1450mm铝带拉弯矫直机组控制原理

第３３卷第５期２００４年１０月

有色金属加工

ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳＭＥＴＡｌＳＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ

ＶｏＩ．３３Ｎｏ．５

Ｏｃｔｏｂｅｒ２００４

１４５０ｍｍ铝带拉弯矫直机组控制原理

陶雨中

（洛阳有色金属加工设计研究院，河南洛阳４７１０３９）

摘要：铝带拉弯矫直机组在我国的应用越来越广泛。本文主要介绍１４５０ｒａｍ铝带拉弯矫直机组延伸率闭环控制的原理及控制系统的组成。

关键词：铝带；拉弯矫直机组；控制系统；延伸率中图分类号：ＴＧ３３３．２＋３；ＴＣ，３３４．９

文献标识码：Ｂ

随着我国国民经济的飞速发展，印刷业、家用电器行业、电子行业等对带材的平直度要求日趋严格，

因此板带材加工厂需要对轧制后的带材进行矫直。拉弯矫直机是薄带材矫直的理想设备，可使带材在连

续拉伸、弯曲的共同作用下产生塑性延伸，从而达到

改善带材板形的效果。本文主要介绍我院设计的１４５０ｒｍ－ａ铝带拉弯矫直机组的控制原理及控制系统的组成。

１机组主要参数

来料材质：纯铝及软铝合金（ｄ。＝８～２０ｋ∥眦ｆ）来料厚度：Ｏ．１～１

ｍｉｌｌ

来料宽度：６００一１３００咖

来料最大卷径：１７００ｌｒｆｆｎ

来料最大卷重：７

ｔ

来料套筒尺寸：筋６５／５０５×１５００

ｒｔｌｌｎ

成品最大卷径：１７００ＩｎｌＴｌ

成品最大卷重：７ｔ

机组速度：２００ｎｄｍｉｎ

穿带速度：１５

ｎｄｉｎｉｎ

最大延伸率：１．５％来料板形：≤４０Ｉ

成品板形：≤３

Ｉ

张力范围：１２００．２５０００

Ｎ

２控制原理

１４５０ｎｍａ拉弯矫直机组主要设备组成如图１所示。

机组的控制原则是尽量保持带材的延伸率与给

定延伸率一致，延伸率控制精度要求在±０．０１％以

万方数据

文章编号：１６７１．６７９５（２００４）０５－（Ｘ）５４－０２

内。延伸率计算公式如下：

艮：半×１００％

式中

Ｋ——出口１号张力辊的速度；耽——人１２Ｉ４号张力辊的速度；

比——实际延伸率。

机列运行方向

开

机

圈１机组主要设备组成

延伸率控制有两种方式：速差控制方式和张力控制方式。

２．１速嗟控制方式

控制框图如２所示。

出１：３张力辊

入口张力辊

图２速差方式控制框图

日延伸率给定值臣适当的速度调节值（常量）

Ｅｏ实际延伸率△冒延伸率调节偏差量窗口ＳＴ速度调节器

电机控制方式为：开卷和卷取为恒张力控制；入

ＩＺｌ张力辊组和出口张力辊组为速度控制。以出１２１

１

号电机为速度基准，人口张力辊的速度给定由出口张

力辊组的速度Ｋ除以（１＋Ｂ）给出；延伸率闭环以

后，当以一艮≥△Ｅ时，说明实际延伸率偏小，人ＩＺｌ

第５期有色金属加工

５５

张力辊的速度给定要减去玎Ｂ邑，以降低入１３张力辊

的速度增大延伸率；当层。一如≤衄时，说明实际延

伸率偏大，入口张力辊的速度给定要加上Ｋ疋Ｂ，以增大人口张力辊的速度，减小延伸率；当一△Ｅ≤Ｅ一

比≤衄时，延伸率不作调整，达到控制延伸率稳定

的目的。△Ｅ数值的大小根据现场实际情况确定，一般在０．０００１左右。以为一极小的实数，具体值由现场调试定。

２．２张力控制方式

张力控制方式框图如图３所示。

出口张力辊

１

ｅｎ

ＰＩ

日

ＲＥＦ

ｏｕｔ

置。Ｉ而

Ｋ，Ｉ

Ｐ

图３张力控制方式框图

在张力控制方式下，出口张力辊为速度控制方式；入口张力辊为力矩控制方式。力矩给定有两种方式：一是由触摸屏直接给定，恒力矩控制，延伸率不作调整；二是来自于ＰＩ调节器的输出，延伸率闭环控制，如图３。ＰＩ调节器的给定是给定延伸率Ｅ。，反馈信号

是实际延伸率艮。当Ｏｉｌ端为１时，ＰＩ调节器起作用，当疋大于ｋ时，ＰＩ调节器输出增加，人口张力辊的力矩增大，延伸率增大，使坟、艮趋于相等；当以

小于瓦时，ＰＩ调节器的输出减小，人口张力辊力矩减

小，延伸率减小，使Ｂ、艮趋于相等。这样，便达到了

稳定延伸率的目的。Ｋ、Ｐ是ＰＩ调节器的参数，通过

调整这两个参数，可以调节ＰＩ调节器输出变化快慢及数值大小，得出适当的参数，从而使系统更加稳定。２．３两种方法的比较

速差方式，系统参数易于调整，更容易达到稳定状态，但是升速时延伸率达到稳定状态稍慢一些；张力方式，升速时延伸率调整达到稳定状态更快一些，但在升速初始阶段易出现延伸率超调现象，因此，必须在升速初始阶段将延伸率给定值限制在一定范围内。

万方数据

３控制系统的组成

控制系统的组成如图４所示，包括一台应用控制器ＡＣＳ０，一台ＳＩＭＥＮＳＳ７—３００程序控制器，一台触摸

式板式计算机，两套北美对中控制系统。直流控制装

置采用ＡＢＢ公司生产的全数字式产品，该产品具有完

善的保护和自诊断功能，故障信息可以存储并可在调

试和维护工具上显示，易于查找故障；人口张力辊组、出口张力辊组、开卷机、卷取机和园盘剪传动直流电机（共１ｌ台）采用ＤＣＳ６００系列晶闸管变流器直流传动系统；五个清洗辊采用ＤＣＳＳ００Ｂ系列晶闸管变流器直流传动系统；应用控制器（ＡＣ８０）用于实现机组的速度控制、张力控制、延伸率控制、力矩控制、各张力辊

间速度的协调、张力设定、动态补偿、张力运算等功

能；Ｓ７—３００程控器实现对整条生产线的操作和联锁控制、显示及各种控制模式的切换等功能；应用控制器（ＡＣ８０）和ＤＣＳ６００系列晶闸管变流器直流传动系统

之间是内部总线，采用光纤连接；应用控制器（ＡＣ８０）和可编程控制器之间采用ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信网络，实现可编程控制器与直流装置间信号传递；清洗辊和程控器通过点对点连接。

程序控制器作为主站，组成一个ＰＲＯＦＩＢＵＳ通讯网络，把整个系统连接成一个整体，完成机组的各种

操作，如合分闸、交流电机、泵站、阀台等的控制。

图４控制系统的组成

结束语：该机组自２００３年１０月投产以来运行正常，各项指标完全达到设计要求，用户比较满意。

（下转第４５页）

第５期

有色金属加工

４．５

￡ｓＬｏ＋厶时，ＰＬＣ发出减速报警或自动减速命令。

的高速计数模块，开卷机的卷筒每转一圈，ＰＬＣ就会收到一固定的计数脉冲，通过对ＰＬＣ计数脉冲的计算，

可知道开卷机卷筒转的圈数。开卷机卷筒每转一圈，卷径的减少量为２ｈ。一般情况下来料厚度是不变的。

２控制精度

由上述计算公式可看出，影响控制精度的主要参数有开卷卷径Ｄ和料卷占积率ｐ。

因此，根据初始卷径，可计算出开卷的实时卷径。这

种方法也可得到较高的卷径计算精度。

２．１卷径的测量和计算

卷径计算一般包括初始卷径设置、卷径计算和卷径保持三部分。若采用德国ＳＩＣＫ公司的激光测距仪

直接测量料卷的卷径，测量精度为±５ｍｍ，这一测量精度是无法满足控制要求的。卷径的测量值只能作为初始卷径设定。

２．２卷径计算的修正

为了提高卷径的计算精度，在ＰＬＣ中可使用中断功能来计算卷径。若ＰＬＣ的中断时间为ｔ。，上一个执

行周期的实时卷径为Ｄ，，本执行周期卷径的最大值为Ｄｒ，则有：

ｎ

』－

ｎ

２．１．１卷径计算方法一

通常利用开卷线速度Ｋ和开卷电机转速ｒ／，。之

“（等）２一（等）２］×６Ｐ：ｔｏＶ１ｂｈ

厶

（８）

将ＰＬＣ计算的卷径值Ｄ与Ｄ。进行比较，若Ｄ≤

间的关系来间接地计算卷径：

仇，则Ｄ＝Ｏｘ；若Ｄ≥Ｄｙ，则Ｄ＝Ｄｙ。这样，对计算

（７）

卷径值Ｄ进行修正，可使计算卷径值更加精确，但在

ＰＬＣ编程时，应注意程序的执行顺序。

Ｄ：业Ｋ

７［＇／／，ｋ

卷径计算精度的关键在于开卷线速度Ｋ的精度。为了提高开卷线速度的测量精度，可使用激光测速装置。加拿大ＫＥＬＫ公司的ＡＳＤｌ０００激光测速装置

的测速范围为０．０３—３６ｍ／ｓ，测量精度可达０．２５％。。同时，该装置还可直接测量带材的长度，用于料尾自动减速控制，可获得很高的控制精度，但成本较高。

２．３料卷占积率

对不同厚度的带材，料卷的占积率会有所不同。在ＰＬＣ程序中，可对不同厚度范围的带材设定不同的占积率，以提高控制精度。

综上所述，采用激光测速或测长的方式，可以获

２．１．２卷径计算方法二

卷径计算还可以通过安装在开卷电机轴上的光电编码器来实现。光电编码器的计数脉冲进入ＰＬＣ

得较高的控制精度。为减少设备投资，采用光电编码器计算卷材圈数的方法来进行料尾报警和料尾自动

减速控制，也是一个不错的选择。

ＳｔｒｉｐＴａｉｌＡｕｔｏｍａｔｉｃＤｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌｏｆＮｏｎ－ｒｅｖｅｒｓｉｎｇ

Ｃｏｌｄ

ＲｏｌｌｉｎｇＭｉｌｌ

（Ｌｕｏｙａｎｇ

Ｅ蟛蛐ａｎｄ

ｒｏｌｌｉｎｇ

ＬＩＨｏｎｇ－ｌｍｉ

ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓ

Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｌａｏｙａｎｇ，Ｈｅｎａｎ，４７１０３９，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂ如僵瞳：Ｔｈｅｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｔｈｉｎｋｉｎｇｏｆｓｔｒｉｐｔａｉｌａｕｔｏｍａｔｉｏｎｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｆａｃｔｏｒｓ

ｉｎｆｈ蚓咖ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ

ｎｏｎ－ｒｅｖｅｒｓｉｎｇｃｏｌｄｒｏｌｌｉｎｇｍｉｌｌ，ａｎａｌｙｚｅｓ

ｔｈｅ

ａｃｃｕｒａｃｙ，ｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｍｅｔｌｘ）ｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ

ｃｏｎｔｒｏｌ

ａｃｃｕｒａｃｙ．

确爿ｗＯ溅：ｎｏｎ－ｒｏｖｅｒｓｉｎｇＣＯＵ

（上接第５５页）

ｍｉｌｌ；ｃｏｉｌｄｉａｍｅｔｅｒ；ｌａｓｅｒｖｅｌｏｃｉｔｙｍｏｔｏｒ；ｓｔｒｉｐｔａｉｌａｕｔｏｍａｔｉｏｎｄｅｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ

Ｃｏｎｔｒｏｌ

Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ１４５０ｍｍＡｌｕｍｉｎｕｍＳｔｒｉｐＴｅｎｓｉｏｎＬｅｖｅｌｉｎｇＬｉｎｅ

ＴＡＯＹｕ－ｚｈｏｎｇ

（Ｌｕｏｙａｎｇ脚ｎ∞衄ａｎｄ

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ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＮｏｎｆｅｒｒｏｕｓＭｅｔａｌｓＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，Ｌｕｏｙａｎｇ，Ｈｅｎａｎ，４７１０３９，Ｃｈｉｎａ）

ｃｏｕｎｔｒｙ．Ｔｈｏｐａｐｏｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒ（ｘｇｘ：：ｘ羚

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ｔｈｅｐｒｉｍ：ｉｐｌｅｏｆ

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ｌｉｎｅｉｓｍｏｒｅａｎｄ

ｒｕｏｒｅ

ｗｋ｜ｅｓ，ｐｒａａｄｉｎ

ｏｕｒ

ｃｘｘ喊ｉｔｕｏｎｔｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌ

ｌｉｎｏ；ｃｏｎｔｒｏｌ

Ｋｅｙｗｏｆｄ８：ａｌｕｍｉｎｕｍｓｔｒｉｐ；ｔｅｎｓｉｏｎ

ｌｅｖｅｌｉｎｇ

ｓｙｓｔｅｍ；ｅｌ咧咖

ｓｙｓｔｅｍｏｆ

ｔｈｅ１４５０ｍｍａｌｕｍｉｎｕｍｓｔｒｉｐｔｅｎｓｉｏｎｌｅｖｅｌｉｎｇｌｉｎｅ．

万方数据