冷軋機(jī)彎輥伺服系統(tǒng)控制方案

劉敬磊

摘 要

液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)通過(guò)現(xiàn)代化先進(jìn)的電液伺服控制技術(shù)，軋機(jī)正負(fù)輥通過(guò)伺服閥實(shí)現(xiàn)控制，能夠有效的滿(mǎn)足軋制帶材板型精度的要求。本文以具體的工程為實(shí)例，在闡述了冷軋機(jī)液壓彎輥伺服控制系統(tǒng)的兩種基本形式的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步闡述了相應(yīng)的控制解決方案。

【關(guān)鍵詞】液壓伺服控制 彎輥系統(tǒng) 正彎 負(fù)彎

1 液壓彎輥伺服系統(tǒng)

在原理方面，彎輥伺服系統(tǒng)對(duì)板型控制的目的是通過(guò)對(duì)輥縫形狀實(shí)現(xiàn)的。具體到液壓彎輥伺服系統(tǒng)則是以作用力于工作輥輥液端液壓缸產(chǎn)生一定的推力，此推力再向工作輥輥端軸承座上產(chǎn)生作用力，促使工作輥發(fā)生附加彎曲，進(jìn)而促使軋輥改變有效撓度最終改變輥縫形狀，以實(shí)現(xiàn)板型修正的最終目的。

液壓伺服控制系統(tǒng)的基本組成元件主要有指令輸入元件；反饋檢測(cè)元件；放大、轉(zhuǎn)換、控制元件；比較元件；液壓執(zhí)行元件和控制對(duì)象等。根據(jù)不同的分類(lèi)方式進(jìn)行分類(lèi)：

（1）以誤差信號(hào)的產(chǎn)生以及誤差信號(hào)的傳遞方式不同為劃分依據(jù)，可以劃分為三類(lèi)，其一是機(jī)械——液壓伺服控制系統(tǒng)；其二是氣動(dòng)——液壓伺服控制系統(tǒng)；其三是電氣——液壓伺服控制系統(tǒng)。

（2）以液壓控制元件的不同作為劃分依據(jù)，則可以劃分為兩類(lèi)，其一是閥控系統(tǒng)；其二是泵控系統(tǒng)；

（3）以被控制物理量不同為依據(jù)可以劃分為以下幾種，其一是位置伺服控制系統(tǒng)；其二是力伺服控制系統(tǒng)；其三則是速度伺服控制系統(tǒng)。

在工程實(shí)踐中我們選用了新一代的伺服閥，該閥動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，具有很強(qiáng)的抗污染能力，很高的控制精度，這樣就能夠保證工作的可靠性和系統(tǒng)響應(yīng)速度、穩(wěn)定性和高精度的要求。此外，檢測(cè)精度很大程度上控制了控制精度，因此，在實(shí)踐工作中，對(duì)于伺服系統(tǒng)而言，在壓力檢測(cè)方面采用了HYDAC公司的壓力傳感器。

2 彎輥伺服控制系統(tǒng)的兩種組成方式

在組成方式方面，作為典型的液壓伺服控制系統(tǒng)的液壓彎輥控制系統(tǒng)可以進(jìn)行兩種方式的劃分，其一是手動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)；其二是自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在手動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)方式中，彎輥力的大小給定靈活，主要是通過(guò)操作者根據(jù)觀測(cè)板型、計(jì)算或者操作板型的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)定的，不需要任何主控量或者干擾量的反饋調(diào)節(jié)。而在采用自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中則是通過(guò)傳感器檢測(cè)出彎輥力的變化，進(jìn)而向計(jì)算機(jī)反饋，再通過(guò)計(jì)算調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)壓力。

對(duì)于鋁冷軋機(jī)而言，彎輥伺服系統(tǒng)又可以劃分為兩種不同的結(jié)構(gòu)方式，其一是彎輥伺服系統(tǒng)由伺服閥控制。其二是彎輥伺服系統(tǒng)由一個(gè)伺服閥控制。

在前一種結(jié)構(gòu)方式中，正彎和負(fù)彎有各自的伺服閥控制。在軋機(jī)排放上設(shè)計(jì)了彎輥缸凸塊，并且將正彎缸置于其中，在共工作輥軸承座和凸塊之間建立了正彎輥，實(shí)現(xiàn)了在正負(fù)彎缸的數(shù)量都是八塊，實(shí)現(xiàn)了工作輥的快速換輥，減少輔助設(shè)備的時(shí)間。后一種結(jié)構(gòu)方式中，正負(fù)輥的控制都是通過(guò)一個(gè)伺服閥來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其原理就是在四個(gè)彎輥缸凸塊組中置入四個(gè)彎輥缸，并且將相應(yīng)的凸塊組中的上下凸塊中卡入上下工作輥，進(jìn)而借助于彎輥缸的伸縮控制來(lái)帶動(dòng)工作輥的動(dòng)作來(lái)控制正負(fù)彎。

3 控制功能實(shí)現(xiàn)及解決方案

作為板型控制系統(tǒng)中最基本環(huán)節(jié)的液壓彎輥，其控制回路必須具備對(duì)目標(biāo)彎輥力快速跟蹤相應(yīng)以及穩(wěn)態(tài)跟蹤精度的特點(diǎn)，才能夠保證整個(gè)板型控制系統(tǒng)的品質(zhì)，滿(mǎn)足精度要求。

3.1 正彎、負(fù)彎的控制各用一個(gè)伺服閥控制

對(duì)于正彎和負(fù)彎各用一個(gè)伺服閥進(jìn)行控制的液壓伺服系統(tǒng)而言，其控制思路主要有兩種，以下對(duì)這兩種不同的控制思路分別進(jìn)行闡述。

3.1.1第一種控制思路

這種控制思路中，正彎工作與負(fù)彎工作是不同時(shí)進(jìn)行的。也就是說(shuō)，在正彎工作過(guò)程中，正彎電磁換向閥進(jìn)入工作狀態(tài)，通過(guò)對(duì)正彎進(jìn)行調(diào)節(jié)的伺服閥來(lái)控制正彎壓力，而負(fù)彎電磁向閥則不予啟動(dòng)，不處于工作狀態(tài)，調(diào)節(jié)負(fù)彎的負(fù)彎伺服閥則是出于卸符合的狀態(tài)。相應(yīng)的，在負(fù)彎工作過(guò)程中，負(fù)彎電磁換向閥展開(kāi)工作，同時(shí)，正彎則不處于工作狀態(tài)，正彎伺服閥處于卸負(fù)荷狀態(tài)。而進(jìn)行正彎和負(fù)彎壓力切換過(guò)程中，要相應(yīng)的切換整個(gè)正彎控制工作狀態(tài)和整個(gè)負(fù)彎控制工作狀態(tài)。這主要是因?yàn)橐簤汗苈返挠鸵禾畛湟约敖⒂蛪憾夹枰ㄟ^(guò)一定的時(shí)間來(lái)進(jìn)行。而在切換正彎控制工作狀態(tài)和負(fù)彎控制工作狀態(tài)過(guò)程中有一個(gè)壓力波動(dòng)會(huì)出現(xiàn)。

3.1.2第二種控制思路

在第二種控制思路中，正彎液壓閥和負(fù)彎液壓閥在彎輥工作過(guò)程中是同時(shí)展開(kāi)工作，進(jìn)而工作狀態(tài)的。在這個(gè)時(shí)候，將彎輥壓力設(shè)定為-100%--100%，如果給定壓力是0，我們假設(shè)彎輥系統(tǒng)的最大工作壓力是14MPa，正彎工作壓力和負(fù)彎工作壓力都可以控制最低1MPa。在給定彎輥壓力為負(fù)值的情況下，在負(fù)彎壓力為1MPa的基礎(chǔ)上進(jìn)行負(fù)彎壓力的調(diào)整，此時(shí)正彎壓力也是保持在1MPa。系統(tǒng)分析，就是在彎輥系統(tǒng)工作時(shí)，正彎和負(fù)彎都處于伺服工作狀態(tài)，兩者同時(shí)處于同一種狀態(tài)能夠保證軋制過(guò)程中進(jìn)行正彎控制和負(fù)彎控制切換時(shí)壓力的平穩(wěn)過(guò)渡。

通過(guò)對(duì)第一種和第二種控制思路的比較分析，可以看出，第二種思路顯然可以更好的保證在軋制過(guò)程中彎輥控制帶材板型的需要。

3.2 正負(fù)彎僅用一個(gè)伺服閥實(shí)現(xiàn)控制

在正負(fù)彎僅用一個(gè)伺服閥進(jìn)行控制的模式中用同一個(gè)彎輥控制正彎和負(fù)彎，在切換正彎控制和負(fù)彎控制過(guò)程中就不需要考慮到油液填充和建立油壓的持續(xù)的時(shí)間問(wèn)題。但是，從另一方面說(shuō)，這種控制模式也存在一些新的問(wèn)題，舉個(gè)例子說(shuō)，就是在伺服控制不當(dāng)?shù)那闆r下，彎輥壓力在某一個(gè)壓力范圍內(nèi)可能會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)工作跳動(dòng)得厲害，影響正常工作。

這種問(wèn)題的解決辦法：由于用一個(gè)彎輥液壓缸控制正彎和負(fù)彎，彎輥液壓缸在工作時(shí)有剛腔和無(wú)桿腔的壓力反饋和軋機(jī)彎壓力給定的關(guān)系，這樣就能夠解決上述問(wèn)題了。

4 結(jié)論

鋁冷軋機(jī)是將熱軋鋁卷在通過(guò)了眾多道次的軋制之后成為符合規(guī)定厚度公差和符合規(guī)定平直度要求的鋁薄卷帶的設(shè)備，是冶煉行業(yè)常用的設(shè)備之一。另外，板型則是考核鋁板帶材質(zhì)質(zhì)量體系中至關(guān)重要的指標(biāo)。只有充分理解并熟悉了彎輥伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和控制思路，才能夠更好的實(shí)現(xiàn)控制的目的，以滿(mǎn)足生產(chǎn)處高品質(zhì)、高精度的產(chǎn)品的需求。

參考文獻(xiàn)

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[2]賈春玉，趙炳利，宗家富，于鳳芹.模糊邏輯控制器應(yīng)用于四輥冷軋機(jī)液壓彎輥系統(tǒng)的研究[J].中國(guó)機(jī)械工程，2012.14.

作者單位

秦皇島凱鴻科技有限公司 河北省秦皇島市 066000endprint