貝曉晟

摘 要：冷軋帶鋼卷取是冷軋生產(chǎn)的最后一道工序，卷取質(zhì)量的好壞，主要取決于卷取機(jī)張力控制的精度。本研究課題以寶鋼不銹鋼碳鋼酸洗線建設(shè)為背景，為該產(chǎn)線研究開發(fā)了一套不依賴張力檢測的間接張力控制系統(tǒng)，其張力控制精度滿足企業(yè)生產(chǎn)需要，投資成本大大低于進(jìn)口設(shè)備。

經(jīng)過研究，本課題總結(jié)出了卷取電機(jī)轉(zhuǎn)矩與帶鋼張力的對應(yīng)關(guān)系，把電機(jī)轉(zhuǎn)矩作為控制量，建立了卷取張力間接控制的數(shù)學(xué)模型。為了對電機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制，本課題還開發(fā)出了一種新型的鋼卷直徑簡便測量方法。

關(guān)鍵詞：冷軋酸洗；卷取機(jī)；間接張力控制

1卷取張力控制系統(tǒng)的基本原理

鋼帶在卷繞過程中，需要根據(jù)鋼帶的規(guī)格和材料設(shè)定不同的張力，而卷取張力控制系統(tǒng)的任務(wù)，就是在卷繞過程中，使鋼帶實際張力達(dá)到這一設(shè)定值并保持恒定，簡稱恒張力控制。

如下圖所示：S1和S2為一組張力輥，圖中可見張力卷取機(jī)的卷筒，運(yùn)行中的帶鋼不斷卷繞在卷筒上面。圖中V1為卷筒上鋼卷最外層的線速度，V2為張力輥表面帶鋼的線速度。如果我們協(xié)調(diào)控制卷取機(jī)和張力輥組的轉(zhuǎn)速，使得V1和V2不管大小如何，都有一個恒定的差值ΔV，那么卷取過程中帶鋼的張力T就是恒定的，這就是恒張力控制的基本原理。

間接張力控制就是卷取中將張力控制轉(zhuǎn)化為對其他被控對象的控制，通過控制該對象來實現(xiàn)控制張力的目的。一般選擇卷取力矩來代替張力，因為帶鋼張力是由卷取力矩產(chǎn)生的，改變力矩就能改變張力。如圖1所示，將帶鋼張力化為卷取電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩Me，就能實現(xiàn)間接張力控制。要計算系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩，還需要實時測量鋼卷的卷徑。

2卷取張力控制物理量選擇和原理

3卷取過程中的實時卷徑計算

要實現(xiàn)恒張力控制，就要進(jìn)行電樞電流Id和卷徑D的協(xié)調(diào)控制，卷取過程中卷徑是持續(xù)增加的，必須實時精確測量出鋼卷直徑值。而且隨著鋼卷直徑的變大，卷取機(jī)的轉(zhuǎn)速也必須相應(yīng)減小，這樣才能維持鋼帶線速度的恒定。卷徑測量計算精確與否，直接關(guān)系到張力控制的精度。

本課題采用一種簡單的卷徑計算方法，利用現(xiàn)有的卷取設(shè)備就能實現(xiàn)卷徑的計算，且精度可靠，算法簡單，不用添加額外設(shè)備。

上圖中的張力輥和卷取機(jī)電機(jī)都安裝有同軸的脈沖編碼器（PLG），這是目前在閉環(huán)調(diào)速領(lǐng)域中使用最為廣泛的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測元件。它安裝上通過聯(lián)軸器與電機(jī)轉(zhuǎn)子柔性連接，實現(xiàn)與電機(jī)同步旋轉(zhuǎn)，編碼器內(nèi)部的光柵碼盤旋轉(zhuǎn)一圈可以產(chǎn)生固定數(shù)量的脈沖，利用脈沖增量原理就可以方便的計算出電機(jī)的轉(zhuǎn)速。而系統(tǒng)在運(yùn)行過程中每處的帶鋼線速度是相同的，即V1=V2，張力輥的卷徑又是已知的，利用這些關(guān)系就能方便的計算出卷取機(jī)上的鋼卷卷徑。

在系統(tǒng)運(yùn)行中，只要把這一補(bǔ)償電流值加入電機(jī)的電流給定值中，就可以補(bǔ)償系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的動態(tài)轉(zhuǎn)矩。

本課題通過建模，得出了被控制量電樞電流與張力的關(guān)系，設(shè)計出了一種簡便可靠的卷徑計算測量方法，并確定了需要補(bǔ)償?shù)囊幌盗须娏髦怠?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1]崔麗敬.連續(xù)式冷軋卷取張力控制系統(tǒng)研究.河北工業(yè)大學(xué)，2009.

[2]吳金鵬.卷取機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的分析與實現(xiàn).天津理工大學(xué)，2007.