一種軋機電動和液壓組合壓下快速定位的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于冶金機械及自動化、乳制技術，尤其涉及一種乳機電動和液壓組合壓下快速定位的方法。
【背景技術】
[0002]電動壓下系統是由壓下電機通過齒輪、渦桿減速機構帶動壓下螺絲構成的，壓下動作緩慢，壓下加速度與乳制力有很大關系，同時，頻繁往復的壓下動作也會加大機械部件的磨損，其優點是壓下行程較大；液壓壓下系統是由伺服機構通過機械油路帶動活塞完成壓下動作，具有快速、準確的特點，并且與乳制壓力關系較小，但對于采用的“電動+液壓”形式的液壓系統，一般活塞的行程都較短。80年代以前建成的乳機大都采用全電動壓下方式，80年代以后新建的熱連乳機一般采用全液壓壓下方式，大部分中板乳機和改造的熱連乳機采用了 “電動+液壓”形式。
[0003]乳機壓下定位需要通過乳機自動位置控制(APC，Automatic Posit1n Control)系統來實現。APC是板帶生產過程中厚度控制的主要執行機構，從乳制力的來源上分為全電動、全液壓、電動+液壓三種。壓下電機一般安裝于乳機頂部平臺，通過壓下螺絲作用于上輥系，通過調節上輥系位置而改變乳機輥縫。而液壓缸安裝分為下置式和上置式，下置式是指安裝于下支撐輥軸承座以下的位置，通過調節下輥系位置而改變乳機輥縫；上置式是指安裝于上支撐輥軸承座以上的位置，通過調節上輥系位置而改變乳機輥縫。相對而言，上置式液壓缸工作環境比較干凈，檢修方便，液壓缸動作對乳制標高沒有影響，但液壓管路長，不利于液壓系統穩定；而下置式液壓缸工作環境比較惡劣，檢修麻煩，液壓缸動作對乳制標高有影響，液壓管路短，有利于液壓系統穩定。目前，歐美的乳機多采用上置式，日本的多采用下置式。
[0004]電動+液壓組合壓下多用于中厚板乳機及熱連乳粗乳機等需要大幅壓下的乳制場合，此類乳機一般需要進行多道次往復乳制，根據需要從幾個道次到二十幾個道次均有可能，因此，乳機壓下的快速定位能節約每一道次的整體乳制時間，加快乳制節奏，保持板帶溫度，提高產品性能和產量。
[0005]對于具有電動+液壓組合壓下的乳機，傳統的輥縫控制方法是先電動壓下動作，待其反饋值到達電動輥縫目標值精度范圍內后，鎖定電動壓下，同時液壓壓下動作以補償電動輥縫與乳機輥縫之間的偏差。即存在一個電動壓下在前、液壓壓下在后，分步動作達到乳機輥縫的過程。并且，APC系統在收到一個新的輥縫設定值時，PI控制器的輸入也采用斜坡信號，但該斜坡信號是折線形式而非曲線形式，即從當前輥縫直接以最大速度朝目標輥縫動作，待到達目標輥縫后速度直接變回0，缺少一個動作初期的加速過程(從O升到最大速度和動作末期的減速過程(從最大速度降到0)，由于慣性的存在，這種方法使APC系統運行不平穩且存在超調。
[0006]目前，國內采用電動+液壓組合壓下(或側壓)的乳機很多，相關的論文和專利也能檢索到，但涉及壓下系統快速性方面的專利和文獻卻較少。“一種粗乳立輥乳機輥縫定位的方法”(專利號CN 101979167 A)提出在立輥乳機二次定位時，如果二次設定值在一次設定值±5mm范圍內變化，貝Ij直接采用液壓缸定位；如果兩次設定值偏差超出±5mm，則采用電動側壓定位。該發明實際是在二次設定時，當設定值(指二次設定的設定值)與反饋值(指一次設定的設定值，在二次設定時已經到位)偏差小于5mm時，僅讓液壓機構執行動作，否則讓電動機構執行，該方法沒有提出電動與液壓機構同時動作，讓液壓機構實時補償電動機構的問題。“一種四輥可逆乳機零位標定和輥縫定位的方法”(專利號CN 101972779 A)提到一種組合壓下乳機快速定位標零輥縫的方法，在標零過程中，電動壓下、液壓壓下分步動作實現零位標定。太原科技大學陳海波的畢業論文“板帶乳機壓下系統自動控制系統的研究”提到由電動壓下進行輥縫粗調，液壓壓下系統負責輥縫精調；根據實際乳制生產過程，建立了較為全面的伺服液壓壓下系統的動態模型，并引用模糊PID控制技術，建立了乳機液壓壓下模糊PID控制系統。“熱連乳特殊鋼動態自適應壓下控制方法”(專利號CN 104209344A)根據精乳機架咬鋼后的0.2秒時間，對機架壓下裝置進行修正控制，來補償咬鋼給輥縫帶來的沖擊。北京科技大學的黃紹輝在論文“電動-液壓綜合AGC系統的仿真研究”中提出電動+液壓組合壓下對消除板帶厚度偏差的方法并進行了仿真，但是并未對提高壓下系統的快速性進行研究。酒泉鋼鐵公司孫曉東在論文“中厚板乳機電動及液壓組合壓下厚度控制系統”中描述了組合厚度控制實現的關鍵技術，提出了輥縫測量常見問題及解決思路，以產品質量檢測數據為依據，得出組合厚度控制系統能有效保障中厚板產品質量的結論，但未對提高壓下系統的快速性進行研究。
【發明內容】
[0007]針對乳機電動和液壓組合壓下定位速度慢的缺點，本發明提出了一種乳機電動和液壓組合壓下快速定位的方法，使液壓壓下在線動態補償電動壓下，可以達到快速定位乳機輥縫的目的。
[0008]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種乳機電動和液壓組合壓下快速定位的方法，采用液壓壓下對電動壓下優先補償，可以達到快速定位乳機輥縫的目的，所述方法具體包括以下步驟:
步驟I)確定補償量g'
步驟2)根據設備參數結合現場調試結果確定電動壓下精度△ S.'
步驟3)根據設備參數結合現場調試結果確定電動壓下最大速度最大加速度
aMM_E'
步驟4)根據設備參數結合現場調試結果確定液壓壓下最大速度Kmr JP最大加速度
aMAXjA
步驟5)定位性能驗證；
步驟6)抱閘制動。
[0009]進一步的，所述步驟I)具體為:
①防止大幅影響乳機標高，g彡5mm；
②液壓缸行程為50_，乳機零位標定時液壓缸活塞處于其動作范圍中部，即液壓缸活塞動作范圍接近±25mm，為使活塞動作時液壓缸機械特性位于正常工作范圍(一般為行程的80%)，則活塞動作范圍應為±25*80% = ±20mm,即6 20mm ； ③為了達到更快定位，S選可選范圍內的最大值。
[0010]進一步的，所述步驟5)具體為:設定乳機輥縫的值作為電動輥縫目標值，使用電動壓下PI控制器控制電動壓下朝此目標值運動，實時計算乳機輥縫設定值和電動輥縫反饋值，并將乳機輥縫設定值和電動輥縫反饋值兩數值的差值限幅到液壓壓下補償區間[-AS-]內，將此數值作為液壓輥縫目標值，同時液壓壓下PI控制器控制液壓壓下朝此目標值運動，所述電動壓下PI控制器與液壓壓下PI控制器的目標值并不直接等于輥縫目標值，而是采用斜坡信號逐漸向輥縫目標值接近的方法，同時對斜坡信號進行曲線處理。
[0011]進一步的，所述斜坡信號逐漸向輥縫目標值接近的方法為:輥縫設定值設定為Sset,則電動壓下與液壓壓下分別以最大加速度a.—a.—〃升速，電動壓下與液壓壓下分別達到最大速度K.—JP K.—〃后，保持速度，實時監測，在輥縫接近設定值時，電動壓下與液壓壓下分別以最大加速度-a.—#口 <3.〃減速，最終速度為0，輥縫平穩達到設定值SSET。
[0012]進一步的，所述步驟6)具體如下:在電動壓下動作過程中，電機抱閘打開，一旦實測乳制力大于預設乳制力4000KN，即認為乳件進入乳機機架，此時控制系統將壓下電機的速度設定置零，當速度接近抱閘速度時，電機抱閘合上。
[0013]與現有控制方法相比，本發明的主要優點在于:
1.在組合壓下乳機大幅動作時(幅度超過5_)，能顯著減少定位時間。在電動壓下動作過程中，電動壓下始終以乳機輥縫設定值作為電動輥縫目標值，而由于液壓壓下實時對電動壓下輥縫偏差進行補償，因此當電動壓下輥縫偏差在[-A g\范圍內時，實際電動+液壓輥縫卻能保持穩定在乳機輥縫設定值，相當于節省了電動輥縫從土O的時間。根據某電動+液壓組合壓下的中厚板乳機的現場記錄數據顯示，這種方法每道次能節約0.5-2秒時間(對應圖5中4到?4時間段)。
[0014]2.系統運行更加平穩。在輥縫調節時，由于PI控制器的目標值并不直接等于輥縫目標值，而是采用斜坡信號逐漸向輥縫目標值接近的方法，同時對斜坡信號進行曲線處理。這樣可以避免傳統方法由于慣性存在，使APC系統在動作和停止瞬間運行不平穩且存在超調的情況發生。
[0015]綜合以上電動+液壓組合壓下定位控制手段與發明方法，本發明提出的方法不需要增加新的設備，只需要對控制算法進行一定修改，即可改善壓下系統定位速度和穩定性，滿足乳制過程需要。
[0016]【附圖說明】:
圖1為電動壓下和液壓組合壓下乳機結構示意圖；
圖2為液壓缸工作范圍示意圖；
圖3為輥縫跟隨的斜坡函數設計方法示意圖；
圖4為組合壓下現有定位控制方法響應曲線示意圖；
圖5為組合壓下本發明快速定位控制方法響應曲線示意圖；
圖6為組合壓下本發明快速定位控制方法電動壓下沒有到位情況下乳件進入乳機響應曲線示意圖。
[0017]其中:1蝸輪蝸桿減速機；2壓下螺絲；3測壓壓頭；4上支撐輥；5上工作輥；6下工作輥；7下支撐輥；8滑板；9液壓缸；10柱塞；11蝸輪蝸桿減速機；12壓上螺絲；Μ電機；SV伺服閥；Ρ液壓栗；111液壓缸內壁；112活塞移動范圍的20% ;113零位標定后液壓輥縫的零位對應的活塞在液壓缸中的位置；114活塞移動范圍的中心位置；115活塞移動范圍的20% 壓輥縫的活塞移動最大行程；χ#/Λ液壓輥縫的活塞移動最小行程；117液壓缸活塞；118液壓缸缸體；211輥縫動作的加速度曲線；212輥縫動作的速度曲線；213輥縫動作曲線；Λ電動和液壓總輥縫，Λ電動輥縫，Λ液壓輥縫，液壓壓下補償量達到成]時刻，4電動壓下到達卻寸刻(同時也是電動+液壓壓下定位完成時刻)；?3電動壓下并沒有到位情況下乳件進入乳機時刻(壓下電機停止動作，抱閘合上)；?4電動壓下定位完成時刻(進入&土 △ 5?圍)及液壓壓下開始動作時刻，?5液壓壓下定位完成時刻。
[0018]【具體實施方式】:
為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細描述。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。