纯拉伸机组的特点及控制理论

摘 要：通过对纯拉伸机列的设备结构和控制结构概述，重点介绍该机列的张力控制和速度控制两个主要控制系统，阐述该机列先进性和高精度性，同时提出机列重要数据的标准化的必要。

关键词：纯拉伸；延伸率；标准化；FM458；S120

中图分类号：TG333.23 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 12-0000-02

随着铝加工行业不断成熟，铝板带材应用越来越广，铝加工企业的竞争也越来越激烈，铝加工设备的水平也在不断的提高。但相比较于先进国家的设备，国内制造水平相对低下，不仅加工制造设备精度不够，控制理论相对单薄，控制思想不够全面，不能满足各种生产工况，长期适应性较差。所以为提高企业效益，增强竞争力，国内很多铝加工企业积极引进国外先进设备，吸收国外先进制造和控制水平。就我司也引进不少进口先进设备，为更好发挥先进设备的性能，对设备的工作原理，控制理论和设计理念进行深入研究。

一、纯拉伸设备概述

（一）设备工作机理。本文主要是针对我司引进的德国先进设备纯拉伸机组的独有特点和控制理论进行分析。纯拉伸机组作为BWG独有设计理念设备，专门针对高精度要求的PS板。纯拉伸机组与拉弯矫直机有着异曲同工之效，其最终目的都是：通过对不良板型的带材施加合理的材料屈服极限应力，将不良板型带材的同一宽度上纵向长短纤维同时产生一定的塑性变形，在去除应力后，带材的同一宽度上的纵向纤维长度和内应力变的更加均匀，且应力方向一致，从而达到改善带材的板型。但由于普通的拉弯矫直机组中矫直单元制约，生产高精PS板容易产生烙伤和坑点等严重的质量问题。而纯拉伸机组的纯拉伸结构正好可以消除这种弊端[2]。

图1 纯拉伸工艺流程图

（二）设备概述：从图1纯拉伸工艺流程图来介绍设备的主要几个部位。纯拉伸因其由辊径大小不均，驱动配置精密复杂的10根S张力辊通过纯张力拉伸矫直带材板型而得名。10根S辊中有一根液压膨胀收缩辊用来补偿板型，有效提高板型精度，调整来料的中凸度。机械结构独特，而且其控制过程通过实际张力检测传感器实时检测每个区的真实张力，实现闭环控制，保证生产过程中每个环节的可靠和稳定。此外该机组的清洗系统也有其独特的研究，由立式穿辊方式形成三个碱洗区和三个喷淋区，通过特殊碱液配置的清洗液和喷洗水量及喷淋角度的不同，板材表面的清洁度逐级递增，清洁度远远高过普通清洗系统清洗的效果。该机组的带材粘结站也是巧妙之极，通常设备的带材粘结是通过缝合机缝合，或则焊机缝合，但其都不适合薄料，而且由于这些粘结出来的结点在穿带过程中对辊道都有很大的伤害。而该机组带材粘结结构是有一个可上下升降并且长短伸缩的导板，还有一个带有切带头刀的真空板，每生产完一卷后，通过真空板上的刀将带尾切除，而后真空板将其带尾吸附，导板升起伸出，将贴好双面胶带新卷接送到真空板下方的导板上，而后真空板压下，将前后卷材头部抽空吸附粘结，完成无缝粘带。

再之就是这个机组的圆盘剪机构，圆盘剪前后配有两根导向辊，将带材输送到圆盘剪处，并穿过。圆盘剪靠其前面部分张紧辊和后面张力辊形成的张力，通过圆盘刀轴高于带材运行的旋转速度，对通过的带材进行多余边部剪切。同时在出废边侧安装有废边导向槽，之后一套碎废边和抽吸输送碎废边机构。为实现自动切边提供了完整且高精度的硬件设施。

二、设备电气控制原理

三、主要控制系统

作为现代世界上先进的设备，纯拉伸以其高精度且全自动化控制而出名。设备的机构设计完善且巧妙。全自动化控制的实现主要有先进现代的电气硬件和控制理论实现。在控制系统上，整个机列围绕两个控制系统展开到各个具体的每个动作，张力控制和速度控制。该机列张力控制的先进性在于它引进了张力计，通过一个闭环系统，准确无误的测量并计算出每段带材的实时张力，对于生产高精度的PS板来说是非常重要的。从图2张力闭环控制系统图可以看出，根据工艺员给出带材所需张力F，传给机列，机列的电气控制系统PLC和FM458就可以计算出每个辊电机需要输出的转矩T，而后通过辊上的张力计TM，可以检测到辊上带材的实时张力，而后回馈给控制系统PLC和FM458进行闭环控制。

四、结束语

该机列的精度很高，但由于其独特设计，能否充分发挥设备的先进性和高精度性，需要对设备的功能透彻理解。HMI操作系统中给定的参数，如张力设定值和延伸率的设定值针对不同的合金规格和板型是不一样的，通过大量的生产经验和数据统计以及控制理论的结合，将这些值标准化不仅可以提高产品质量也可以提高生产效率，这是该机列今后需要重点研究的。

参考文献：

[1]彭建东.AWC型圆盘剪的国产化[J].江苏冶金，2008.

[2]戴有涛.拉弯矫直机组的特点与应用[J].轻合金加工技术，2001.

[3]刘启森.弹塑性拉伸弯曲矫直理论及其应用[J].重型机械，1982.

[4]张云川.辊式矫直时带材变形的研究[J].重型机械，1988.

[作者简介] 许日云（1982-），女，福建闽清人，本科，技术员，工程师，研究方向：自动化。