高线飞剪控制系统

0 引言
陕西钢铁集团汉钢公司高线工程于2012年8月投产，由中冶赛迪负责总体设计和承建，采用国内外先进的设备和电控系统，最高轧机速度可达115m/s，年设计产量60万t,生产规格覆盖Φ5.0～22mm范围，可以生产包括弹簧钢、冷墩钢、焊条钢、轴承钢等在内的多品种特殊钢材。飞剪的作用是在轧钢时对红钢进行切头，在发生堆钢和其它生产事故时对其进行碎断。飞剪的可靠运行直接影响着生产能否顺行。汉钢公司轧钢厂精轧飞剪采用启停制回转剪，能实现快速启动，完成精确的剪切、准确的定位和快速的停止过程并能保证有足够的时间等待下一次的剪切，从而满足生产的需要。
1飞剪控制工艺要求
要求飞剪在检测到“有钢”信号时，能按照人工预先设定的长度进行精确的剪切，并在剪切完后能快速准确地返回停止位，确保下一根钢的可靠剪切。飞剪在轧线的位置如图1所示
                               
1.1飞剪的启动条件及要求
飞剪的启动条件和要求以及飞剪的速度给定值均由S7-400PLC系统进行判断、计算完成，当光电管（HMD）检测到轧件有钢信号时，PLC系统就会根据飞剪前一架轧机的速度的基准值和WINcc画面人工可调节的超前系数计算飞剪的速度基准值。
系统配置FM458功能模块，以完成高动态响应的开环和闭环控制功能，在HMD检测到轧件时，FM458系统就会在轧件的实际速度及画面预设的剪切长度基础上计算飞剪启动时间，发出剪切命令，启动飞剪。
              
计算原理如图2所示，S1为热金属检测器HMD到飞剪剪切点之间的距离；
S2为设定剪切长度；
T1为HMD检测到“有钢”信号到 FM458发出剪切命令的时间；
T2为发出剪切命令到飞剪开始起动之间的时间；
T3为飞剪从开始起动到剪切轧件所用的时间；
T4为轧件从HMD检测有钢到设定剪切长度所用的时间。
T1和T2均由FM458功能模块进行传入传输，FM458执行循环时间8ms,就整个系统而言，T1和T2对剪切精度影响可以忽略不计。影响飞剪切头准确性主要因素有：从现场采集的轧件线速度；有钢判断信号。一般而言，轧件线速度由上游末架轧机电机速度转换得出，有钢判断信号来自热金属检测器（HMD）。热金属检测器到剪刃的距离S1,预设剪切长度S2,可以计算出：
T4=(S1+S2)/V (1)
剪切速度V2=(1.05-1.15)V,计算剪刃从停止位到剪切位的时间：
T3=S3/V2+V2/2a (2)
式中，S3为止位到剪切位的圆弧距离；a为加速度。
在FM458控制程序中，取T5=T4-T3作为变量进行高速闭环运