專利名稱:一種中厚板軋機液壓壓下系統(tǒng)壓力超限保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明應(yīng)用于軋鋼生產(chǎn)線領(lǐng)域,涉及一種板帶材生產(chǎn)中的液壓位置控制方法,尤 其涉及一種中厚板軋機液壓壓下系統(tǒng)壓力超限保護(hù)方法。
背景技術(shù):
目前中厚板軋機廣泛使用了液壓厚度控制系統(tǒng)。在一個如圖1所示的四輥軋機 上,每側(cè)均安裝有一個液壓油缸1。通過控制液壓回路上的伺服閥4可以控制液壓油缸活塞 的位移,從而調(diào)整軋機的輥縫。油缸活塞的位移量是通過安裝在油缸上的位移傳感器2來 檢測的。同時,油缸上還安裝有壓力傳感器3用于檢測軋制過程中的軋制力。在液壓回路 上還安裝有卸油閥5用于油缸的快速卸油。液壓厚度控制是通過控制安裝在軋機上的液壓缸的活塞位移來調(diào)整軋機輥縫,從 而軋出不同厚度規(guī)格的產(chǎn)品。其基本的油缸活塞位移的位置閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。設(shè)定輥縫&由如下所示的彈跳方程計算 , PS0^h--其中,h為鋼板的目標(biāo)厚度,P為預(yù)計軋制過程中的軋制力,C為軋機的剛度。軋機正常軋制時,上述的位置閉環(huán)控制系統(tǒng)中若存在油缸活塞位移量調(diào)整不當(dāng)、 鋼板局部過硬、伺服閥異常等故障都有可能造成軋制力過大,超出設(shè)備的允許范圍,從而導(dǎo) 致鋼板軋廢甚至損壞軋機設(shè)備。因此控制系統(tǒng)必須以壓力傳感器作為保護(hù)監(jiān)測裝置,當(dāng)測 量軋制力超過允許范圍時控制油缸活塞回縮,保護(hù)設(shè)備不受損壞。目前對于軋制過程壓力超限保護(hù)的通常做法是設(shè)定兩個限幅值,一個是軋制力 超限報警限幅值FHLim,另一個是軋制力超限卸油限幅值FHHLim。當(dāng)軋制力超過FHLim時, 系統(tǒng)僅給出軋制力超限報警,同時繼續(xù)鋼板的軋制過程。若軋制力超出FHHLim,則立刻打開 安裝在油缸液壓回路上的卸油閥,將油缸卸油,使得油缸活塞全部回縮,保護(hù)設(shè)備不受過大 軋制力的傷害。上述方法存在的問題是若軋制力過大僅是由于鋼板的局部過硬造成的,則此時 導(dǎo)致的油缸卸油雖然保護(hù)了設(shè)備,但若后續(xù)的處理不及時就會造成正在軋制的鋼板因溫度 過低無法繼續(xù)完成軋制而報廢。這種情況不但造成了材料的浪費,還會造成整個生產(chǎn)線的 停頓,降低生產(chǎn)效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種中厚板軋機液壓壓下系統(tǒng)壓力超限保護(hù)方 法,能夠在位置閉環(huán)和軋制力閉環(huán)控制之間進(jìn)行無擾動自動切換,保證鋼板的順利軋出,從 而減少了產(chǎn)品軋廢的情況發(fā)生并且提高了生產(chǎn)效率。該一種中厚板軋機液壓壓下系統(tǒng)壓力超限保護(hù)方法,包括以下步驟第一步根據(jù)軋機允許的最大負(fù)荷,設(shè)定軋機每側(cè)軋制力超限卸油限幅值FHHLim和允許最大工作軋制力FMax的值,其中軋制力超限卸油限幅值大于允許最大工作軋制力;第二步將伺服閥的閥芯位移反饋值輸入到控制器中;第三步增加壓力閉環(huán)控制,將允許最大工作軋制力FMax減去實測軋制力F,然后 乘以壓力閉環(huán)增益系數(shù)K_F后作為伺服閥的控制量;其中壓力閉環(huán)增益系數(shù)K_F等于原位 置閉環(huán)的增益K_S除以軋機的剛度C第四步將新增的壓力閉環(huán)控制回路添加到位置閉環(huán)控制回路中;其中,位置閉 環(huán)的設(shè)定值為設(shè)定輥縫&,反饋值為位移傳感器的檢測值S,位置閉環(huán)輸出為0UT_S ;壓力 閉環(huán)的設(shè)定值為允許最大工作軋制力FMax,反饋值為壓力傳感器測量到的軋制力F,壓力 閉環(huán)輸出為0UT_F,0UT_S和0UT_F均送入比較器中;第五步將壓力傳感器測量的軋制力F和軋制力超限限幅值FHHLim送入比較器 中;第六步將伺服閥的給定閥芯位移量OUT和實際的閥芯位移量SV_FB送入比較器 中;第七步比較器給出控制伺服閥的控制器輸出OUT以及控制快卸閥的輸出0UT2 7. 1若實測軋制力F小于軋制力超限限幅值FHHLim,則控制器輸出0UT2控制快卸 閥關(guān)閉,同時若位置閉環(huán)輸出0UT_S小于軋制力閉環(huán)輸出0UT_F,則控制器輸出OUT等于位置閉 環(huán)輸出0UT_S ;若位置閉環(huán)輸出0UT_S大于軋制力閉環(huán)輸出0UT_F,則控制器輸出OUT等于軋制力 閉環(huán)輸出0UT_F ;7. 2若實測軋制力F大于軋制力超限卸油限幅值FHHLim,則給出超限報警,通過控 制器輸出0UT2控制快卸閥打開到卸油狀態(tài),并將控制器輸出OUT切換到使得伺服閥處于最 大卸油狀態(tài),直到滿足如下條件之一油缸活塞回縮1毫米以上且實測軋制力小于允許最 大工作軋制力FMax ;油缸全部縮回;7. 3在過程7. 2中,比較伺服閥閥芯給定量OUT和實際閥芯位移量SV_FB,若OUT 與SV_FB之差的絕對值大于伺服閥閥芯允許最大位移量的百分之二十,則保持快卸閥一直 處于卸油狀態(tài)。否則,在滿足上述兩個條件之一后,關(guān)閉快卸閥,進(jìn)入7. 1。本發(fā)明的有益效果在軋制力超出設(shè)備允許范圍時,油缸不是全部卸油,從而保證了系統(tǒng)能夠進(jìn)行快 速的恢復(fù);當(dāng)軋制力沒有超出設(shè)備允許范圍,但是接近最大允許范圍時,在位置閉環(huán)和軋制 力閉環(huán)控制之間進(jìn)行無擾動自動切換,保證鋼板的順利軋出。通過上述方案的實施,可以大 大減少系統(tǒng)由于軋制力異常造成的卸油故障并且減少了系統(tǒng)的恢復(fù)時間,從而減少了產(chǎn)品 軋廢的情況發(fā)生并且提高了生產(chǎn)效率。
圖1現(xiàn)有技術(shù)中的軋機結(jié)構(gòu)示意圖;圖2原始輥縫位置閉環(huán)控制圖;圖3本發(fā)明的輥縫位置閉環(huán)控制具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施技術(shù)對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。本系統(tǒng)的實施是在一臺四輥中板軋機上,該軋機最大允許軋制力為4000噸,軋機 剛度為700噸/毫米(即總軋制力每增加700噸,軋機的變形會增加1毫米,從而導(dǎo)致軋出 鋼板的厚度比測量輥縫大1毫米)。位移傳感器安裝在油缸的活塞和缸體之上,用來檢測油 缸活塞的位移量。壓力傳感器安裝在油缸缸體上,用于檢測油缸內(nèi)部的壓力,從而計算出軋 制力。伺服閥按照設(shè)定值移動閥芯,從而使得液壓油按一定的流量流進(jìn)或流出油缸,使得油 缸活塞做相應(yīng)的移動。當(dāng)伺服閥的設(shè)定為0時,閥芯位移量為0時,伺服閥不進(jìn)油也不卸油; 設(shè)定為正的最大值時,閥芯位移量為正向全部打開,以最大流量向油缸充油;設(shè)定為負(fù)的最 大值時,閥芯位移量為反向全部打開,以最大流量向油缸外卸油。卸油閥的設(shè)定為0時,卸 油閥關(guān)閉,對液壓系統(tǒng)沒有任何影響;設(shè)定為1時,則卸油閥打開,使得油缸中的液壓油快 速排出,從而使得油缸活塞全部回縮。設(shè)定軋機每側(cè)軋制力超限卸油限幅值FHHLim為2000噸,每側(cè)允許最大工作軋制 力FMax為I8OO噸。設(shè)計如圖3所示的閉環(huán)控制。其中,SO為軋機的設(shè)定輥縫值;0UT_S為位置閉環(huán)輸 出;0UT_F為壓力閉環(huán)輸出;S為實測油缸位移量;F為實測軋制力;SV_FB為將伺服閥的閥 芯位移反饋值;OUT為控制器輸出給伺服閥的閥芯位移設(shè)定值;0UT2為控制器輸出給卸油 閥的開關(guān)量設(shè)定值??刂破鲀?nèi)部包括位置閉環(huán)和壓力閉環(huán),并通過比較器來確定哪個閉環(huán) 輸出作為伺服閥的給定量。其中,位置閉環(huán)增益K_S與原系統(tǒng)一致,不需要改動,壓力閉環(huán) 的增益K_F等于K_S除以軋機的剛度C。比較器通過比較以下比較來控制伺服閥和卸油閥的動作3. 1若實測軋制力F小于軋制力超限限幅值FHHLim,則控制器輸出0UT2輸出為0, 控制卸油閥關(guān)閉,同時若位置閉環(huán)輸出0UT_S小于軋制力閉環(huán)輸出0UT_F,則控制器輸出OUT等于位置閉 環(huán)輸出0UT_S ;若位置閉環(huán)輸出0UT_S大于軋制力閉環(huán)輸出0UT_F,則控制器輸出OUT等于軋制力 閉環(huán)輸出0UT_F ;3. 2若實測軋制力F大于軋制力超限卸油限幅值FHHLim,則給出超限報警,通過控 制器輸出0UT2輸出1,控制卸油閥打開到卸油狀態(tài),并將控制器輸出OUT切換到正的最大 值,使得伺服閥處于最大卸油狀態(tài),直到滿足如下條件之一油缸活塞回縮至實測軋制力F 小于50噸;油缸全部縮回;3. 3在過程3. 2中,比較伺服閥閥芯給定量OUT和實際閥芯位移量SV_FB,若OUT 與SV_FB之差的絕對值大于伺服閥閥芯最大位移量的百分之二十,則控制器輸出0UT2輸出 1,保持卸油閥處于卸油狀態(tài)。否則,在滿足上述兩個條件之一后,控制器輸出0UT2輸出0, 關(guān)閉快卸閥,進(jìn)入3. 1。
權(quán)利要求
1. 一種中厚板軋機液壓壓下系統(tǒng)壓力超限保護(hù)方法,其特征在于包括以下步驟 第一步根據(jù)軋機允許的最大負(fù)荷,設(shè)定軋機每側(cè)軋制力超限卸油限幅值FHHLim和允 許最大工作軋制力FMax的值,其中軋制力超限卸油限幅值大于允許最大工作軋制力; 第二步將伺服閥的閥芯位移反饋值輸入到控制器中;第三步增加壓力閉環(huán)控制,將允許最大工作軋制力FMax減去實測軋制力F,然后乘以 壓力閉環(huán)增益系數(shù)K_F后作為伺服閥的控制量;其中壓力閉環(huán)增益系數(shù)K_F等于原位置閉 環(huán)的增益K_S除以軋機的剛度C第四步將新增的壓力閉環(huán)控制回路添加到位置閉環(huán)控制回路中;其中,位置閉環(huán)的 設(shè)定值為設(shè)定輥縫S。,反饋值為位移傳感器的檢測值S,位置閉環(huán)輸出為0UT_S ;壓力閉環(huán) 的設(shè)定值為允許最大工作軋制力FMax,反饋值為壓力傳感器測量到的軋制力F,壓力閉環(huán) 輸出為0UT_F,0UT_S和0UT_F均送入比較器中;第五步將壓力傳感器測量的軋制力F和軋制力超限限幅值FHHLim送入比較器中; 第六步將伺服閥的給定閥芯位移量OUT和實際的閥芯位移量SV_FB送入比較器中; 第七步比較器給出控制伺服閥的控制器輸出OUT以及控制快卸閥的輸出0UT2 7. 1若實測軋制力F小于軋制力超限限幅值FHHLim,則控制器輸出0UT2控制快卸閥關(guān) 閉,同時若位置閉環(huán)輸出0UT_S小于軋制力閉環(huán)輸出0UT_F,則控制器輸出OUT等于位置閉環(huán)輸 出 0UT_S ;若位置閉環(huán)輸出0UT_S大于軋制力閉環(huán)輸出0UT_F,則控制器輸出OUT等于軋制力閉環(huán) 輸出0UT_F ;·7. 2若實測軋制力F大于軋制力超限卸油限幅值FHHLim,則給出超限報警,通過控制器 輸出0UT2控制快卸閥打開到卸油狀態(tài),并將控制器輸出OUT切換到使得伺服閥處于最大卸 油狀態(tài),直到滿足如下條件之一油缸活塞回縮1毫米以上且實測軋制力小于允許最大工 作軋制力FMax ;油缸全部縮回;·7. 3在過程7. 2中,比較伺服閥閥芯給定量OUT和實際閥芯位移量SV_FB,若OUT與SV_ FB之差的絕對值大于伺服閥閥芯允許最大位移量的百分之二十,則保持快卸閥一直處于卸 油狀態(tài)。否則,在滿足上述兩個條件之一后,關(guān)閉快卸閥,進(jìn)入7. 1。
全文摘要
本發(fā)明為一種中厚板軋機液壓壓下系統(tǒng)壓力超限保護(hù)方法,設(shè)定軋機每側(cè)軋制力超限卸油限幅值和允許最大工作軋制力值,將伺服閥的閥芯位移反饋值輸入到控制器中;增加壓力閉環(huán)控制,將新增的壓力閉環(huán)控制回路添加到位置閉環(huán)控制回路中;將壓力傳感器測量的軋制力和軋制力超限限幅值送入比較器中;將伺服閥的給定閥芯位移量和實際的閥芯位移量送入比較器中;比較器給出控制伺服閥的控制器輸出以及控制快卸閥的輸出;本發(fā)明當(dāng)軋制力沒有超出設(shè)備允許范圍,但是接近最大允許范圍時,在位置閉環(huán)和軋制力閉環(huán)控制之間進(jìn)行無擾動自動切換,保證鋼板的順利軋出。
文檔編號B21B37/62GK102039317SQ200910235648
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月10日
發(fā)明者李保奎, 梁啟宏, 胡浩平, 費慶 申請人:北京理工大學(xué)