(已结束)2010-10-29-工控擂台-同步飞剪系统的原理和作用? 点击:2054 | 回复:10



饶歌

    
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发表于:2010-10-22 01:34:18
楼主

        请详细阐述同步飞剪系统的原理和作用?

 

        本周末结贴,9个最优回帖分别获得20MP、10MP、10MP、10MP、20积分、20积分、20积分、20积分、20积分!

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fuhuafeng72

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发表于:2010-10-22 07:31:15
1楼
飞剪安装在轧制作业线上用来横向剪切轧件的头、尾或将其剪切成定尺长度,在轧件运动过程中,由剪刃相对运动而将轧件切断。   在连轧钢坯车间或小型型钢车间里,它安放在轧制线的后部,将轧件切成定尺或仅切头切尾。在冷、热带钢车间的横剪机组、重剪机组、镀锌机组和镀锡机组里都配置有各种不同类型的飞剪,将带钢剪成定尺或裁成规定重量的钢卷。广泛采用飞剪有利于使轧钢生产迅速向高速化、连续化方向发展。因此,它是轧钢生产发展的重要环节之一。   定尺飞剪应该保证良好的剪切质量——定尺精确、切面整齐和较宽的定尺调节范围,同时还要有一定的剪切速度。为了满足上述要求,飞剪的结构和性能,在剪切过程中必须满足下列要求:   1.剪刃的水平速度应该等于或稍大于轧件的运动速度;   2.两个剪刃应具有最佳的剪刃间隙;   3.剪切过程中,剪刃最好作平面平移运动,即剪刃垂直于轧件的表面;   4.飞剪要按照一定的工作制度来工作,以保证定尺长度;   5.飞剪的运动构件的加速度和质量应力求最小,以减小惯性力和动负荷。

jingtao

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发表于:2010-10-22 09:06:33
2楼

  1: 飞剪控制原理
  根据轧件的速度、设定的剪切长度以及飞剪的动作特性数据,控制飞剪的起停。本飞剪为双剪刃,每次剪切,剪刃转过180度。飞剪驱动电机的速度基准由速度控制系统给出,并随轧线一起级联变化。
1.1 轧件的跟踪
  经过飞剪的轧件速度是由轧线速度控制系统根据CV50飞剪上游机架电机光电码盘检测到的转速信号,结合该机架的减速箱传动比及轧辊的工作辊径计算得出,经转换通过16位开关量输出、一路频率与速度相关的脉冲信号以及一路0-10V的模拟量信号送往CV50剪切控制PLC系统。在那里可根据需要决定选择使用那个速度基准。这样给系统的组织带来了一定的灵活性,且在某一路信号故障时,可由PLC内部程序判断并自动切换使用另一路信号。通过高速计数器,对其内部提供的1MHz频率的脉冲进行计数,并实时读取计数值,可获得控制程序在每个周期的循环时间,结合修正后的轧件速度,就能得到每个程序循环周期内轧件在飞剪区域的行程。根据飞剪前的热金属检测器HMD的检测信号,就可以对轧件的头尾进行实时跟踪。
1.2 轧件的剪切控制
  通过对轧件进行精确跟踪,根据轧线上安装的HMD信号及剪切长度设定值,启动飞剪剪切(见图2)



1)当飞剪前的热金属检测器测量到轧件头部信号时,记下此刻的轧件跟踪计数器计数值,以后将该值与轧件计数器值相比较,就能得到轧件头部到HMD的距离S,当S=L-A+H时,开始启动切头动作,制动器离合器线圈得电。其中:L为HMD到剪刃交叉点的距离。A为切头时,剪刃从启动点到交叉点时,轧件所走过的距离(即剪切提前量)。H为设定的切头长度。
2)当HMD检测到轧件尾部信号时,对轧件尾部离开HMD的距离进行跟踪计数(方法同切头)。当计数值S=L-A-T 时,开始启动切尾动作。其中:T为设定的切尾长度。A为切尾提前量。
  剪切命令发出后,通过一输出驱动装置,将动作命令分成两部分,首先使制动器电磁阀的线圈得电,断开制动器,经驱动装置上设定的延时后,离合器电磁阀线圈得电,电机驱动剪刃运动,在剪刃交叉位剪切轧件。当剪刃到达制动起始位时,剪切控制输出关闭,经驱动装置,离合器先失电,经延时,制动器失电,制动投入,最后剪刃停在零位,等待下次剪切。
  为提高剪切精度,需对每次剪切的提前量A进行实测,即计算在剪切命令发出后,从剪刃零位到剪刃交叉期间,轧件走过的距离。为防止偶然的计数误差带来的影响,可将最近若干次的测量值取平均;同时还要考虑程序运行周期对剪刃交叉点检测造成的误差,并进行补偿。
  在切头、切尾时,还需考虑剪刃在停止位的零位偏差。由于每次剪刃的停止后并不一定正好在零位上。这样,在进行头尾剪切计算时,要对相应的剪切提前量A进行修正,以便获得准确的剪切长度。
  由于不同轧制速度下,机械装置的惯性不同,停止过程所需的制动距离也就不一样,速度越快,所需的制动角度也就越大。为使剪切后,剪刃能准确停在零位,在切头、切尾时需对制动角度进行测量,即根据剪刃轴上编码器的脉冲计数值,得到从离合器制动器电磁阀线圈断电到剪刃完全停止时剪刃转过的角度,取最近若干次切头、切尾制动中测量的平均值,作为下一次切头、切尾时的制动角。
2:控制功能
  寻找零位:初始程序启动,零位找寻工作必不可少,由于编码器安装时,其零位脉冲的不确定性,在系统启动后,须确定该编码器的计数零点时剪刃位置与机械零点间的相对偏差,否则无法根据编码器的计数值来获得剪刃的物理位置,也就无法对飞剪进行控制。具体过程为:系统启动后,在机旁操作箱上按下点动开关,使飞剪以点动速度缓慢地旋转两圈以上,然后按下箱内的一个按钮,并至少保持5秒以上(目的是防止意外误操作),然后松开按钮即可。转动两圈主要是检测计数板及编码器工作是否正常。
  由于从轧线速度控制系统送来的轧件速度信号,仅是系统根据CV50前一机架电机速度反馈值,结合机械的减速比和轧辊的辊径计算得出,而随着生产的进行,轧辊在
不断磨损,工作辊径的尺寸也在发生变化,计算速度难免与实际轧件速度间存在偏差。为提高剪切精度,有必要对轧件的实际速度进行实测,以便对用于跟踪的轧件速度进行修正。测量方法如下:测量轧件头部从飞剪前HMD到飞剪后HMD(若切头功能投入,则为从剪刃交叉点到飞剪后HMD)的理论计数距离,将它与实际距离相比较,即可得到一速度修正系数。且该测量在每根轧件的头部进行,并对这一系数进行自适应修正:
(N*K+Ki)/(N+1)--->K
  其中N为测量次数(设有最大限值),Ki为本次测量值。该功能可在上位机上根据需要选择投用。
  值得一提的是它的状态和故障诊断功能,通过CPU的编程接口,配合外部安装在编程器或PC机上的专用诊断软件,可以观察到程序内部与剪切有关的重要状态信号的变化时序,可根据需要编制监测状态的清单(可以是输入输出信号,标志位或计时器的状态),发送到CPU,程序在每个循环的最后,检测这些信号的状态有无发生变化,如有变化,则把其变化后的状态及本周期的时间计数器值依次存入缓冲状态数据块,由CPU送往PC机,在屏幕上显示出来,并存入预先设置的文件中。这一功能对故障的排查很有帮助,特别是那些偶发性的故障。它可以连续监测,在故障发生后,通过打开存储状态变化的文本文件,根据故障发生的时间,检查该时间区段内各检测信号的状态有无异常,以确定故障原因。
     

二手烟头

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3楼

尽量减少剪切复制啊……

fuhuafeng72

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4楼

我看到过飞锯,主要是剪材尺寸要准确,飞锯随动要平稳,另外就是尽可能高速。

玻璃的心

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5楼
奖的也太少了点吧,也不允许剪切,把这说清楚呀我一个多钟头,划不来呀!!

雪世界

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6楼

有难度。。。。。。。。。。

djgxy

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发表于:2010-10-30 10:33:17
7楼
飞剪简介 横向剪切运动的轧件的剪切机叫飞剪.飞剪与一般剪切机一样,主要用来剪切定尺,切 头,切尾,切取式样以及处理事故等.由于飞剪在运动中进行剪切,因而飞剪的结构,调整 及控制比一般剪切机要复杂,对设计和制造的要求也更高.飞剪通常安装在连续式轧机的轧 制线上和连续式独立加工机组的作业线上.

ye_w

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8楼
这样的擂台copy的可能性非常之大

taotian

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发表于:2010-11-05 20:18:11
9楼

  2、飞剪控制系统
  2.1 工艺情况
  旋转式飞剪每旋转一圈完成一次剪切,测量辊计长脉冲码盘提供送料辊送过的带材长度情况,剪刃位置检测码盘自动定位,采用"双位置逼近----速度同步"控制方式控制飞剪剪刃加速段的速度,使得剪刃进入咬合的同时,通过的带材长度正好是需要的板材定尺,同时剪刃的水平速度分量正好和带材的速度相等,同步剪切完成后,按照"期望零点减速法"控制飞剪减速,并准确地停在上死点(高速剪切短定尺板材时,飞剪会在合适的切换点从减速切换到加速,继续下一次剪切), 从而精确地完成一次定尺剪切。图3 是飞剪速度控制相关的主要设备及系统构成图。
图3 飞剪控制相关设备及系统构成图



  2.2 工作原理
  飞剪的剪切过程主要是将铝带材沿机列方向的直线运动和剪刃的圆周运动,按工艺要求协调配合好,由于采用控制精度高的全数字直流装置控制机列的速度,所以在剪切过程中,主要是控制剪刃的运动。

图4 是剪刃的运动轨迹示意图。

X是上死点,Y点是咬合点,XY弧段是剪刃的加速段,在Y点读入测量辊的计长脉冲数,同时将剪刃脉冲和计长脉冲计数器清零及重新开始计数,为剪切下一张做准备;YZ弧段是同步段,这时剪刃在水平方向的速度分量和机列速度(也就是带材速度)保持一致,保证剪切断面的质量,并不划伤带材的表面;ZX弧段是减速段,对中长定尺的剪切,

  剪刃会在上死点X点停车等待,对短定尺的剪切,需要从减速状态平稳地转入加速状态。

图5是剪刃速度波形



  2.3 数学模型
  通过分析剪刃和带材在每一次剪切中的运动关系,根据匀变速运动方程,导出剪刃在XY加速段的速度模型为: Vr=VL-√2αΔP
  式中,Vr是剪刃速度,VL是机列速度,a是剪刃加速度,ΔP是位置偏差,其计算公式是: ΔP=(L-A)-(BO-B)
  其中,L是设定的剪切长度(转化成脉冲数),A是通过的带材实际计长脉冲数,BO是剪刃转一圈的脉冲数(由剪刃位置测量码盘脉冲当量确定的固定数),B是剪刃位置反馈的脉冲数。位置偏差值ΔP作为飞剪速度基准的一个参量,控制剪刃的运动,使剪刃到达Y点时,位置偏差减少到零,即: ΔP=(L-A)-(BO-B)=0
  由于Y点是计数的零点,而剪刃转一圈的位置反馈值是Bo,于是当剪刃运动到Y点时,有下式存在: ΔP=(L-A)-(Bo-Bo)=0
所以:L=A
  也就是实际的带材送料长度即剪切长度等于设定长度。当然在飞剪的加速过程中,(L-A)和(Bo-B)都是逐渐趋近于零的,所以位置偏差值ΔP也是逐渐趋近于零的,这就是所谓的双位置逼近。
  再看Vr,当剪刃运动到Y点时,如上所述, ΔP=0,则Vr=VL
  可见这时的剪刃速度等于机列速度,做到了两个速度的同步。所以将飞剪加速段的控制方法称为"双位置逼近-速度同步法"。
  需要注意的是:剪刃运动轨迹是圆,带材运动轨迹是直线,所以在ΔP的计算中要将两个脉冲当量统一。如图4 所示,过Y点作一条切线,假设剪刃B1在切线上的对应点为B2,即B1Y弧段=B2Y线段 ,而B就是剪刃脉冲在带材运动方向的等效脉冲值。
  从Y点开始,剪刃速度保持和机列速度相等,对带材进行剪切,当剪刃到达Z点时,飞剪进入减速段,其减速段的速度模型是: Vr=√2β(Co-Bj)
  式中,β是剪刃减加速度,Co是减速段ZX弧段的脉冲数,Bj是相对Z点为零点的剪刃位置反馈脉冲数,而当剪刃向期望的零速度点X点运动时,(Co-Bj)逐渐趋于零,则Vr 也逐渐趋于零,到达X点时,剪刃速度Vr正好等于零。这就是"期望零点减速法"。
  飞剪的启动条件是: VL=√2αΔP
  也就是,当ΔP使得上式成立时,飞剪开始进入加速。
  在短定尺剪切时,飞剪从减速向加速转换的条件是,按加速段数学模型计算的剪刃速度Vr等于减速段数学模型计算的剪刃速度Vr时,停止减速,转为加速。
  2.4 程序结构
  横切机组电气控制系统的控制程序,主要分为五部分:初始化、机列控制、飞剪控制、中断控制和设定显示。设定显示部分由主操作台内的S7-215完成,其余的均由主机架的928B完成,主程序结构如图6所示:



  中断程序主要是响应剪刃到达Y点时,IP281高速计数模板按照予设的定位中断值,触发主CPU中断。中断程序读入测量辊计长脉冲计数器的实时值,将剪刃位置脉冲计数器和计长脉冲计数器复位,同时加速段标志复位、同步段标志置位。

  

饶歌

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发表于:2010-11-08 21:51:02
10楼

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10MP获得者:fuhuafeng72              fuhuafeng72

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