摘 要：文章主要介紹活套控制的原理，及在鈦帶成品處理生產(chǎn)線分條線中的應(yīng)用。文章對活套進行詳細介紹，并從其背景、工藝、控制等方面具體分析，最終對其應(yīng)用效果進行了闡述。希望通過文章介紹能給相關(guān)工作人員帶來一定借鑒意義。

關(guān)鍵詞：分條線；縱剪；電氣系統(tǒng)；活套；套量；自動控制

1 概述

活套是用來協(xié)調(diào)一條生產(chǎn)線多工藝段運行速度、張力、個別工藝段停歇、工裝、工模具更換等造成運行速度不一致、張力變化，確保整個生產(chǎn)線連續(xù)不間斷運行。根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝需要，活套可分為張力活套、和自由活套。活套的控制在連續(xù)生產(chǎn)線上尤為重要，也比較復(fù)雜，有張力、速度、套量（距離）的控制，既要承接前道工序設(shè)備運行的速度和張力、工藝間歇時間，又要協(xié)調(diào)后道工序的張力和速度，確保整線連續(xù)運行，工藝穩(wěn)定，避免生產(chǎn)線運行過程中出現(xiàn)拉鋼、堆鋼，或造成生產(chǎn)線運行不連續(xù)、停車，所以要求控制系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、控制精準。文章主要介紹活套控制的原理，及在鈦帶成品處理生產(chǎn)線分條線中的應(yīng)用。

2 項目描述

2.1 背景

分條線是我廠上世紀80年代中期從美國引進的設(shè)備，電氣控制系統(tǒng)自動化水平低，備件已無法采購，需進行徹底更新，方可使用。

作為鈦帶項目配套的成品處理線，為了滿足對鈦帶成品處理工藝的要求，以及市場需求，對分條線進行了機電系統(tǒng)的改造。改造后的系統(tǒng)兼顧先進性、可靠性和經(jīng)濟實用性，完全滿足原有設(shè)備的各種功能，各種聯(lián)鎖保護齊全，增加了人機界面，同時增加故障診斷、報警和顯示功能；并對整線自動化程度進行了升級。

2.2 工藝描述

分條線主要工藝設(shè)備組成為：入口卷材小車——開卷機——夾緊輥——縱剪機——廢邊卷取機——坑式活套——拖擦張力裝置——卷取機——出口卷材小車等。

該生產(chǎn)線由是分條生產(chǎn)線，切分后的帶材為多條，由于帶材中凸值的影響，分切后的窄帶會出現(xiàn)長短不一，無法選用張力活套，只能選用自由活套，地坑式活套屬于最簡單的一種自由式活套。

該生產(chǎn)線的坑式活套，由活套臺、支撐輥、導(dǎo)槽組成，將整個機組分成開卷縱剪段和卷取段，使機組在速度控制上分成了兩個區(qū)，從而降低了控制難度和安裝難度?；钐椎奈恢迷O(shè)在縱剪機之后，能消除縱剪機與卷取機之間動態(tài)速度變化的干擾，使帶材在縱剪剪切過程中，不受縱向張力的影響，與剪刃間無相對滑動，有利于減小剪切后帶材邊緣的毛刺和劃傷。

原電氣系統(tǒng)中活套的控制是由操作人員實時觀察，手動調(diào)節(jié)的。由活套套量的調(diào)節(jié)來消除縱剪機與卷取機之間速度的偏差引起的張力對縱剪的影響；操作人員通過對活套中帶材的存儲情況的實時觀察，及時手動調(diào)節(jié)縱剪機或者卷取機的速度，來保持一定的套量。縱剪速度的頻繁波動不利于對毛刺的控制；手動調(diào)節(jié)的操作方式也影響整個分條線的速度；而且活套的套量調(diào)節(jié)范圍及套量的存儲量是有限的，當人為觀察和操作來不及或無法調(diào)節(jié)時，會發(fā)生零套量或是滿套量的情況對帶材剪切精度及表面質(zhì)量產(chǎn)生不可修復(fù)影響。

所以，在對分條線進行系統(tǒng)改造時，為了滿足對鈦帶成品處理工藝的嚴格要求，以及國內(nèi)的市場需求，特別針對活套進行了設(shè)計，在系統(tǒng)中增加了活套檢測器，代替操作人員實時監(jiān)測活套的套量，增加活套自動控制，實現(xiàn)了分條線系統(tǒng)的自動控制。

3 活套控制

3.1 分條線電控系統(tǒng)構(gòu)成

該方案自動化系統(tǒng)采用兩級系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，即基礎(chǔ)自動化級和監(jiān)控級。監(jiān)控級為人機界面HMI部分；基礎(chǔ)自動化為PLC控制部分。

調(diào)速系統(tǒng)分為，縱剪調(diào)速系統(tǒng)和重卷調(diào)速系統(tǒng)；縱剪調(diào)速系統(tǒng)和重卷調(diào)速系統(tǒng)均采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。

3.2 活套控制

關(guān)于活套套量的調(diào)整有以下兩種方式：

通過調(diào)整相鄰的上游設(shè)備速度設(shè)定和下游設(shè)備速度設(shè)定來調(diào)整活套的套量。

初始時，手動將活套套量調(diào)整至合適范圍內(nèi)后，通過套量調(diào)節(jié)器給出合適的調(diào)節(jié)閾值，當改變活套相鄰上游速度設(shè)定的時候，下游速度也會自動跟隨改變，以保持套量在一定范圍之內(nèi)；或者當活套相鄰的上下游設(shè)備速度有偏差時，通過套量調(diào)節(jié)器給出合適的調(diào)節(jié)閾值，來單獨調(diào)節(jié)上游設(shè)備速度或下游設(shè)備速度，以保持套量在一定范圍之內(nèi)。

第一種活套控制調(diào)節(jié)方式，每次調(diào)整都要分別調(diào)整相鄰兩設(shè)備的速度設(shè)定來進行，系統(tǒng)不穩(wěn)定，動態(tài)波動很大，不能自動調(diào)節(jié)，需要手動實時調(diào)節(jié)修正，誤差非常大。第二種調(diào)節(jié)方式，只需在生產(chǎn)線初始運行時，手動調(diào)整活套套量在一定的范圍后，即可實現(xiàn)系統(tǒng)動態(tài)自動調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)精度較高。

在分條線控制系統(tǒng)中采用第二種活套控制方式，將縱剪調(diào)速系統(tǒng)作為主系統(tǒng)，重卷調(diào)速系統(tǒng)作為從系統(tǒng)，通過活套套量調(diào)節(jié)器來調(diào)整從系統(tǒng)的速度，以滿足一定的套量的要求，保持系統(tǒng)的動態(tài)平衡。當縱剪速度與重卷速度偏差而引起套量減少時，保持縱剪速度不變，通過套量調(diào)節(jié)器給定一個負偏差閾值于重卷調(diào)速系統(tǒng)，降低重卷速度，使得套量增加；當套量增多時，同樣縱剪速度不變，通過套量調(diào)節(jié)器給定一個正偏差閾值于重卷調(diào)速系統(tǒng)，提高重卷速度，使得套量減少。當縱剪速度變化時，因速度變化而引起活套套量的變化，活套套量調(diào)節(jié)器通過給定調(diào)節(jié)重卷系統(tǒng)，從而使重卷系統(tǒng)的速度變化跟隨縱剪系統(tǒng)的變化，維持套量的在一定的范圍內(nèi)。該調(diào)節(jié)系統(tǒng)響應(yīng)慢，整個分條線的運行過程將是不斷的緩慢動態(tài)調(diào)節(jié)的過程；但是該系統(tǒng)以縱剪調(diào)速系統(tǒng)為主，速度的調(diào)節(jié)只針對重卷系統(tǒng)進行緩慢的調(diào)節(jié)，整個系統(tǒng)相對比較穩(wěn)定。該控制系統(tǒng)，活套相鄰的縱剪和重卷的速度控制都是獨立的，均是雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，保證了每個獨立系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

在活套中有三個活套高度傳感器，分別位于活套的上部、中部和下部。在開始剪切充套時，設(shè)定好生產(chǎn)線速度，選擇系統(tǒng)自動運行方式即活套自動控制方式，生產(chǎn)線開始自動運行，活套上部和下部的傳感器就會依據(jù)感應(yīng)的信號對活套套量進行自動調(diào)整，通過套量調(diào)節(jié)器調(diào)整重卷系統(tǒng)速度使得活套套量始終保持在中部傳感器位置附近。

鈦帶經(jīng)過縱剪之后，會被剪切為多達20條的寬度較窄（min.27mm）的帶材，這些窄的帶材經(jīng)過活套時，在運行中會產(chǎn)生輕微的抖動，或者由于剪切過程中內(nèi)應(yīng)力的釋放產(chǎn)生的帶材扭曲，使得帶材表面反射的光線閃爍不定，會引起光電傳感器的誤動作。這種誤動作對初始充套過程影響較大，而當套量儲存達到一定量時，由于帶材自身重力的作用使得帶材在運行中變得相對比較平穩(wěn)，表面光線不再閃爍不定。一般情況下，活套的套量儲存在中部傳感器附近，帶材運行相對平穩(wěn)。為了防止活套傳感器的的誤動作，在初始儲套時，當鈦帶經(jīng)過上部傳感器時，套量調(diào)節(jié)不動作，重卷速度不變；當鈦帶在繼續(xù)儲存中經(jīng)過中部傳感器時，套量調(diào)節(jié)依舊不動作，重卷速度不變；當鈦帶在儲存過程中到達下部傳感器時，套量調(diào)節(jié)動作，重卷速度提高；重卷速度提高后，活套套量減少，當套量減少至中部傳感器時，套量調(diào)節(jié)動作，重卷速度恢復(fù)正常。

另外，對活套套量調(diào)節(jié)功能投入的閾值也可根據(jù)生產(chǎn)實際情況進行修改，使活套控制功能在調(diào)節(jié)能力上得到改善。

4 應(yīng)用效果

將活套控制應(yīng)用于分條線，提高了分條線的自動控制水平，使得系統(tǒng)易于操作，并且提高了整線的運行速度；消除了活套的人為調(diào)節(jié)引起的頻繁的速度大幅波動，有利于對帶材邊緣毛刺的控制；使帶材在活套內(nèi)的保持一定的儲量，有效的保證了帶材剪切的精度，避免人為調(diào)節(jié)不及造成的帶材邊緣毛刺及表面損傷。完全滿足對鈦帶成品處理工藝的嚴格要求，已經(jīng)生產(chǎn)出大量鈦帶。