[实用新型]一种提高轧机响应速度和控制精度的控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种轧机液压压下自动控制系统，具体是说是一种 提高轧机响应速度和控制精度的控制装置。

背景技术

目前轧机液压压下自动控制系统主要采用轧机主液压缸进行控制， 轧机主液压缸位置控制的基本原理可以简单的表述为，通过油缸中活塞 的位置设定与实际位置进行PI调节，算出油缸伺服阀的开度设定，再通 过伺服阀的开度的变化控制油缸中活塞的具体位置，是一个闭环控制； 轧机主液压缸控制一般分为轧制力控制和位置控制，而目前控制系统的 轧机压下响应速度在60mS，控制精度在±6μm。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种轧机压下响应速度为40mS，控制精度 为±4μm的提高轧机响应速度和控制精度的控制装置，以克服上述的不 足。

为了实现上述目的，本实用新型由传感器和PLC(可编程逻辑控制装 置)构成，传感器和PLC之间通过工业现场总线相连接，其中PLC由目 标值输入模块、辊缝设定模块、位置设定及控制模块、监测模块和线性 位移传感器反馈值模块构成，位置设定及控制模块输出信号通过轧机主 液压缸伺服阀系统控制轧机主液压机械设备，目标值输入模块通过辊缝 设定模块与位置设定及控制模块相连，线性位移传感器反馈值模块的输 出分别与辊缝设定模块、监测模块和位置设定及控制模块相接，监测模 块的输出与辊缝设定模块相连接，其特点是：位置设定及控制模块通过 一个滤波器与轧机主液压缸伺服阀系统相连接。

上述位置设定及控制模块与滤波器之间还连接有一个帕努利方程自 适应单元。

本实用新型与现有的常规技术相比有如下有益效果：

1.由于本发明采用了目前最先进的Pentium级处理器HPC(高性能 PLC)，可以使PLC的程序轮循周期可以到达1mS，这样为计算机控制系统 响应快提供了有力的硬件保证。

2.在计算机控制系统程序中采用了不同控制区域选择不同P、I参数 的变增益PI控制法，这样做的好处在于：较常规的PI控制法而言，这种 变增益PI控制法更加灵活和实用，大大的提供整个控制系统的稳定性和 快速性。同时根据流体力学中的帕努利方程可以推算出不同液压压力下 的最佳P、I参数，使计算机系统做的最优化控制。

3.并且在数据输出步骤中，对系统输出信号(即伺服阀的电流控制 信号)进行了NOTCHFIL滤波器的处理，这样做的好处在于：有利的提供 了系统的稳定性，大大改善了系统的控制精度。因为计算机控制系统中 的位置控制算出来的阀设定值并不稳定，尤其是在阀开度设定值接近其 实际值的时候，该设定值会在一个区域内按一定频率波动。在示波器里 观察这种波动产生的波形，可以发现波形并不稳定，其频率是实变的。 虽然相邻的两个周期之间频率差异并不大，但是不同的两个相邻的周期 频率差值却变化很大。如果就这样将该设定值发给伺服阀输入端，会导 致伺服阀在反复调节，稳定不下来，从而导致伺服阀开度不停的变化， 液压缸中的活塞来回抖动不止，不能形成有效的位置控制，同时对伺服 阀和液压缸的损伤也很大。为了解决这一问题，本实用新型需要让波形 中不同的两个相邻的周期频率和峰值差值尽量保持在一个小范围内，让 其对伺服阀调节的影响减到最小。

附图说明

图1为目前控制系统框图。

图2为液压缸结构示意图。

图3为本实用新型控制系统框图。

具体实施办法

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

轧机主液压缸控制一般分为轧制力控制和位置控制，其位置控制的 油缸的行程0～245mm，本实用新型将油缸伸出到极限，即辊缝为最小时 的位置标定为0mm，将油缸缩回到极限，即辊缝为最大时的位置标定为 245mm。主液压缸“Switch On”操作时和“可控快开”时，油缸位置设 定为240mm，留有5mm的空间。

目前的控制系统通过比较系统目标值与位置传感器和压力传感器测 量值，对液压伺服系统进行闭环控制(图1)，从而到达预期控制目标。 其具体步骤如下：

a)数据采集步骤  通过位置传感器和压力传感器可以实时测量出 轧机的液压缸的实际行程和缸内压力，并转化成标准的4-20mA或0～10V 电信号便于计算机系统控制。