[发明专利]一种飞剪控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金企业棒线材生产线的启停式飞剪设备控制技术，特别涉及一种飞剪控制系统和方法。

背景技术

飞剪是冶金企业棒线材生产线中的关键设备，安装在连续轧制线上，能够横向剪切运行中的轧件，用于轧件切头、切尾、倍尺以及事故碎断功能。冶金企业棒线材生产线的飞剪控制系统采用交流或直流调速系统，现有技术中的飞剪控制系统一般以PLC控制系统或者采用工艺控制器(如T400，FM458)为控制核心，它们具备一些缺点：1、T400模块已经停产，后续备件无法保证，且T400只能用于西门子老一代交直流调速产品。2、FM458模块本身价格高且需要配合S7-400PLC使用总体造价较高。3、普通的PLC运算速度较慢、控制性能较差，而运动控制型PLC的价格较高。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种飞剪控制系统，该飞剪控制系统以CU320-2DP控制单元为控制核心，具有成本低、通用性强以及性能高的优点。

本发明的第二目的在于提供一种上述飞剪控制系统的控制方法。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种飞剪控制系统，其特征在于，包括PLC以及作为位置闭环控制单元的CU320-2DP控制单元；

PLC连接CU320-2DP控制单元，用于生成剪刃目标位置值、剪刃最大速度值和剪刃最大加速度值，并且发送给CU320-2DP控制单元；

所述CU320-2DP控制单元连接飞剪的传动装置，用于接收传动装置反馈的电机编码器数据、电机速度实际值以及电机转矩实际值，根据电机编码器数据计算得到剪刃位置实际值；用于计算剪刃位置设定值、电机速度前馈值和电机转矩前馈值；用于根据剪刃位置设定值以及剪刃位置实际值进行位置闭环控制得到电机速度补偿值；用于将电机速度补偿值和电机速度前馈值相加后得到的电机速度设定值发送到传动装置进行速度闭环控制；用于将电机转矩前馈值发送给传动装置进行转矩闭环控制。

优选的，所述CU320-2DP控制单元通过Profibus-DP总线接口或者硬接线接口连接传动装置。

更进一步的，当CU320-2DP控制单元通过Profibus-DP总线接口连接传动装置时，CU320-2DP控制单元和传动装置之间通过Profibus-DP总线进行通讯；当CU320-2DP控制单元通过硬接线连接传动装置时，CU320-2DP控制单元和传动装置之间通过数字/模拟量进行通讯。

优选的，还包括脉冲分配器和编码器模块，所述脉冲分配器的输入端连接传动装置电机非负荷端安装的脉冲编码器；

所述脉冲分配器的一个输出端连接传动装置，另一个输出端通过编码器模块连接CU320-2DP控制单元。

更进一步的，所述编码器模块为SMC30模块。

优选的，所述PLC与CU320-2DP控制单元之间通过Profibus-DP总线进行通讯。

优选的，所述控制系统还包括与PLC连接的人机交互设备，PLC与人机交互设备采用以太网通讯。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种基于飞剪控制系统的飞剪控制方法，步骤如下：

S1、在PLC中生成剪刃目标位置值、剪刃最大速度值和剪刃最大加速度值；当要启动飞剪时，PLC发送控制字给CU320-2DP控制单元，并且将剪刃目标位置值、剪刃最大速度值和剪刃最大加速度值信息发送给CU320-2DP控制单元；

S2、CU320-2DP控制单元接收到PLC发送的控制字以及剪刃目标位置值、剪刃最大速度值和剪刃最大加速度值信息后，开始工作，具体为在每个采样周期进行如下操作：

CU320-2DP控制单元接收传动装置反馈的当前采样周期的电机编码器数据、电机速度实际值以及电机转矩实际值，其中CU320-2DP控制单元根据当前采样周期的电机编码器数据计算当前采样周期的剪刃位置实际值；CU320-2DP控制单元根据上一采样周期的剪刃位置设定值、电机速度前馈值以及剪刃目标位置值、电机最大速度值和电机最大加速度值计算出当前采样周期的剪刃位置设定值、电机速度前馈值和电机转矩前馈值；

CU320-2DP控制单元根据当前采样周期获取到的剪刃位置实际值以及剪刃位置设定值进行位置闭环控制后得到当前采样周期的电机速度补偿值，将当前采样周期的电机速度补偿值和电机速度前馈值相加后得到的当前采样周期电机速度设定值发送给传动装置的速度闭环控制单元；同时CU320-2DP控制单元将当前采样周期的电机转矩前馈值发送给传动装置的转矩闭环控制单元；