冷軋連續(xù)退火線機(jī)組入口活套區(qū)域帶鋼張力控制仿真軟件開發(fā)

冷軋連續(xù)退火線機(jī)組入口活套區(qū)域帶鋼的張力控制仿真軟件開發(fā)

SimulationSoftwareoftheStripTensionControloftheEntryLooperintheColdRollingContinuousAnnealingLine

院（系）名稱電氣工程學(xué)院專業(yè)名稱自動化學(xué)生姓名陳越學(xué)號070302100

指導(dǎo)教師白銳教授

冷軋連續(xù)退火機(jī)組入口活套是整個工藝流程的重要組成部分，入口活套通過充、放套改變活套套量，將活套小車的垂直位置變化量轉(zhuǎn)化成水平方向的長度變化，以此來結(jié)合入口段與工藝段的速度差異，保證工藝段的勻速穩(wěn)定運(yùn)行。所以入口活套的帶鋼張力控制的穩(wěn)定性直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量，甚至生產(chǎn)操作人員的人身安全。在本畢業(yè)設(shè)計(jì)中利用Matlab/Simulink軟件來建立模型仿真，通過對實(shí)際模型的仿真，就可以很快找到故障的原因。入口活套帶鋼張力控制對于冷軋生產(chǎn)線尤其是連續(xù)退火機(jī)組有著十分重要的意義，本文以冷軋連續(xù)退火機(jī)組的入口活套張力控制為背景，圍繞著與入口活套相關(guān)生產(chǎn)工藝流程和連續(xù)性控制內(nèi)容，對入口活套帶鋼張力控制方案作出選擇，并確定活套車位置控制以及活套車張力補(bǔ)償和慣性補(bǔ)償?shù)瓤刂品椒āＨ缓笸ㄟ^對可編程控制器控制程序的分析研究，建立出活套車張力、速度、位置等參數(shù)的數(shù)學(xué)模型，最終利用Matlab/Simulink軟件來建立模型仿真。

主要內(nèi)容1冷軋連續(xù)退火機(jī)組工藝流程2入口活套的工作原理4入口活套區(qū)域帶鋼張力模型的建立及仿真

3入口活套車的控制方案活套在生產(chǎn)線中的位置生產(chǎn)線大體分為入口段，中間段和出口段三段，配備有三個立式活套塔——入口活套塔、出口活套塔和檢查活套塔。入口活套位于清洗槽和退火爐之間，由2#張力輥和3#張力輥控制入口活套塔的入口速度和出口速度；出口活套位于退火爐和平整機(jī)之間，由6#張力輥和7#張力輥控制入口速度和出口速度；檢查活套位于平整機(jī)和出口飛剪之間，由8#張力輥和9#張力輥控制入口速度和出口速度。生產(chǎn)線整體布局圖

活套的作用

在工藝流程中，活套的主要作用就是存儲帶鋼，保證退火爐內(nèi)的帶鋼能持續(xù)不斷的運(yùn)行。在入口段，飛剪剪切，焊機(jī)焊接，月牙剪動作的過程中，入口活套向退火爐提供帶鋼。在出口段，當(dāng)平整機(jī)進(jìn)行在線換輥時，出口活套用于存儲從退火爐中生產(chǎn)出來的帶鋼。當(dāng)檢查臺上對帶鋼進(jìn)行檢查短時停機(jī)時，檢查活套塔用來存儲平整機(jī)生產(chǎn)出來的帶鋼。在穩(wěn)定運(yùn)行過程中，入口活套內(nèi)應(yīng)該是充滿帶鋼，出口活套和檢查活套應(yīng)該處于空套狀態(tài)。1冷軋連續(xù)退火機(jī)組工藝流程2入口活套的工作原理4入口活套區(qū)域帶鋼張力模型的建立及仿真

3入口活套車的控制方案入口活套的工作原理從中間速度降至低速50mpm

飛剪切除帶尾厚度超差部分

穩(wěn)定運(yùn)行前后帶鋼進(jìn)行焊接

沖出月牙

加速至最大速度650mpm

減速至中間速度

1冷軋連續(xù)退火機(jī)組工藝流程2入口活套的工作原理4入口活套區(qū)域帶鋼張力模型的建立及仿真

3入口活套的控制方案

根據(jù)活套車的位置控制帶鋼的線速度指當(dāng)活套小車到達(dá)指定的同步位置時，活套小車的速度與工藝段速度達(dá)到同步?；钐总嚨乃俣缺磉_(dá)式：

根據(jù)活套車的位置控制帶鋼的線速度

V1:活套車的速度；VE:活套塔的入口速度；VD:活套塔的出口速度；N:活套的股數(shù)；當(dāng)V1>0時，活套塔處于充套狀態(tài)，活套車向上移動，套量增加；當(dāng)V1<0時，活套塔處于放套狀態(tài)，活套車向下移動，套量減少；當(dāng)V1=0時，活套塔處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，活套車停止，套量不變?；钐椎耐轿恢檬怯冒俜?jǐn)?shù)形式表示的。活套同步位置的百分?jǐn)?shù)形式是用定的同步位置，減去下急停位置（下急停位置即LOWES的位置，設(shè)為0%的位置，再除以上急停位置（即UPES的位置，設(shè)為100%的位置）求出來的。當(dāng)活套小車達(dá)到同步位置時，活套小車停止移動，實(shí)現(xiàn)線速度同步控制。

可用以下例子說明一下位置控制的過程。對于入口活套而言，當(dāng)入口速度大于出口速度的時候，活套車向上運(yùn)行，到達(dá)活套塔95%的位置時，使VE=VD，V1=0，活套車的位置保持，套量不變。此時入口活套處于上同步狀態(tài)。入口自動減速時，入口速度小于出口速度，此時，入口活套放套，活套車向下運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到活套塔的30%位置時到達(dá)下同步位置，此時使入口速度和出口速度相等，使V1=0，活套車穩(wěn)定運(yùn)行，達(dá)到同步控制。

張力控制

活套部分張力控制的目的是為了防止帶鋼跑偏，并保持板形平直。因此，張力控制是活套控制比較重要的環(huán)節(jié)之一。如果控制不當(dāng)，帶鋼容易被拉斷。對活套小車的速度以及活套下部輔助輥的速度的控制會對張力有直接影響。在活套進(jìn)行充放套的過程中，活套小車沿軌道上下移動時，活套下部帶有驅(qū)動的輔助輥也需要配合活套小車的移動進(jìn)行加速或減速。但對活套車以及活套下部輔助輥進(jìn)行控制的過程中，需要維持張力的恒定。因此，張力也作為一種補(bǔ)償，應(yīng)加入到活套車以及活套下部輔助輥的控制環(huán)節(jié)中去。

經(jīng)換算投入到轉(zhuǎn)矩電流限幅環(huán)節(jié)（CLC）活套控制車控制框圖1冷軋連續(xù)退火機(jī)組工藝流程2入口活套的工作原理4入口活套區(qū)域帶鋼張力模型的建立及仿真

3入口活套的控制方案入口活套區(qū)域帶鋼張力模型的建立

入口活套第一個小車的簡化模型，其中1#輥?zhàn)雍?#帶有電動機(jī)為傳動輥。2#輥?zhàn)印?#輥?zhàn)雍?#輥?zhàn)硬粠щ妱訖C(jī)，為隨動輥。忽略帶鋼的自重。已知入口活套入口處速度為，出口處速度為，卷揚(yáng)機(jī)的減速比為，卷揚(yáng)機(jī)的半徑為,小車的質(zhì)量為m，卷揚(yáng)機(jī)的電磁力矩為Tg[22]。所求：提升小車的力，卷揚(yáng)機(jī)的角速度為，小車的加速度為，各個輥?zhàn)拥乃俣龋鞫螏т摰膹埩?。模型建立的詳?xì)過程如下：

1對每個輥?zhàn)恿袑戇\(yùn)動方程式：

………..2建立各個張力的計(jì)算公式：………..3建立小車的運(yùn)動方程式：………..活套控制的Matlab/Simulink執(zhí)行程序

初始張力設(shè)定為2000即Constantvalue對話框輸入2000。仿真試驗(yàn)

階躍信號跳變時間為300s、幅值500即Steptime對話框輸入300，F(xiàn)inalvalue對話框輸入500。

系統(tǒng)運(yùn)行時間700sTM1的速度變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時間700sTM1的張力變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時間700sTM1的張力變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時間700sTM1的張力變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時間700sCAR1的位置變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時間700sCAR1的速度變化輸出曲線

本文所研究的冷軋連續(xù)退火機(jī)組入口活套張力控制是冶金行業(yè)中發(fā)展迅速的一個領(lǐng)域，而對其進(jìn)行軟件開發(fā)及仿真更是一項(xiàng)及富有挑戰(zhàn)性的工作。在這里，我首先要衷心地感謝我的導(dǎo)師——白銳教授。本文從最初的選題到最終完成，論文的字里行間也處處傾透了老師的心血?；厥姿哪甓?/p>