[发明专利]高速线材轧机吐丝机头部定位的自动控制技术

说明书

一、所属技术领域：

属于自动控制技术领域，涉及高速线材轧机吐丝机头部定位的自动化控制技术。

二、背景技术：

我厂的主要产品之一是高速线材，根据实际生产统计和对生产操作人员调查，在以往生产过程中，吐丝机每吐出3至5卷线材，就有1卷线材的头部栽到斯太尔摩辊道的辊缝之间，当严重乱卷时，在辊道上会产生堆积，使下一根线材（2吨/根钢）无法进入吐丝机，为此，必须立即进行飞剪剪切碎断，并且每班在吐丝机后的斯太尔摩辊道和第一组风冷辊道处，安排专人对线材头部进行剪废和整理，每卷剪废1至4圈。这样一来，不仅增强了生产工人的劳动强度，降低了劳动生产率，而且严重影响了产品的合格率，增加了废品率。

高速线材轧机吐丝机中的吐丝管是由一种螺旋型结构和螺线管组成。吐丝机工作时，螺线管作高速旋转，当轧件从精轧机出来进入吐丝机时，吐丝机的吐丝管作高速旋转，轧件经过吐丝机后，变为圆形线材落到斯太尔摩辊道上。

由于高速线材的斯太尔摩辊道是由许多圆形辊子并排安装而成，辊子之间有一定间隙，当成品线材经过吐丝机时，线材头部经常栽到斯太尔摩辊道的辊缝之间，造成第1段辊道卡线，使传动电机过负荷跳闸，同时造成成品线材在斯太尔摩辊道上乱卷，导致产生大量的剪废品。

三．发明内容：

本发明的目的是公开高速线材轧机吐丝机头部定位的自动化控制技术，以减少废品率，增加产品合格率，降低工人劳动强度，提高劳动生产率。

本发明要解决以上技术问题的技术方案是：利用成熟的电子自动控制技术，对高速线材轧机的吐丝机头部定位进行自动控制，引进西门子的S7-CFC（Continuous Function Chart）语言即连续功能图，以此来自动生成程序，利用该软件强大的预制程序库和标准块，以及其具有的PLC元素（例如：输入/输出、定时器、计数器、符号表等）和图形化编程语言的特性，开发高速线材轧机吐丝机头部自动定位的过程控制和系统工程技术。

本发明的技术方案是这样实现的，该系统硬件为引进的国外产品，由一个PLC、一个HMI操作面板、T400模板、高速计数模块HSC、热金属检测器和接近开关以及过程监视系统组成。 只需要从现场接入热金属检测器、接近开关信号、吐丝机码盘信号到T400模板和精轧机前飞剪控制系统新增加的高速计数模块HSC，使飞剪延时剪切控制来对吐丝角度的粗调，通过程序控制产生吐丝机附加的速度给定信号，叠加到当前速度给定上，通过一段时间的提速，使吐丝机吐出的线材头部位置达到设定角度位置，起到微调的作用，这样二者结合的自动控制方式，使吐丝机的头部定位更加精确可靠，即完成头部定位功能。

核心技术全部采用软件，从三个部分来实现：

当吐丝机前热金属检测器检测到钢的头部到来时，必须完成三个计算：首先，通过码盘读出吐丝机当前所处的位置；其次，当第一支轧件头部到达飞剪前的热金属检测器H1时，PLC采样当时吐丝管口的角度值是否在±60度范围内，并根据这个角度值和新的角度工艺设定值及吐丝管口的旋转速度计算出飞剪校正的延时时间值，将这个值与飞剪剪切时间相加就得到了飞剪的起动时间。第三，当精轧机前飞剪剪切后的轧件头部到达热金属检测器H4时，程序根据轧线出口线速度自动计算出吐丝时吐丝管口在±60度范围内的角度值，通过与工艺设定位置值相比较，计算出吐丝机需要改变的速度量，然后通过改变吐丝机传动装置的速度给定值来调节电动机转速，进一步修正精轧机前飞剪延时剪切后仍存在的角度误差。自动计算并控制吐丝机速度使其达到位置偏差即可。见图4所示。

吐丝机自动工作程序见框图（图3所示）。

改造成吐丝机定位自动控制后，轧件头部按给定位置（角度）从吐丝机管出来的情况：

综合成材率提高了0.20%，综合合格率提高了0.20%，综合中废率下降了0.12% 。

吐丝机头部自动定位控制技术的实现，达到了预期的效果，在Φ10mm及以上高线产品的应用中效果显著。

吐丝机吐出的线卷整齐地落到斯太尔摩辊道上，使生产顺利进行，每年可增加经济效益约 481.5万元。

四．附图说明：

图1是吐丝机管口的旋转轨迹图。

图2是HMI操作面板实景图。

图3是吐丝机自动工作程序框图。

图4是工艺控制流程示意图。

图中H-热金属检测器、2-飞剪、3-精轧机、4-水箱、5-吐丝机、6-电动机、7-增量型码盘、8-接近开关、9-T400模块、10-变频调速系统、HSC-高速计数模块、PLC-单板机。