一种轧机电动和液压组合压下快速定位的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金机械及自动化、乳制技术，尤其涉及一种乳机电动和液压组合压下快速定位的方法。
【背景技术】
[0002]电动压下系统是由压下电机通过齿轮、涡杆减速机构带动压下螺丝构成的，压下动作缓慢，压下加速度与乳制力有很大关系，同时，频繁往复的压下动作也会加大机械部件的磨损，其优点是压下行程较大；液压压下系统是由伺服机构通过机械油路带动活塞完成压下动作，具有快速、准确的特点，并且与乳制压力关系较小，但对于采用的“电动+液压”形式的液压系统，一般活塞的行程都较短。80年代以前建成的乳机大都采用全电动压下方式，80年代以后新建的热连乳机一般采用全液压压下方式，大部分中板乳机和改造的热连乳机采用了 “电动+液压”形式。
[0003]乳机压下定位需要通过乳机自动位置控制(APC，Automatic Posit1n Control)系统来实现。APC是板带生产过程中厚度控制的主要执行机构，从乳制力的来源上分为全电动、全液压、电动+液压三种。压下电机一般安装于乳机顶部平台，通过压下螺丝作用于上辊系，通过调节上辊系位置而改变乳机辊缝。而液压缸安装分为下置式和上置式，下置式是指安装于下支撑辊轴承座以下的位置，通过调节下辊系位置而改变乳机辊缝；上置式是指安装于上支撑辊轴承座以上的位置，通过调节上辊系位置而改变乳机辊缝。相对而言，上置式液压缸工作环境比较干净，检修方便，液压缸动作对乳制标高没有影响，但液压管路长，不利于液压系统稳定；而下置式液压缸工作环境比较恶劣，检修麻烦，液压缸动作对乳制标高有影响，液压管路短，有利于液压系统稳定。目前，欧美的乳机多采用上置式，日本的多采用下置式。
[0004]电动+液压组合压下多用于中厚板乳机及热连乳粗乳机等需要大幅压下的乳制场合，此类乳机一般需要进行多道次往复乳制，根据需要从几个道次到二十几个道次均有可能，因此，乳机压下的快速定位能节约每一道次的整体乳制时间，加快乳制节奏，保持板带温度，提高产品性能和产量。
[0005]对于具有电动+液压组合压下的乳机，传统的辊缝控制方法是先电动压下动作，待其反馈值到达电动辊缝目标值精度范围内后，锁定电动压下，同时液压压下动作以补偿电动辊缝与乳机辊缝之间的偏差。即存在一个电动压下在前、液压压下在后，分步动作达到乳机辊缝的过程。并且，APC系统在收到一个新的辊缝设定值时，PI控制器的输入也采用斜坡信号，但该斜坡信号是折线形式而非曲线形式，即从当前辊缝直接以最大速度朝目标辊缝动作，待到达目标辊缝后速度直接变回0，缺少一个动作初期的加速过程(从O升到最大速度和动作末期的减速过程(从最大速度降到0)，由于惯性的存在，这种方法使APC系统运行不平稳且存在超调。
[0006]目前，国内采用电动+液压组合压下(或侧压)的乳机很多，相关的论文和专利也能检索到，但涉及压下系统快速性方面的专利和文献却较少。“一种粗乳立辊乳机辊缝定位的方法”(专利号CN 101979167 A)提出在立辊乳机二次定位时，如果二次设定值在一次设定值±5mm范围内变化，贝Ij直接采用液压缸定位；如果两次设定值偏差超出±5mm，则采用电动侧压定位。该发明实际是在二次设定时，当设定值(指二次设定的设定值)与反馈值(指一次设定的设定值，在二次设定时已经到位)偏差小于5mm时，仅让液压机构执行动作，否则让电动机构执行，该方法没有提出电动与液压机构同时动作，让液压机构实时补偿电动机构的问题。“一种四辊可逆乳机零位标定和辊缝定位的方法”(专利号CN 101972779 A)提到一种组合压下乳机快速定位标零辊缝的方法，在标零过程中，电动压下、液压压下分步动作实现零位标定。太原科技大学陈海波的毕业论文“板带乳机压下系统自动控制系统的研究”提到由电动压下进行辊缝粗调，液压压下系统负责辊缝精调；根据实际乳制生产过程，建立了较为全面的伺服液压压下系统的动态模型，并引用模糊PID控制技术，建立了乳机液压压下模糊PID控制系统。“热连乳特殊钢动态自适应压下控制方法”(专利号CN 104209344A)根据精乳机架咬钢后的0.2秒时间，对机架压下装置进行修正控制，来补偿咬钢给辊缝带来的冲击。北京科技大学的黄绍辉在论文“电动-液压综合AGC系统的仿真研究”中提出电动+液压组合压下对消除板带厚度偏差的方法并进行了仿真，但是并未对提高压下系统的快速性进行研究。酒泉钢铁公司孙晓东在论文“中厚板乳机电动及液压组合压下厚度控制系统”中描述了组合厚度控制实现的关键技术，提出了辊缝测量常见问题及解决思路，以产品质量检测数据为依据，得出组合厚度控制系统能有效保障中厚板产品质量的结论，但未对提高压下系统的快速性进行研究。
【发明内容】
[0007]针对乳机电动和液压组合压下定位速度慢的缺点，本发明提出了一种乳机电动和液压组合压下快速定位的方法，使液压压下在线动态补偿电动压下，可以达到快速定位乳机辊缝的目的。
[0008]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种乳机电动和液压组合压下快速定位的方法，采用液压压下对电动压下优先补偿，可以达到快速定位乳机辊缝的目的，所述方法具体包括以下步骤:
步骤I)确定补偿量g'
步骤2)根据设备参数结合现场调试结果确定电动压下精度△ S.'
步骤3)根据设备参数结合现场调试结果确定电动压下最大速度最大加速度
aMM_E'
步骤4)根据设备参数结合现场调试结果确定液压压下最大速度Kmr JP最大加速度
aMAXjA
步骤5)定位性能验证；
步骤6)抱闸制动。
[0009]进一步的，所述步骤I)具体为:
①防止大幅影响乳机标高，g彡5mm；
②液压缸行程为50_，乳机零位标定时液压缸活塞处于其动作范围中部，即液压缸活塞动作范围接近±25mm，为使活塞动作时液压缸机械特性位于正常工作范围(一般为行程的80%)，则活塞动作范围应为±25*80% = ±20mm,即6 20mm ； ③为了达到更快定位，S选可选范围内的最大值。
[0010]进一步的，所述步骤5)具体为:设定乳机辊缝的值作为电动辊缝目标值，使用电动压下PI控制器控制电动压下朝此目标值运动，实时计算乳机辊缝设定值和电动辊缝反馈值，并将乳机辊缝设定值和电动辊缝反馈值两数值的差值限幅到液压压下补偿区间[-AS-]内，将此数值作为液压辊缝目标值，同时液压压下PI控制器控制液压压下朝此目标值运动，所述电动压下PI控制器与液压压下PI控制器的目标值并不直接等于辊缝目标值，而是采用斜坡信号逐渐向辊缝目标值接近的方法，同时对斜坡信号进行曲线处理。
[0011]进一步的，所述斜坡信号逐渐向辊缝目标值接近的方法为:辊缝设定值设定为Sset,则电动压下与液压压下分别以最大加速度a.—a.—〃升速，电动压下与液压压下分别达到最大速度K.—JP K.—〃后，保持速度，实时监测，在辊缝接近设定值时，电动压下与液压压下分别以最大加速度-a.—#口 <3.〃减速，最终速度为0，辊缝平稳达到设定值SSET。
[0012]进一步的，所述步骤6)具体如下:在电动压下动作过程中，电机抱闸打开，一旦实测乳制力大于预设乳制力4000KN，即认为乳件进入乳机机架，此时控制系统将压下电机的速度设定置零，当速度接近抱闸速度时，电机抱闸合上。
[0013]与现有控制方法相比，本发明的主要优点在于:
1.在组合压下乳机大幅动作时(幅度超过5_)，能显著减少定位时间。在电动压下动作过程中，电动压下始终以乳机辊缝设定值作为电动辊缝目标值，而由于液压压下实时对电动压下辊缝偏差进行补偿，因此当电动压下辊缝偏差在[-A g\范围内时，实际电动+液压辊缝却能保持稳定在乳机辊缝设定值，相当于节省了电动辊缝从土O的时间。根据某电动+液压组合压下的中厚板乳机的现场记录数据显示，这种方法每道次能节约0.5-2秒时间(对应图5中4到?4时间段)。
[0014]2.系统运行更加平稳。在辊缝调节时，由于PI控制器的目标值并不直接等于辊缝目标值，而是采用斜坡信号逐渐向辊缝目标值接近的方法，同时对斜坡信号进行曲线处理。这样可以避免传统方法由于惯性存在，使APC系统在动作和停止瞬间运行不平稳且存在超调的情况发生。
[0015]综合以上电动+液压组合压下定位控制手段与发明方法，本发明提出的方法不需要增加新的设备，只需要对控制算法进行一定修改，即可改善压下系统定位速度和稳定性，满足乳制过程需要。
[0016]【附图说明】:
图1为电动压下和液压组合压下乳机结构示意图；
图2为液压缸工作范围示意图；
图3为辊缝跟随的斜坡函数设计方法示意图；
图4为组合压下现有定位控制方法响应曲线示意图；
图5为组合压下本发明快速定位控制方法响应曲线示意图；
图6为组合压下本发明快速定位控制方法电动压下没有到位情况下乳件进入乳机响应曲线示意图。
[0017]其中:1蜗轮蜗杆减速机；2压下螺丝；3测压压头；4上支撑辊；5上工作辊；6下工作辊；7下支撑辊；8滑板；9液压缸；10柱塞；11蜗轮蜗杆减速机；12压上螺丝；Μ电机；SV伺服阀；Ρ液压栗；111液压缸内壁；112活塞移动范围的20% ;113零位标定后液压辊缝的零位对应的活塞在液压缸中的位置；114活塞移动范围的中心位置；115活塞移动范围的20% 压辊缝的活塞移动最大行程；χ#/Λ液压辊缝的活塞移动最小行程；117液压缸活塞；118液压缸缸体；211辊缝动作的加速度曲线；212辊缝动作的速度曲线；213辊缝动作曲线；Λ电动和液压总辊缝，Λ电动辊缝，Λ液压辊缝，液压压下补偿量达到成]时刻，4电动压下到达卻寸刻(同时也是电动+液压压下定位完成时刻)；?3电动压下并没有到位情况下乳件进入乳机时刻(压下电机停止动作，抱闸合上)；?4电动压下定位完成时刻(进入&土 △ 5?围)及液压压下开始动作时刻，?5液压压下定位完成时刻。
[0018]【具体实施方式】:
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。