軋機加速力矩；C1為加速力矩轉換系數；J軋機為軋機轉動慣量；D為軋
輥輥徑；Gr為齒輪箱齒輪比；P軋機為軋機功率；N軋機為軋機轉速；
對...

【專利技術屬性】
技術研發人員：肖至勇，葉冬柏，江浩杰，沃海波，孫波，
申請(專利權)人：寶鋼不銹鋼有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31