[发明专利]一种基于PID主辅双闭环纠偏控制系统

说明书

本发明涉及一种基于PID主辅双闭环纠偏控制系统，属于冶金机械设备自动化检测与控制技术领域。本发明包括互相连接的主控制系统和辅助控制系统，主控制系统包括用于实时检测铝板带的实际位置的红外传感器、实时采集并处理数据的数据采集单元、进行偏差计算的控制器单元和接受控制信号的执行机构；辅助控制系统包括用于检测开卷机减速机底座位置的光栅尺和用于计数的计数采集单元。本发明采用双闭环控制，相比于现有的单闭环控制系统，可有效地提高了铝板带在轧机入口的纠偏精度、系统的稳定性和精确性。

技术领域

本发明属于冶金机械设备自动化检测与控制技术领域，具体涉及一种基于PID主辅双闭环纠偏控制系统，是一种在线检测装置，适用于铝箔轧制过程铝板带纠偏的在线控制。

背景技术

铝箔的轧制属精密轧制，质量和产量受各种因素的影响十分敏感。在铝箔的冷轧生产过程中，由于来料铝卷的差异、辊面粗糙度不同、运送辊轴向不平行以及铝板带张力的波动等原因，导致铝板带横向跑偏。铝板带跑偏会造成铝卷不能整齐的卷曲，影响轧制生产效率，甚至造成断带损坏轧机设备。

因此，为了保证生产线高速、安全的运行，有必要安装纠偏装置。目前，多数纠偏系统采用PLC控制，相比于工控机控制，成本较高，而随着电子技术的发展，高性能的单片机完全可以满足铝板带纠偏系统的需求，并且系统控制灵活，成本低。其次，现有纠偏系统多数仅根据铝板带检测的位置，来控制执行机构，容易出现液压缸压力不足，响应速度慢等现象，影响系统的稳定与精度，最终影响生产效率。。

发明内容

本发明的目的在于克服现有纠偏装置存在的上述缺陷，提出了一种基于PID主辅双闭环纠偏控制系统，采用双闭环控制，使纠偏系统稳定、快速、精确，保证了铝箔轧制生产线高速、安全运行。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种基于PID主辅双闭环纠偏控制系统，包括主控制系统和辅助控制系统，辅助控制系统与主控制系统连接；主控制系统包括：

红外传感器，实时检测铝板带的实际位置并输出实际位置的检测信号；

数据采集单元，其输入端与红外传感器的输出端连接，用于实时采集并处理红外传感器的检测信号；

控制器单元，其输入端连接数据采集单元和辅助控制系统，用于对铝板带的实际位置与设定值进行偏差计算，得到铝板带偏差量，控制器单元处理后的铝板带偏差量作为辅助控制系统的补偿量；

与控制器单元连接的执行机构，执行机构包括依次连接的伺服阀和液压缸，伺服阀与控制单元输出端连接，根据控制器单元输出的控制信号进行相应动作；

辅助控制系统包括：

光栅尺，用于检测开卷机减速机底座的位置并输出其检测到的开卷机减速机底座的位置信号；

计数采集单元，其输入端与光栅尺的输出端连接，其输出端与控制器单元输入端连接；计数采集单元用于计数并将其计数结果传递给控制器单元，计数结果与设定值进行比对后并与主控制系统中得出的铝板带偏差量经控制器单元计算得出系统的输出控制量，同时控制器单元判断主控制系统中的铝板带偏差量是否改变，控制单元输出控制信号给执行机构；

还包括与主控制系统及辅助控制系统的供电单元，供电单元分别为主控制系统和辅助控制系统供电。

进一步地，红外传感器采用两对对射式红外传感器以测量铝板带两侧的实际位置。

进一步地，数据采集单元采用AC6021数据采集卡，进行红外传感器检测信号的采集和处理。

进一步地，计数采集单元采用PCL833计数板卡。

进一步地，控制器单元包括工控机和PCL728D/A转换卡，AC6021数据采集卡、PCL833计数板卡和PCL728D/A转换卡与工控机连接。