拉彎矯直機(jī)組卷取機(jī)卷徑計(jì)算方法介紹

嚴(yán)進(jìn)龍，劉貴山，李棚波

（青海平安高精鋁業(yè)有限公司，青海 海東 810600）

在拉彎矯直機(jī)組的生產(chǎn)中，開卷、卷取張力控制是必不可少的。對(duì)于卷取機(jī)來(lái)說(shuō)，能否正常工作以及卷取效果的好壞直接關(guān)系到機(jī)列正常生產(chǎn)和產(chǎn)品的質(zhì)量。在整個(gè)卷取過(guò)程中，必須以恒定的張力來(lái)卷取帶材，否則，張力偏大或偏小都有可能會(huì)導(dǎo)致塔形和錯(cuò)層的出現(xiàn)。在張力控制系統(tǒng)中，無(wú)論張力力矩的給定還是動(dòng)態(tài)補(bǔ)償力矩的計(jì)算，都需要實(shí)時(shí)卷材卷徑值，卷材卷徑值是張力控制中極為重要的參數(shù)。主要原因是由于卷取過(guò)程中卷材直徑不斷發(fā)生變化，造成卷取機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速不斷發(fā)生變化。同時(shí)，由于卷材卷徑不斷發(fā)生變化，造成系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化，因此，卷取機(jī)卷徑是卷取張力控制系統(tǒng)中非常重要的參數(shù)。

本文介紹的卷取機(jī)卷徑計(jì)算使用西門子功能模塊FM458，通過(guò)編寫CFC程序，能更好更直接的進(jìn)行卷取機(jī)卷徑的計(jì)算，同時(shí)能加快運(yùn)算速度，為設(shè)備的高精度控制提供保障。下面通過(guò)卷徑計(jì)算部分和卷徑計(jì)算邏輯控制兩個(gè)部分來(lái)介紹拉彎矯直機(jī)組卷取機(jī)卷徑計(jì)算的整個(gè)過(guò)程。

1 卷徑計(jì)算過(guò)程

1.1 卷徑計(jì)算算法

實(shí)際卷徑D=最小卷徑×機(jī)列設(shè)定速度/卷取機(jī)轉(zhuǎn)速。

1.2 卷取機(jī)卷徑計(jì)算的主要的三個(gè)計(jì)算參數(shù)

（1）機(jī)列給定的線速度。

（2）卷取機(jī)的電機(jī)編碼器反饋速度。

（3）最小卷徑為卷取機(jī)在沒有卷取帶才時(shí)的直徑。

1.3 計(jì)算過(guò)程說(shuō)明

由于我們使用的卷取機(jī)速度數(shù)據(jù)在反饋速度值瞬間變化較大，在計(jì)算過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)計(jì)算結(jié)果值變化比較大的情況，這種情況我們可以使用設(shè)定一段時(shí)間的積分塊來(lái)解決此問題，對(duì)卷取機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度進(jìn)行積分，必須同時(shí)對(duì)最小卷徑乘以機(jī)列設(shè)定速度的結(jié)果進(jìn)行同樣的積分，再行計(jì)算，這樣我們就可以得到輸出比較穩(wěn)定的結(jié)果。

雖然通過(guò)積分對(duì)于上述結(jié)果來(lái)說(shuō)得到的值比較穩(wěn)定，但是，在實(shí)際生產(chǎn)中還有其他因素影響著計(jì)算結(jié)果，為了讓結(jié)果更加穩(wěn)定，我們使用NSW功能塊和REG功能塊。

1.4 NSW功能塊和REG功能塊在程序中的使用介紹

圖1

圖1 為數(shù)字選擇開關(guān)功能：當(dāng)NSW輸入端的I為0時(shí)，Y=X1；當(dāng)NSW輸入端的I為0時(shí)，Y=X2。

通過(guò)這個(gè)選擇開關(guān)，我們?cè)O(shè)定X1輸入為Y輸出值，X2輸入為“計(jì)算后的實(shí)際卷徑D”公式的計(jì)算結(jié)果，功能塊中的輸入I取卷取機(jī)速度反饋值與零值作比較的開關(guān)量邏輯結(jié)果，作用為卷徑值保持，同時(shí)對(duì)輸出結(jié)果Y引進(jìn)REG功能塊X中。

圖2

圖2 即為REG功能塊，REG功能塊有積分、濾波等功能，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)濾波功能，屏蔽積分等功能，將REG功能塊中的參數(shù)設(shè)置如下：

NRM=100；LU=100；LL=最小卷徑；SV=輸入值；CU=0。

CD=0；CF=1；TU=1或 20000；TD=1或20000。

在程序中設(shè)置加速時(shí)間和減速時(shí)間為1或20000，但是由于CU和CD(上升和下降)都設(shè)為了0，而且CF設(shè)定為1，所以在REG功能塊中不會(huì)對(duì)輸入量做積分，同時(shí)：輸出量=輸入量，在此過(guò)程中只限制輸入量的變化率。

通過(guò)這個(gè)圖1選擇開關(guān)，我們?cè)O(shè)定X1輸入為Y輸出值，X2輸入為“計(jì)算后的實(shí)際卷徑D”公式的計(jì)算結(jié)果，同時(shí)對(duì)輸出結(jié)果Y引進(jìn)圖2的REG功能塊X中。在機(jī)列正常運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)斜坡生成器過(guò)濾以后就能輸出穩(wěn)定的卷取機(jī)卷徑。

2 卷徑計(jì)算過(guò)程中的邏輯控制

2.1 設(shè)定新的卷徑

新的卷徑值即為新的最小卷徑，有套筒時(shí)需按套筒直徑進(jìn)行計(jì)算，無(wú)套筒時(shí)按芯軸直徑計(jì)算。新的卷徑設(shè)定條件為：芯軸漲縮，只要選定新的芯軸直徑，通過(guò)芯軸漲縮這個(gè)信號(hào)就可以直接設(shè)定最小卷徑。

2.2 卷徑計(jì)算允許條件

通過(guò)總結(jié)生產(chǎn)中的出現(xiàn)的問題，卷取機(jī)卷徑不做計(jì)算的條件如下。

（1）卷取機(jī)在點(diǎn)動(dòng)模式下。（2）機(jī)列在穿帶模式下。（3）卷取機(jī)在喂送狀態(tài)。（4）當(dāng)機(jī)列速度小于1%（機(jī)列速度百分比）。

3 程序中的連鎖條件說(shuō)明

卷取機(jī)卷徑對(duì)于整個(gè)機(jī)列的正常運(yùn)轉(zhuǎn)來(lái)說(shuō)有著很重要的意義，為了能夠得到一個(gè)輸出穩(wěn)定而又準(zhǔn)確的卷徑計(jì)算結(jié)果，編程的過(guò)程中要對(duì)卷徑計(jì)算中的各個(gè)影響因素都添加進(jìn)去。特別是生產(chǎn)薄料（0.1mm～0.5mm厚），如果在拉矯機(jī)組中加裝了水清洗單元的機(jī)組開始生產(chǎn)后，在穿帶過(guò)程中的帶材由于中間有水清洗單元，這部分帶材因在水箱中的時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致帶材的腐蝕，所以在穿帶模式結(jié)束后要對(duì)這部分帶材按廢料處理，要從卷取機(jī)上卸去，對(duì)后面的帶材重新卷取如果因?yàn)槌绦蛑袥]有涉及到這部分，原本已經(jīng)卸去的卷材卷徑再次添加到后面的新卷上，會(huì)使計(jì)算出的新卷材的卷徑比正常情況下變大。由于是恒張力控制，如果卷徑變大，給定帶材的張力要相對(duì)減小，所以卷取機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩也要相對(duì)變小，如果張力減小，就會(huì)打亂整個(gè)機(jī)列的張力控制，而且還有很可能使卷材出現(xiàn)錯(cuò)層和塔形等情況。

拉彎矯直機(jī)運(yùn)用此種卷徑計(jì)算方法對(duì)機(jī)列生產(chǎn)中的大部分影響卷材卷徑計(jì)算的因素都考慮到了，通過(guò)此方法，無(wú)論在機(jī)列運(yùn)行中途設(shè)備因故障停機(jī)以及升速-保持-降速-中途停車-升速等各種原因都不會(huì)影響卷徑計(jì)算，而且能在機(jī)列穿帶模式、點(diǎn)動(dòng)模式下和卷取機(jī)喂送狀態(tài)下不進(jìn)行卷徑計(jì)算，為設(shè)備的高效率運(yùn)行提供了保障。