一種板帶處理線張緊輥控制裝置及張力控制的方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種板帶處理線張緊輥控制裝置及張力控制的方法，屬于冶金行業板帶處理線上張緊輥的張力控制領域。該裝置包括張緊輥組、輔輥變頻器和主輥變頻器，還包括輔輥速度編碼器、主輥速度編碼器、負荷分配器、張力調節器、前饋補償單元和張力計；所述的負荷分配器的兩端分別與輔輥變頻器和主輥變頻器相連；所述的輔輥變頻器包括輔輥轉速控制單元和輔輥轉矩控制單元；所述的主輥變頻器包括主輥轉速控制單元和主輥轉矩控制單元。該裝置具有控制響應速度快和控制精度高的優點。該裝置的控制方法包括A）張緊輥主從負荷分配；B）張緊輥張力復合控制；C）動態補償。該方法具有轉矩環穩態誤差小，抗擾動的恢復時間短，轉速恒定，抗干擾性能好的優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及冶金行業板帶處理線上張緊輥的張力控制領域，具體地說，本專利技術涉及，更為具體地說，涉及一種提高控制精度，保證生產線板帶處理的品質、效率及可靠性的板帶處理線上張緊輥張力控制裝置及張力控制的方法。
技術介紹
板帶處理質量的優劣主要由板厚和板形來衡量，而板厚和板形在很大程度上取決于張力控制，適當的帶鋼張力是保證板帶處理過程正常運行的條件和提高產品質量的關鍵。從其工藝流程來看，在板帶處理機組中，帶鋼是帶張力運行的。運行過程中，機組的張力必須保持在適當的范圍內，并足夠穩定地運行在恒張力狀態，這樣才能保證機組生產穩定。若帶鋼張力過大，帶鋼上會被拉出皺紋，甚至引起斷帶事故；若張力太小，會造成收卷不齊，帶鋼不能正常運行。生產線帶鋼張力的控制是通過對各個張力裝置進行調節來實現的。張力裝置包括張緊輥、開卷機和卷取機電機、活套電機等。在自動化程度較高的現代板帶處理機組上，帶鋼張力則主要是輥式張緊裝置，即通過張緊輥裝置來實現控制、調節。張緊輥傳動裝置用于將兩個不同生產工藝要求的機械通過工件(材料)連接在一起，形成具有連續生產作業功能的自動化生產線。它由兩組或更多的張緊輥傳動機構組成，通常一組張緊輥傳動在機構上具有前、后兩個輥子，材料從兩個輥子之間穿過，而兩個輥子又具有各自獨立的傳動電機和完整的雙閉環速度控制系統。由于輥與輥間材料的存在，因而要求兩輥傳動的電氣系統應該具有電氣同步，以維持在控制過程中，兩輥間的材料不受前后方向上的拉力，達到入口和出口的線速度一致。而這兩臺電機在機械上和電氣上又沒有直接聯系，只是兩個輥子通過負載發生耦合，因此張緊輥的控制是一個復雜的多點傳動控制。目前工程上張緊輥有各式各樣的張力控制方案，它們各有優缺點。根據執行器的不同，張力控制分為4種磁粉制動離合器方式、氣動制動離合器方式，電機驅動方式及電液比例控制技術。但是不管磁粉制動是手動還是自動方式均是通過直接控制轉動力矩，間接控制張力，而力矩的控制又是通過設定張力控制器電流來實現的。中國專利申請號200910113834. 2，公開了一份名稱為張力控制系統的專利文件，該專利技術公開了一種張力控制系統，它包括主動輥、從動輥、張力調節裝置，其特征是在從薄膜某位置的張力傳感器，到張力變送器，到卷繞專用變頻器，到電機，再到主動輥，到一組從動輥，又到薄膜上該位置的張力傳感器組成的閉環式全自動張力控制系統中，從薄膜的張力傳感器，到張力變送器，到卷繞專用變頻器，是通過信號線連接，卷繞專用變頻器到電機是通過電纜線連接，電機直接連接主動輥，主動輥與從動輥之間為鏈輪連接。該專利技術采用變頻卷繞控制傳動技術，克服了舊式傳動方式的缺陷和不足，生產線各位置的張力能直觀顯示，全線的整體張力可以調節。該系統一般用于低、中檔設備上。但由于力矩特性的非線性及磨損大的因素。也逐漸被大容量磁粉制動器所取代。但是磁粉制動器/離合器的可靠性差，發熱大，故障率高，維護成本也比較大(需要經常更換磁粉)。電機驅動方式一般通過控制異步電機的磁場強度來控制電機的轉速，即所謂的矢量變頻控制。也有采用直流電機控制方式或伺服電機控制方式的，其原理是把其中某一電機作為系統中的主電機，通過設定主電機轉速來使其他電機對主電機進行跟隨，跟隨過程中如張力發生變化，則電位器或傳感器的反饋信號就會傳至張力控制中心，控制中心再發出指令對電機轉速作出適當調整，從而達到張力調整的目的。采用電機控制方式的優點是各驅動輥直徑不必完全一致，匹配靈活，控制精度高，代表了張力控制的發展方向。此方式在冶金行業中應用比較廣泛。電液比例控制技術通過調節液壓馬達進出口壓差，控制其輸出扭矩，在完成卷繞機構收放過程中，對線或織物的張力控制的方法是可行有效的。電液張力控制系統中因系統的阻尼比較小容易引起的系統不穩定等問題，可以通過增加機械結構的阻尼器或者通過控制程序中PID校正環節進行補償等方法加以解決，提高系統的穩定性與控制精度。根據是否有張力反饋來看，張力控制又可以分為直接張力控制和間接張力控制。目前，直接和間接張力控制在冶金行業中應用比較廣泛。直接張力控制是指由張力傳感器直接檢測張力信號，反饋到控制器中構成張力閉環。這是目前常用的張力控制方法，它的張力控制精度較高，在軋機中得到廣泛應用。但由于其電氣設備復雜，電氣調速單元要求響應較快，系統容易振蕩，價格高等原因，很少應用在對張力控制精度不太高的場合。由于直接張力控制中存在張力傳感器成本高、非線形等問題，且一些條件惡劣的場合無法安裝張力傳感器，給控制帶來很大的難度。隨著異步電機矢量控制理論上的不斷成熟，羅克韋爾、西門子等公司分別開發出了矢量型變頻器，一種新型的張力控制方式一間接張力控制也隨之產生。間接張力控制實際上是張力開環控制，由生產工藝的要求計算出所需要的張力值，再以力矩的形式傳入變頻器，由變頻器控制傳動電機輸出相應的力矩。該方法控制簡單，在成本上有很大的優勢，但需要動態和靜態補償，且調試復雜。鑒于現有技術的上述缺陷，本專利技術所要解決的技術問題是提供一種具有良好可操作性，高穩定性和耐久性的張緊輥張力復合控制方法。
技術實現思路
1、要解決的問題針對現有直接張力控制存在著成本高、控制難度大、穩定性差；間接張力控制調試困難、控制精度低的問題，本專利技術提供，該方法及裝置具有可操作性好，穩定性高和耐久性好的優點。2、技術方案為解決上述問題，本專利技術通過以下技術方案來實現。一種板帶處理線上張緊輥張力控制裝置，包括張緊輥組、輔輥變頻器和主輥變頻器；所述的張緊輥組包括輔輥和主輥；所述的輔輥與輔輥電機相連，主輥與主輥電機相連；還包括輔輥速度編碼器、主輥速度編碼器和負荷分配器，所述的輔輥速度編碼器與輔輥電機相連；所述的輔輥變頻器與輔輥電機和輔輥速度編碼器相連；所述的主輥速度編碼器與主輥電機相連；所述的主輥變頻器與主輥電機和主輥速度編碼器相連；所述的負荷分配器的兩端分別與輔輥變頻器和主輥變頻器相連；所述的輔輥變頻器包括輔輥轉速控制單元和輔輥轉矩控制單元；所述的輔輥轉矩控制單元包括輔輥矢量運算單元和輔輥PWM逆變單元；所述的主輥變頻器包括主輥轉速控制單元和主輥轉矩控制單元，所述的主輥轉矩控制單元包括主輥矢量運算單元和主輥PWM逆變單元。負荷分配器，通過輔輥變頻器和主輥變頻器端口控制，在PLC上擴展A/D模塊，采集電機電流，經過PLC運算，完成負荷分配。還包括張力調節器、前饋補償單元和張力計，所述的張力計位于張緊輥組上；張力調節器分別與輔輥變頻器和主輥變頻器相連；所述的前饋補償單元與輔輥變頻器相連。前饋補償單元，在PLC中計算出張緊輥加減速時所需的動態力矩和因摩擦損耗的靜態力矩，作為輔輥轉矩控制單元的設定值的一部分。所述的負荷分配器與輔輥變頻器的連接為連接在輔輥變頻器的輔輥轉速控制單元和輔輥轉矩控制單元之間的連接線上；所述的負荷分配器與主輥變頻器的連接是連接在主輥變頻器的主輥轉速控制單元和主輥轉矩控制單元之間的連接線上。所述的前饋補償單元連接在輔輥變頻器的輔輥轉速控制單元和輔輥轉矩控制單元之間的連接線上；所述的張力調節器的一端同時與輔輥轉速控制單元和主輥轉速控制單元相連。所述的張力調節器采用模糊神經網絡自適應PID控制器。采用神經網絡與模糊邏輯相結合的方式，構造一種模糊神經網絡自適應PID控制器，該控制器具有改進學習本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種板帶處理線上張緊輥張力控制裝置，包括張緊輥組（20）、輔輥變頻器（15）和主輥變頻器（16）；所述的張緊輥組（20）包括輔輥和主輥；所述的輔輥與輔輥電機相連，主輥與主輥電機相連，其特征在于，還包括輔輥速度編碼器（3）、主輥速度編碼器（6）和負荷分配器（7），所述的輔輥速度編碼器（3）與輔輥電機相連；所述的輔輥變頻器（15）與輔輥電機和輔輥速度編碼器（3）相連；所述的主輥速度編碼器（6）與主輥電機相連；所述的主輥變頻器（16）與主輥電機和主輥速度編碼器（6）相連；所述的負荷分配器（7）的兩端分別與輔輥變頻器（15）和主輥變頻器（16）相連；所述的輔輥變頻器（15）包括輔輥轉速控制單元（1）和輔輥轉矩控制單元（2）；所述的輔輥轉矩控制單元（2）包括輔輥矢量運算單元（11）和輔輥PWM逆變單元（12）；所述的主輥變頻器（16）包括主輥轉速控制單元（4）和主輥轉矩控制單元（5），所述的主輥轉矩控制單元（5）包括主輥矢量運算單元（13）和主輥PWM逆變單元（14）。

【技術特征摘要】
1.一種板帶處理線上張緊輥張力控制裝置，包括張緊輥組(20)、輔輥變頻器(15)和主輥變頻器(16);所述的張緊輥組(20)包括輔輥和主輥；所述的輔輥與輔輥電機相連，主輥與主輥電機相連，其特征在于，還包括輔輥速度編碼器(3)、主輥速度編碼器(6)和負荷分配器(7)，所述的輔輥速度編碼器(3)與輔輥電機相連；所述的輔輥變頻器(15)與輔輥電機和輔輥速度編碼器(3)相連；所述的主輥速度編碼器(6)與主輥電機相連；所述的主輥變頻器(16)與主輥電機和主輥速度編碼器(6)相連；所述的負荷分配器(7)的兩端分別與輔輥變頻器(15)和主輥變頻器(16)相連； 所述的輔輥變頻器(15)包括輔輥轉速控制單元(I)和輔輥轉矩控制單元(2);所述的輔輥轉矩控制單元(2 )包括輔輥矢量運算單元(11)和輔輥PWM逆變單元(12 );所述的主輥變頻器(16)包括主輥轉速控制單元(4)和主輥轉矩控制單元(5)，所述的主輥轉矩控制單元(5)包括主輥矢量運算單元(13)和主輥PWM逆變單元(14)。2.根據權利要求1所述的一種板帶處理線上張緊輥張力控制裝置，其特征在于，還包括張力調節器(9)、前饋補償單元(10)和張力計，所述的張力計位于張緊輥組(20)上；所述的張力調節器(9)分別與輔輥變頻器(15)和主輥變頻器(16)相連；所述的前饋補償單元(10)與輔輥變頻器(15)相連。3.根據權利要求1或2所述的一種板帶處理線上張緊輥張力控制裝置，其特征在于，所述的負荷分配器(7)與輔輥變頻器(15)的連接為連接在輔輥變頻器(15)的輔輥轉速控制單元(I)和輔輥轉矩控制單元(2)之間的連接線上；所述的負荷分配器(7)與主輥變頻器(16)的連接是連接在主輥變頻器(16)的主輥轉速控制單元(4)和主輥轉矩控制單元(5)之間的連接線上。4.根據權利要求2所述的一種板帶處理線上張緊輥張力控制裝置，其特征在于，所述的前饋補償單元(10)連接在輔輥變頻器(15)的輔輥轉速控制單元(I)和輔輥轉矩控制單元(2)之間的連接線上；所述的張力調節器(9)的一端同時與輔輥轉速控制單元(I)和主輥轉速控制單元(4)相連。5.根據權利要求2或4所述的一種板帶處理線上張緊輥張力控制裝置，其特征在于，所述張力調節器(9)采用模糊神經網絡自適應PID控制器。6.一種板帶處理線上張緊輥張力控制的方法，包含如下步驟: A)張緊輥主從負荷分配:選取張緊輥控制系統中控制主輥和輔輥的兩臺變頻電機，一臺變頻電機為主傳動，控制主輥，定義為主輥電機，主輥電機使用速度轉矩雙閉環控制，通過矢量變頻器，使整個張緊輥控...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫蓉琳，曹烈，
申請(專利權)人：安徽馬鋼工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：