結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置及定位控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置及定位控制方法。本發(fā)明的方法包括：采用位置控制作為控制系統(tǒng)中的主回路或者外環(huán)控制，在系統(tǒng)的初始階段通過連接在油缸的位移調(diào)整伺服電磁閥的閥位開度來完成結(jié)晶器的寬度和錐度的調(diào)節(jié)；而當(dāng)錐度和寬度調(diào)節(jié)完成之后，通過油缸組所對應(yīng)壓力傳感器的壓力信號對伺服閥的閥位開度進(jìn)行微調(diào)，控制油缸有桿腔和無桿腔的壓力差來克服由于鋼水靜壓力改變所帶來的壓力差的變化，在調(diào)節(jié)過程中限制伺服閥的最大輸出來控制調(diào)整的速度。本發(fā)明通過位置閉環(huán)調(diào)節(jié)和壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)這兩種調(diào)節(jié)方式的并存來實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器寬度調(diào)節(jié)過程中的定位并保持生產(chǎn)過程中結(jié)晶器寬度定位保持不變的方法。
【專利說明】結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置及定位控制方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置及定位控制方法，適用于采用液壓系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)的結(jié)晶器調(diào)寬控制系統(tǒng)。
[0002]【背景技術(shù)】:
在鋼鐵生產(chǎn)連續(xù)澆鑄的過程中，為了生產(chǎn)不同寬度規(guī)格要求的鑄坯同時(shí)提高生產(chǎn)效率保證連續(xù)生產(chǎn)，均采用了結(jié)晶器調(diào)寬技術(shù)來改變澆鑄板坯的寬度，避免了停機(jī)更換結(jié)晶器造成的生產(chǎn)時(shí)間損失及二次開澆造成的原材料損耗，從而提高了金屬收得率和生產(chǎn)作業(yè)率，提高鑄機(jī)產(chǎn)能。
[0003]結(jié)晶器調(diào)寬控制系統(tǒng)有兩種方式，即電動(dòng)傳動(dòng)方式和液壓傳動(dòng)方式，它們均需要控制結(jié)晶器窄邊的位置，并且在澆鑄生產(chǎn)過程中保持窄邊的位置不變。電動(dòng)傳動(dòng)方式可以通過將傳動(dòng)裝置鎖定來達(dá)到寬度保持不變，而液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)，由于液壓系統(tǒng)本身的特性會(huì)產(chǎn)生漂移和泄漏，一旦通過機(jī)械方式鎖定之后將不能重復(fù)進(jìn)行調(diào)寬控制，因此在生產(chǎn)過程中必須通過控制調(diào)節(jié)的方法來保證結(jié)晶器窄邊位置保持不變。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置及定位控制方法，結(jié)晶器的寬度和錐度通過帶位移傳感器的調(diào)寬液壓缸、伺服閥進(jìn)行位移閉環(huán)控制調(diào)節(jié)。在連鑄生產(chǎn)過程中，主要的變化來自于澆鑄過程中鋼水靜壓力的變化，因此澆鑄過程中保證液壓缸兩側(cè)的平衡將能保證寬度和錐度控制在設(shè)定的精度范圍以內(nèi)。
[0005]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置，包括安裝在結(jié)晶器兩側(cè)的上部調(diào)寬液壓缸和下部調(diào)寬液壓缸，所述的上部調(diào)寬液壓缸和下部調(diào)寬液壓缸上分別安裝有位移傳感器，每個(gè)所述的液壓缸的有桿腔和無桿腔的管道上安裝有壓力傳感器，所述的液壓缸連接伺服閥。
[0006]所述的結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置，所述的位移傳感器采用磁致伸縮位移傳感器，所述的液壓缸的活塞桿上裝配有一個(gè)磁環(huán)。
[0007]結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位控制方法，該方法包括:采用位置控制作為控制系統(tǒng)中的主回路或者外環(huán)控制，在系統(tǒng)的初始階段通過連接在油缸的位移調(diào)整伺服電磁閥的閥位開度來完成結(jié)晶器的寬度和錐度的調(diào)節(jié)；而當(dāng)錐度和寬度調(diào)節(jié)完成之后，通過油缸組所對應(yīng)壓力傳感器的壓力信號對伺服閥的閥位開度進(jìn)行微調(diào)，控制油缸有桿腔和無桿腔的壓力差來克服由于鋼水靜壓力改變所帶來的壓力差的變化，在調(diào)節(jié)過程中限制伺服閥的最大輸出來控制調(diào)整的速度。
[0008]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1是本發(fā)明的設(shè)備組成示意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的液壓油缸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明的閉環(huán)調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)示意圖。
[0011]圖4是本發(fā)明的控制流程圖。
[0012]【具體實(shí)施方式】:實(shí)施例1:
如圖1所示:本發(fā)明的結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置，包括安裝在結(jié)晶器I兩側(cè)的上部調(diào)寬液壓缸2和下部調(diào)寬液壓缸，所述的上部調(diào)寬液壓缸和下部調(diào)寬液壓缸上分別安裝有位移傳感器3，每個(gè)所述的液壓缸的有桿腔和無桿腔的管道上安裝有壓力傳感器4，所述的液壓缸連接伺服閥5。
[0013]實(shí)施例2:
實(shí)施例1所述的結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置，所述的位移傳感器采用磁致伸縮位移傳感器，它利用兩個(gè)不同的磁場相交時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)應(yīng)變脈沖信號，然后計(jì)算出這個(gè)信號被控測所需的時(shí)間周期，從而換算出準(zhǔn)確的位置。因此，在調(diào)寬液壓缸的活塞桿上裝配有一個(gè)磁環(huán)6作為活動(dòng)磁鐵，而將波導(dǎo)管7插入液壓缸中，這樣隨著液壓缸活塞桿的移動(dòng)則可以測量出液壓缸的位移。
[0014]實(shí)施例3:
結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位控制方法，該方法包括:采用位置控制作為控制系統(tǒng)中的主回路或者外環(huán)控制，在系統(tǒng)的初始階段通過連接在油缸的位移調(diào)整伺服電磁閥的閥位開度來完成結(jié)晶器的寬度和錐度的調(diào)節(jié)；而當(dāng)錐度和寬度調(diào)節(jié)完成之后，通過油缸組所對應(yīng)壓力傳感器的壓力信號對伺服閥的閥位開度進(jìn)行微調(diào)，控制油缸有桿腔和無桿腔的壓力差來克服由于鋼水靜壓力改變所帶來的壓力差的變化，在調(diào)節(jié)過程中限制伺服閥的最大輸出來控制調(diào)整的速度。
[0015]控制原理及過程: 在PLC中實(shí)現(xiàn)位置閉環(huán)調(diào)節(jié)和壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)的PID算法和參數(shù)的調(diào)整。
[0016]位移閉環(huán)調(diào)節(jié)過程:
在需要進(jìn)行位置調(diào)節(jié)的過程中由于需要大位移的調(diào)節(jié)過程因此將位移傳感器作為主調(diào)節(jié)參數(shù)，此時(shí)位移閉環(huán)調(diào)節(jié)則作為主調(diào)節(jié)過程對伺服閥進(jìn)行控制，該調(diào)節(jié)過程采用PID調(diào)節(jié)方法，根據(jù)伺服閥的調(diào)節(jié)特性設(shè)定比例、積分和微分的參數(shù)，通過結(jié)晶器的寬度和錐度設(shè)定分別獲取結(jié)晶器左上部、左下部、右上部、右下部液壓缸的位移設(shè)定值，通過液壓缸內(nèi)部的位移傳感器來獲取實(shí)際值從而形成位移調(diào)節(jié)過程中的閉環(huán)調(diào)節(jié)。
[0017]也就是說:在調(diào)節(jié)過程中，通過終端或者屏幕設(shè)定結(jié)晶器上口的寬度，同時(shí)設(shè)定結(jié)晶器的錐度之后，根據(jù)計(jì)算公式:
結(jié)晶器錐度=(結(jié)晶器上口寬度一結(jié)晶器下口寬度)/(結(jié)晶器下口寬度X結(jié)晶器高度)
可以得出結(jié)晶器下口寬度，這時(shí)就可以得到結(jié)晶器窄邊四個(gè)位移傳感器的設(shè)定值，其實(shí)也就得到了四個(gè)調(diào)節(jié)液壓缸的設(shè)定位置，將此設(shè)定值作為位移閉環(huán)調(diào)節(jié)器中的設(shè)定值，
當(dāng)結(jié)晶器調(diào)寬條件滿足并開始調(diào)節(jié)的時(shí)候，將四個(gè)位移傳感器的實(shí)際位置數(shù)值通過PLC的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)換之后作為位移閉環(huán)調(diào)節(jié)器中的過程值，通過PID控制器輸入與輸出之間的關(guān)
Ftdeft)
系:u(t) = Kpe(t) + K1 e(t)dt+ Kd--~
' J0dt
此處:11 (t)為液壓缸伺腹閥的輸出 e(t)為傳感器位移的變化值合理設(shè)置公式中的KpKpKd之后，將位置閉環(huán)調(diào)節(jié)的輸出作用到伺服閥上，使油缸位置不斷向設(shè)定位置進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至達(dá)到設(shè)定的偏差范圍之內(nèi)。
[0018]壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)過程:
本控制方法將壓力調(diào)節(jié)作為副調(diào)節(jié)參數(shù)，由于位移閉環(huán)PID調(diào)節(jié)過程中存在著死區(qū)以及伺服閥自身特性的死區(qū)，以及在澆鑄過程中，由于鋼水靜壓力的變化促使結(jié)晶器窄邊的位置發(fā)生微小變化，因此在接近位移設(shè)定值的誤差范圍內(nèi)或者在澆鑄過程中結(jié)晶器窄邊位置發(fā)生微小變化的時(shí)候則采集液壓缸有桿腔和無桿腔兩側(cè)的壓力差作為壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)中過程值，通過壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)過程中的比例、積分和微分參數(shù)的放大環(huán)節(jié)來克服伺服閥自身的死區(qū)，激勵(lì)伺服閥進(jìn)行調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)保持液壓缸有桿腔和無桿腔兩側(cè)的壓力保持平衡，動(dòng)態(tài)維持窄邊位置保持不變。
[0019]即:當(dāng)位置閉環(huán)調(diào)節(jié)過程中，油缸位置已經(jīng)到達(dá)設(shè)定偏差控制的死區(qū)范圍之內(nèi)，或者在澆鑄過程中窄邊位置發(fā)生微小變化的時(shí)候如果通過位置閉環(huán)調(diào)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)將會(huì)出現(xiàn)超調(diào)的現(xiàn)象，液壓缸位置變化過大或者不變化，此時(shí)就采用壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)來維持液壓缸位置精度的控制。
[0020]通過PLC判斷位置閉環(huán)調(diào)節(jié)過程完畢，此時(shí)采集液壓缸有桿腔和無桿腔的壓力差，將此壓力差作為壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)器的設(shè)定值(對于不同的鋼種以及不同的澆鑄寬度，鋼水產(chǎn)生的靜壓力是不同的，因此該調(diào)節(jié)器的設(shè)定值通過條件的判斷進(jìn)行設(shè)定)，將有桿腔和無桿腔兩側(cè)的壓力變化值作為壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)器中的過程值，通過改變PID輸入輸出的關(guān)系值
實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，即:
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置，包括安裝在結(jié)晶器兩側(cè)的上部調(diào)寬液壓缸和下部調(diào)寬液壓缸，其特征是:所述的上部調(diào)寬液壓缸和下部調(diào)寬液壓缸上分別安裝有位移傳感器，每個(gè)所述的液壓缸的有桿腔和無桿腔的管道上安裝有壓力傳感器，所述的液壓缸連接伺服閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位裝置，其特征是:所述的位移傳感器采用磁致伸縮位移傳感器，所述的液壓缸的活塞桿上裝配有一個(gè)磁環(huán)。
3.一種結(jié)晶器調(diào)寬系統(tǒng)中的定位控制方法，其特征是:該方法包括:采用位置控制作為控制系統(tǒng)中的主回路或者外環(huán)控制，在系統(tǒng)的初始階段通過連接在油缸的位移調(diào)整伺服電磁閥的閥位開度來完成結(jié)晶器的寬度和錐度的調(diào)節(jié)；而當(dāng)錐度和寬度調(diào)節(jié)完成之后，通過油缸組所對應(yīng)壓力傳感器的壓力信號對伺服閥的閥位開度進(jìn)行微調(diào)，控制油缸有桿腔和無桿腔的壓力差來克服由于鋼水靜壓力改變所帶來的壓力差的變化，在調(diào)節(jié)過程中限制伺服閥的最大輸出來控制調(diào)整的速度。
【文檔編號】B22D11/05GK104070146SQ201310099517
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】朱家駒, 饒剛, 蘭順舟, 黃成永, 劉會(huì)領(lǐng) 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司