純拉伸機組的特點及控制理論

摘 要：通過對純拉伸機列的設備結構和控制結構概述，重點介紹該機列的張力控制和速度控制兩個主要控制系統，闡述該機列先進性和高精度性，同時提出機列重要數據的標準化的必要。

關鍵詞：純拉伸；延伸率；標準化；FM458；S120

中圖分類號：TG333.23 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-02

隨著鋁加工行業不斷成熟，鋁板帶材應用越來越廣，鋁加工企業的競爭也越來越激烈，鋁加工設備的水平也在不斷的提高。但相比較于先進國家的設備，國內制造水平相對低下，不僅加工制造設備精度不夠，控制理論相對單薄，控制思想不夠全面，不能滿足各種生產工況，長期適應性較差。所以為提高企業效益，增強競爭力，國內很多鋁加工企業積極引進國外先進設備，吸收國外先進制造和控制水平。就我司也引進不少進口先進設備，為更好發揮先進設備的性能，對設備的工作原理，控制理論和設計理念進行深入研究。

一、純拉伸設備概述

（一）設備工作機理。本文主要是針對我司引進的德國先進設備純拉伸機組的獨有特點和控制理論進行分析。純拉伸機組作為BWG獨有設計理念設備，專門針對高精度要求的PS板。純拉伸機組與拉彎矯直機有著異曲同工之效，其最終目的都是：通過對不良板型的帶材施加合理的材料屈服極限應力，將不良板型帶材的同一寬度上縱向長短纖維同時產生一定的塑性變形，在去除應力后，帶材的同一寬度上的縱向纖維長度和內應力變的更加均勻，且應力方向一致，從而達到改善帶材的板型。但由于普通的拉彎矯直機組中矯直單元制約，生產高精PS板容易產生烙傷和坑點等嚴重的質量問題。而純拉伸機組的純拉伸結構正好可以消除這種弊端[2]。

圖1 純拉伸工藝流程圖

（二）設備概述：從圖1純拉伸工藝流程圖來介紹設備的主要幾個部位。純拉伸因其由輥徑大小不均，驅動配置精密復雜的10根S張力輥通過純張力拉伸矯直帶材板型而得名。10根S輥中有一根液壓膨脹收縮輥用來補償板型，有效提高板型精度，調整來料的中凸度。機械結構獨特，而且其控制過程通過實際張力檢測傳感器實時檢測每個區的真實張力，實現閉環控制，保證生產過程中每個環節的可靠和穩定。此外該機組的清洗系統也有其獨特的研究，由立式穿輥方式形成三個堿洗區和三個噴淋區，通過特殊堿液配置的清洗液和噴洗水量及噴淋角度的不同，板材表面的清潔度逐級遞增，清潔度遠遠高過普通清洗系統清洗的效果。該機組的帶材粘結站也是巧妙之極，通常設備的帶材粘結是通過縫合機縫合，或則焊機縫合，但其都不適合薄料，而且由于這些粘結出來的結點在穿帶過程中對輥道都有很大的傷害。而該機組帶材粘結結構是有一個可上下升降并且長短伸縮的導板，還有一個帶有切帶頭刀的真空板，每生產完一卷后，通過真空板上的刀將帶尾切除，而后真空板將其帶尾吸附，導板升起伸出，將貼好雙面膠帶新卷接送到真空板下方的導板上，而后真空板壓下，將前后卷材頭部抽空吸附粘結，完成無縫粘帶。

再之就是這個機組的圓盤剪機構，圓盤剪前后配有兩根導向輥，將帶材輸送到圓盤剪處，并穿過。圓盤剪靠其前面部分張緊輥和后面張力輥形成的張力，通過圓盤刀軸高于帶材運行的旋轉速度，對通過的帶材進行多余邊部剪切。同時在出廢邊側安裝有廢邊導向槽，之后一套碎廢邊和抽吸輸送碎廢邊機構。為實現自動切邊提供了完整且高精度的硬件設施。

二、設備電氣控制原理

三、主要控制系統

作為現代世界上先進的設備，純拉伸以其高精度且全自動化控制而出名。設備的機構設計完善且巧妙。全自動化控制的實現主要有先進現代的電氣硬件和控制理論實現。在控制系統上，整個機列圍繞兩個控制系統展開到各個具體的每個動作，張力控制和速度控制。該機列張力控制的先進性在于它引進了張力計，通過一個閉環系統，準確無誤的測量并計算出每段帶材的實時張力，對于生產高精度的PS板來說是非常重要的。從圖2張力閉環控制系統圖可以看出，根據工藝員給出帶材所需張力F，傳給機列，機列的電氣控制系統PLC和FM458就可以計算出每個輥電機需要輸出的轉矩T，而后通過輥上的張力計TM，可以檢測到輥上帶材的實時張力，而后回饋給控制系統PLC和FM458進行閉環控制。

四、結束語

該機列的精度很高，但由于其獨特設計，能否充分發揮設備的先進性和高精度性，需要對設備的功能透徹理解。HMI操作系統中給定的參數，如張力設定值和延伸率的設定值針對不同的合金規格和板型是不一樣的，通過大量的生產經驗和數據統計以及控制理論的結合，將這些值標準化不僅可以提高產品質量也可以提高生產效率，這是該機列今后需要重點研究的。

參考文獻：

[1]彭建東.AWC型圓盤剪的國產化[J].江蘇冶金，2008.

[2]戴有濤.拉彎矯直機組的特點與應用[J].輕合金加工技術，2001.

[3]劉啟森.彈塑性拉伸彎曲矯直理論及其應用[J].重型機械，1982.

[4]張云川.輥式矯直時帶材變形的研究[J].重型機械，1988.

[作者簡介] 許日云（1982-），女，福建閩清人，本科，技術員，工程師，研究方向：自動化。