張玉軍

摘要：本文介紹了高速線材生產(chǎn)中活套控制系統(tǒng)的組成、活套量的計算模型、活套的控制運算和實際數(shù)字PID控制參數(shù)的配置方法；同時也介紹了活套掃描器的工作原理、安裝要求、以及活套掃描器對活套調(diào)節(jié)精度和穩(wěn)定性的影響；闡述了活套控制系統(tǒng)在高速線材生產(chǎn)中的重要性。

關(guān)鍵詞：活套；套量計算；活套控制；數(shù)字PID

引言

在高速線材生產(chǎn)中為保證軋出優(yōu)質(zhì)線材，其主要因素之一就是要保證預(yù)精軋各機架之間、預(yù)精軋和中軋機間以及預(yù)精軋和精軋機間實現(xiàn)無張力軋制。由于軋制速度快以及其它方面原因的影響，要完全靠兩機架本身的調(diào)速控制系統(tǒng)來保證無張力軋制而又不堆鋼是難以實現(xiàn)的。因此，在這些機架之間各設(shè)一活套控制環(huán)節(jié)，各活套控制環(huán)節(jié)通過級聯(lián)關(guān)系構(gòu)成一活套控制系統(tǒng)，保證軋件在這些機架間在有一定的套量下進行軋制，以實現(xiàn)無張力軋制的要求。

活套的型式根據(jù)工藝布置有二種。一種是水平活套，即活套構(gòu)成的平面與水平面平行，它的套的形成是靠調(diào)節(jié)相應(yīng)機架的速度自由形成或靠推套輥幫助起套，它對套量的存貯相對要大些，另一種是立活套，即活套構(gòu)成的平面與水平面垂直，立活套由推套輥幫助起套并靠推套輥支撐。一般預(yù)精軋機和中軋機之間以及預(yù)精軋機和精軋機之間采用水平活套，預(yù)精軋各機架之間采用立活套。本文是以某高速線材廠為例對活套控制系統(tǒng)加以闡述，整個活套控制系統(tǒng)由五個活套組成，三個立活套和兩個水平活套，采用逆調(diào)的方式。

1.3.實際套量檢測部分即活套掃描器。

活套調(diào)節(jié)部分主要是由PID調(diào)節(jié)器構(gòu)成，其作用是對實際套量進行調(diào)節(jié)?；钐椎倪壿嬁刂撇糠质怯糜谔幚砘钐渍{(diào)節(jié)的邏輯聯(lián)鎖關(guān)系和順序控制?；钐讙呙杵魇翘琢康臋z測元件，它的靈敏度和精度直接影響著活套控制能否正常工作。

活套控制系統(tǒng)是由全線中各活套控制環(huán)節(jié)所組成，它們之間的順序控制關(guān)系由邏輯控制部分來完成。

2.活套量的計算模型

活套量一般定義為物料活套的弧長減去此弧對應(yīng)的弦長。雖然人機接口設(shè)定的活套控制參數(shù)為活套的高度，但在活套控制系統(tǒng)中常把它轉(zhuǎn)換成套量來進行控制。下面我們來分析套量與活套高度存在什么關(guān)系。

首先我們假定活套形狀為一弓形圓弧，在控制過程中弓形圓弧的弦長為常數(shù)，弓形圓弧的弦高將隨設(shè)定高度而變化，因此形成的曲率半徑是一個變量。3.實際套量檢測部分

實際套量檢測一般都采用活套掃描器，活套掃描器直接檢測的是實際套高，需要采用上面的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換成實際套量?；钐讙呙杵魅蝿?wù)就是將套高值轉(zhuǎn)換成模擬量的電信號?；钐讙呙杵鞯木戎苯佑绊懟钐卓刂葡到y(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，為了保證精度因此選用國外進口設(shè)備?；钐讙呙杵鬟x用的是意大利達涅利公司生產(chǎn)的ID6500/W，

ID6500/W活套掃描器的工作原理：ID6500/W活套掃描器內(nèi)部主要由光學(xué)組、CCD傳感器板、邏輯板、電源板組成。光學(xué)組包括35mm/f4的成像透鏡、RG830紅外線濾波器和密封保護玻璃。CCD傳感器板由2048像素CCD陣列成像傳感器、阻抗適配器、放大器、采樣電路及信號轉(zhuǎn)換電路組成，它適合的紅外光譜范圍為850～1000mm。熱鋼通過光學(xué)透鏡在2048像素CCD陣列成像傳感器上成象，通過信號轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號，熱鋼高度變化活套掃描器的輸出信號隨著線性變化，從而通過輸出信號的變化反映熱鋼高度的變化。

檢測的高度范圍與安裝的距離有關(guān)，高度用H表示，距離用S表示，則存在如下關(guān)系：

根據(jù)要求的掃描范圍，通過上式計可算出實際的安裝距離。

4.活套控制運算

在實際活套控制中要求無靜差調(diào)節(jié)，活套調(diào)節(jié)器一般采用PID控制，并希望套量的超調(diào)量盡可能小。由于由PLC完成活套控制和調(diào)節(jié)，所以調(diào)節(jié)器采用數(shù)字PID控制算法。

數(shù)字PID控制算法是以連續(xù)系統(tǒng)的PID控制規(guī)律為基礎(chǔ)的，然后再將其數(shù)字化，寫成差分方程。

5.結(jié)論

活套控制系統(tǒng)在高速線材生產(chǎn)中起著相當(dāng)重要的作用，要保證產(chǎn)品質(zhì)量，一定要有穩(wěn)定的活套控制系統(tǒng)。本文介紹的活套控制系統(tǒng)已經(jīng)成功地在實際生產(chǎn)中應(yīng)用，現(xiàn)場實際的運行情況表明，運行穩(wěn)定，可靠性和調(diào)節(jié)精度高，用戶十分滿意，值得推廣和應(yīng)用。

參考文獻：

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