一、前言：

在小型棒材生产中，棒材成品倍尺飞剪的高精度剪切控制一直是行业上研究的热点和难点，由于飞剪的实时动作周期，及速度测量系统的精度都将影响倍尺剪切精度的准确性，目前较常使用的传统轧制辊径折算脉冲当量方法，精度误差约为1-6%，显然误差大，而且实际上冷床的长度还实时变化，使操作工需不断的修正设定的倍尺长度，非常麻烦，而且实际长度变化的还很缓慢。这些情况都严重的制约着成材率的提高且废材增多导致产品的实际成本增加。

二、控制算法存在的问题

传统倍尺飞剪在剪切精度控制中存在的主要问题：首先轧件经过成品轧机后，用脉冲编码器对成品轧机的电机转速的检测和预先设定的成品轧制辊径并由此计算出成品架电机编码器的脉冲当量，折算到设定热倍尺长度所需的脉冲数作为比较值，然后通过PLC高速计数器模块对经过热倍尺剪刃中心线的成品钢的长度的脉冲数累加并进行比较，等于比较值后马上发剪切信号控制飞剪动作，这种剪切方式称为辊径测长剪切，也是目前多数工厂应用的比较普遍的一种剪切控制方式。但因为辊径测长先天存在缺陷，不能很好的处理同一钢材在同一成品机架相对滑移，和轧槽磨损对成品线速度等因素的影响，至使此种剪切控制方法误差较大，生产过程中经常出现设定长度与实际上冷床长度不一致现象，而且还出现到冷床的成品长度时长时短，甚至出现修正倍尺后长度不发生变化等现象，严重制约了产品的成材率使生产成本上升并且还需要挑拣因倍尺误差大造成的通尺材和短尺材给工人增加了繁重的劳动强度。

三、设计思想、方法

依据我厂飞剪的倍尺长度是采用根据预先设定好的轧制辊径，根据成品电机实际转速通过脉冲编码器导出脉冲当量值Lpp的传统辊径测长方式：

计算公式：Lpp=3.1415926*D/(1024*i)

其中：D:成品轧机轧辊辊径；

 i:成品轧机齿轮箱减速比；

    由于辊径D是预先从触摸屏设置好，随着不断过钢，轧辊槽的磨损，实际的辊径D1，已经逐渐的偏离预先设置好的辊径D,还有经过长时间观察、收集数据比对发现同一钢材在同一成品机架相对滑移，和轧槽磨损都不可避免的对Lpp的计算带来误差。导致上冷床的倍尺钢长度在不同规格和不同轧制速度下，倍尺设定长度108米的情况下和实际成品长度的比较能达到1-7米的误差。

为了把这种误差消除在最低的范围内，通过不断收集资料，比对同行业此类技术的一些改进方法通过研究分析，再结合我厂目前的电控设备配置得出一种比较可行方法就是采取实时测量轧件头部线速度同辊径计算出的线速度比值，用此比值不断的修正辊径导出的脉冲当量，然后执行剪切。经过不断的试验，不断的修正完善，到最后此技术的正常投入使用后，可以控制倍尺精度误差在正负5cm之间波动，解决了上述各项生产中所遇到的问题。此方法硬件投入少，仅需增加2个热金属检测器,并且编制的程序可以无缝的集成到原程序中。可以在线升级零停机时间。

  首先安装两个热金属检测器3#飞剪前一个，3#飞剪后冷床入口前一个，总长度在20m－－-30m之间，安装位置本着安装方便信号检测稳定易于维护灵活确定，安装完毕后两个热检的距离固定，长度可以实际测出。通过设置固定长度L，然后使用PLC内部ms级计时器进行编程测量成品轧件头部通过1#HMD和2#HMD这个固定长度L所用时间T，最后通过固定的距离与测量的时间做比值，便求出轧件头部的实时实际线速度V测。再通过与辊径求出的线速度V辊经相除，所得商n(修正系数)，

                  V测 = L/T

              n(修正系数) = V测/V辊经

Lpp修正 = n(修正系数)*Lpp(D导出)

不断的对辊径导出的脉冲当量Lpp(D导出)进行实时修正，由于这种测量方法，能及时的反馈轧件实际速度的变化，可使修正后的Lpp数值更加准确，基本上消除了上面介绍的各种原因对其产生的误差，从而使倍尺的剪切更加准确，保证上冷床的倍尺钢在5cm范围内波动.基本保证了设置值与实际长度的一致性，当然了其中也包含了轧材穿水与否上冷床后导致冷缩率的变化所带来的误差，但这个误差可以根据经验数值进行修正，由于冷缩率带来的误差不在本文的讨论范围之内，故略去。

四、实际应用遇到的问题及解决措施：

1、对不断采样的测量时间进行优化处理。实际在实验阶段通过对每根轧件头部采样时间送到上位机通过曲线分析，发现每根钢之间的时间值波动很大，即便是相邻的两根也是，误差在1—15ms之间，如果用实时测得的时间参与实际线速度的计算，再进行倍尺剪切必将影响冷床倍尺根根之间的长度在40cm之间随机波动，基于这种现象，通过讨论分析得出一种方法，首先优化程序以消除PLC扫描周期及热检响应速度（由继电器输出改为电平输出）所带来的时间滞后，使最终采集到的时间越精确越好然后就是通过对每班生产之后的前10根钢的头部时间进行求算术平均值处理，以后每过来一根钢所测时间与前面平均值进行滑动平均值处理，这样消除了实时测量时间的不准确性及偏差大的问题，并且又能及时的跟踪生产中的各阶段钢的成品轧件实时线速度，避免倍尺与倍尺之间长度差。

2、对热金属检测器等硬件出现的不随机故障进行软件编程屏蔽，对测量时间及线速度进行限值处理，能够保证飞剪正常稳定的剪切，生产继续进行。在正常的生产中，如果突然间热检信号因硬件故障和现场环境因素如水汽大意外光源照射丢失或保持，必将使测量时间不准确，修正系数异常值出现将直接导致倍尺太长穿到冷床外；太短，钢在裙板内翻不出等生产事故发生。为此首先对线速度进行限值处理，通过对不同规格所采集的大量数据总结出，实测的线速度在正常情况下与轧制辊径的线速度比值在1-1.1之间变化，那就把实测的线速度上下限分别在1.1－－1倍之间限幅，如果有意外的其他值出现，将舍去不参与计算。对生产后前十根钢的的采样时间设限，如果时间不足辊径线速度导出的时间或者大于辊径线速度的1.1倍的异常值出现，屏蔽掉，直接送辊径线速度乘以1.05导出时间参与计算，对10根以后的钢进行平均值设限，如果实时采集到的时间值超出平均值1.01倍；少于0.99倍的数均剔除，用当前的正常的平均值进行计算。这样就保证了即使热金属检测器检测异常时也能使飞剪正常剪切，不至于带来意外的生产事故。