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(kāi)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(kāi)發(fā)

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院（系）名稱(chēng)電氣工程學(xué)院專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)自動(dòng)化學(xué)生姓名陳越學(xué)號(hào)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(gè)工藝流程的重要組成部分，入口活套通過(guò)充、放套改變活套套量，將活套小車(chē)的垂直位置變化量轉(zhuǎn)化成水平方向的長(zhǎng)度變化，以此來(lái)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(lái)建立模型仿真，通過(guò)對(duì)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(duì)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(duì)入口活套帶鋼張力控制方案作出選擇，并確定活套車(chē)位置控制以及活套車(chē)張力補(bǔ)償和慣性補(bǔ)償?shù)瓤刂品椒?。然后通過(guò)對(duì)可編程控制器控制程序的分析研究，建立出活套車(chē)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(lái)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(chē)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(gè)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(chǔ)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(dòng)作的過(guò)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(shí)，出口活套用于存儲(chǔ)從退火爐中生產(chǎn)出來(lái)的帶鋼。當(dāng)檢查臺(tái)上對(duì)帶鋼進(jìn)行檢查短時(shí)停機(jī)時(shí)，檢查活套塔用來(lái)存儲(chǔ)平整機(jī)生產(chǎn)出來(lái)的帶鋼。在穩(wěn)定運(yùn)行過(guò)程中，入口活套內(nèi)應(yīng)該是充滿(mǎn)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(chē)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(chē)的位置控制帶鋼的線速度指當(dāng)活套小車(chē)到達(dá)指定的同步位置時(shí)，活套小車(chē)的速度與工藝段速度達(dá)到同步?；钐总?chē)的速度表達(dá)式：

根據(jù)活套車(chē)的位置控制帶鋼的線速度

V1:活套車(chē)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(shí)，活套塔處于充套狀態(tài)，活套車(chē)向上移動(dòng)，套量增加；當(dāng)V1<0時(shí)，活套塔處于放套狀態(tài)，活套車(chē)向下移動(dòng)，套量減少；當(dāng)V1=0時(shí)，活套塔處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，活套車(chē)停止，套量不變?；钐椎耐轿恢檬怯冒俜?jǐn)?shù)形式表示的?；钐淄轿恢玫陌俜?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(lái)的。當(dāng)活套小車(chē)達(dá)到同步位置時(shí)，活套小車(chē)停止移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)線速度同步控制。

可用以下例子說(shuō)明一下位置控制的過(guò)程。對(duì)于入口活套而言，當(dāng)入口速度大于出口速度的時(shí)候，活套車(chē)向上運(yùn)行，到達(dá)活套塔95%的位置時(shí)，使VE=VD，V1=0，活套車(chē)的位置保持，套量不變。此時(shí)入口活套處于上同步狀態(tài)。入口自動(dòng)減速時(shí)，入口速度小于出口速度，此時(shí)，入口活套放套，活套車(chē)向下運(yùn)行，當(dāng)達(dá)到活套塔的30%位置時(shí)到達(dá)下同步位置，此時(shí)使入口速度和出口速度相等，使V1=0，活套車(chē)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(duì)活套小車(chē)的速度以及活套下部輔助輥的速度的控制會(huì)對(duì)張力有直接影響。在活套進(jìn)行充放套的過(guò)程中，活套小車(chē)沿軌道上下移動(dòng)時(shí)，活套下部帶有驅(qū)動(dòng)的輔助輥也需要配合活套小車(chē)的移動(dòng)進(jìn)行加速或減速。但對(duì)活套車(chē)以及活套下部輔助輥進(jìn)行控制的過(guò)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(chē)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(chē)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(gè)小車(chē)的簡(jiǎn)化模型，其中1#輥?zhàn)雍?#帶有電動(dòng)機(jī)為傳動(dòng)輥。2#輥?zhàn)印?#輥?zhàn)雍?#輥?zhàn)硬粠щ妱?dòng)機(jī)，為隨動(dòng)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?yè)P(yáng)機(jī)的減速比為，卷?yè)P(yáng)機(jī)的半徑為,小車(chē)的質(zhì)量為m，卷?yè)P(yáng)機(jī)的電磁力矩為T(mén)g[22]。所求：提升小車(chē)的力，卷?yè)P(yáng)機(jī)的角速度為，小車(chē)的加速度為，各個(gè)輥?zhàn)拥乃俣龋鞫螏т摰膹埩?。模型建立的詳?xì)過(guò)程如下：

1對(duì)每個(gè)輥?zhàn)恿袑?xiě)運(yùn)動(dòng)方程式：

………..2建立各個(gè)張力的計(jì)算公式：………..3建立小車(chē)的運(yùn)動(dòng)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(duì)話(huà)框輸入2000。仿真試驗(yàn)

階躍信號(hào)跳變時(shí)間為300s、幅值500即Steptime對(duì)話(huà)框輸入300，F(xiàn)inalvalue對(duì)話(huà)框輸入500。

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間700sTM1的速度變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間700sTM1的張力變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間700sTM1的張力變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間700sTM1的張力變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間700sCAR1的位置變化輸出曲線

系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)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(gè)領(lǐng)域，而對(duì)其進(jìn)行軟件開(kāi)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>