摘要：本文通过对分拣控制系统的飞剪剪刃定位进行了分析和研究，对直流调速装置的实际工作原理以及相应的控制方式进行了探索，对调速功率单元进行了合理的改进，并且重点给出了一种双向功率变换器和双向拓朴结构控制方式，在控制方式上对飞剪电机使用抛物线控制的方法来进行改进，充分保证检验可以更加快速的定位和工作。
关键词：轧钢生产；飞剪剪刃；定位方式
飞剪是轧钢生产工作当中一个非常重要的工作环节，它对高速工作状态下的新型钢铁进行了有效的加工和整合，可以有效去除钢线头部和尾部不平整的区域，方便后续的加工和处理。飞剪主要安装在轧刚机的后方，对轧钢机的零部件进行动态剪切。在飞剪切头之前需要热金属检测仪对轧钢的结构进行有效的检测。相邻的脉冲控制器开始工作，当达到了预设接头的规定长度时需要启动飞剪，当飞剪加速到标准速度下来进行接头的清理，然后马上对飞剪进行降速，快速回归到初始的工作位置上。切尾工作之前对若金属检测需要做到快速和准确，在启动飞剪进行切尾工作的时候，如果轧钢线产生不良事故，那么需要通过手动或者是自动飞剪的启动的方式保证飞剪工作的正常运行。为了最大限度上提高钢材的生产质量，在高速钢材的生产线当中需要有效配备多台不同类型的飞剪，通过飞剪的高频率工作切除头部和尾部的多余部分，防止轧钢出现破碎的问题。
1.飞剪的定位分析
飞剪的控制主要是针对剪刀的定位控制以及剪刀在工作过程当中的速率控制，为了充分保证飞剪控制的稳定性，需要将飞剪的位置分为加速剪切，减速剪切以及归零等思个不同的工作区域。当启动飞剪进行剪切操作过程当中，电动机从静止启动到加速到匀速工作状态，可以实现对轧钢材料的有效切割。在完成了轧钢切除工作任务之后，电动机会马上进入到一种高度自动状态，并且结束了命令执行过程，直到进入到后续的定位区域待命，就整个流程完成了一次飞剪剪切的工作任务。剪刀在剪切过程当中加速区域主要是在飞剪剪切的位置上开始，慢慢加速到对应的的切入角。在此过程当中飞剪的工作速率远远小于带钢速率进入到剪切区域当中，剪刀的工作频率和带钢的速度需要保持完全同步，剪刀通过稳定的工作速率来对轧钢进行剪切。剪切到钢体抛角位置的时候需要切断，轧钢进入到减速工作区域当中，需要添加电机的反向电流，同时反向电流添加之后需要达到最大程度并且保持恒定，为两个电机自动提供出最佳的工作状态。
飞剪在经过加速匀速以及结束工作之后，剪刀能否准确的回归到原有的位置上至关重要，它直接影响到了剪刀在剪切过程当中的切割精度以及整个轧钢的剪切时间，要充分保证飞剪在减速区域范围内以最短的时间来进行切割和控制，飞剪系统在启动过程当中必须要保证良好的制动效率。因此，运用电机在工作过程当中的最大承载能力，实现对电机最大电流量的有效控制，实现最快的工作加速度完成启动，同时在达到最高控制速度的时候，需要在反向电流上保持恒定不变，当反向电流的大小回归到零的状态，则结束一个周期的自动过程。
2.飞剪电机调速控制
2.1多桥双向功率变换器设计
在很多飞剪电机调速控制系统当中，基本上都是运用晶体管和直流电机调速的方式来进行控制，这一套控制系统也称之为控制硅直流调速系统。因为晶体管可以有效控制整套电动装置，在晶体管的相互切换过程当中会产生大量的不良谐波，并且在低速启动工作当中，由于晶体管的导通性能直接造成了晶体管工作频率的降低和直流脉冲宽度方面的限制，在调速系统当中可以实现对整个工作电流系统的有效协调。相比于传统的控制方式具有更高的控制效率。本文的研究过程当中，主要选用的是PWM调速系统作为研究对象，对整个整流装置当中的电路问题进行了详细的设计和分析。动电路的型号选择的是IG调速系统，驱动芯片当中对电流电路进行有效的保护，同时带有自身的电源工作模块，保护电路是保证系统条件下的电流和电压异常情况监测，防止在实际的工作过程中受到外界因素的影响而产生损坏。
2.2调速功率单元分析
在调速功率单元内部，主要分为了三相功率因素和单级PWM变换电路。在调速原理当中，通过6个A级组成三相PWM整合电路，在工作过程当中主要的功能是实现功率因素的调整，保证整流电路当中的谐波量不断降低，功率因素不断升高。在三相六开电流电路当中，通过多个二极管串联所构成，要求两个不同的衔接开关之间进行二相电流的整合与控制，如果输出端电压为正，那么通过电感当中的电流会迅速完成充电过程。当电感电流和并联二极管进行衔接，那么会直接造成线路当中的电流降低。输入端电压为负值时可以通过控制电流的大小来实现整个电路的串联控制，从而实现了电路功率因素调整。
通过对飞剪工作原理的分析，其中以A级为构成的单机型PMW变换器，通过开关的控制可以实现电机的正向和反向运转。在正向运转调速工作当中，工作降压和工作反馈形式非常明显，自动工作当中工作电压始终处于上升状态，可以有效实现电机工作能量的倒流，同时还可以保证三相整流器处于逆变的工作状态，制动所产生的能量有效输送到电网系统内部，可逆器可以为电动机提供出正相和反相的电压大小，当电动机系统当中保持正常的工作状态，并且相应机当中提供出正常的工作电压，那么在电动机的正转和反转制动过程当中会提供出相对应的负向电压，进而形成了降压斩波电路，为电动机的正常工作提供必要的条件。
3.飞剪控制算法研究
如图1所示，轧钢以速度v向前进，当剪刀位置停留在T0位置当中，则轧钢和剪刀的位置处于同步位置，下方为飞剪的剪切点完成切割之后，轧钢继续向前进飞剪继续对后续的轧钢进行有效的切割。当飞剪的剪切工作完成之后，要求剪刀需要停留在T1的定位区域当中，以此方便后续的二次剪切操作。剪刀的位置设定需要通过脉冲发生器来进行测量当剪刀没转过一定的脉冲角度时都会将系统当中发出相应的脉冲信号，剪刀的工作位置和脉冲技术互相对应这些脉冲信号。通过PLC高速计数器模板来进行控制，可以有效的判断剪刀工作的具体位置，当剪刀在工作过程当中所达到的预定位置区域时，可以像PLC控制系统当中输入相应的逻辑信号，实现飞剪剪切的启停控制。从图1当中可以看出，理想状态下的飞剪在定位流程当中，可以分为加速匀速以及减速等工作阶段，首先飞剪需要将其加速度提高到5米，然后保持5米的运行状态运行到T1位置，然后需要在T2的位置上，以最高的运动速度慢慢降低到静止的状态。但是在实际的工作过程当中，由于受到材料采样过程的影响，或者是传动装置，在工作过程当中会出现比较明显的滞后性，因此不能完全依照理想状态下的曲线最短距离时间来进行测定，需要对减速工作当中的其他影响因素进行考虑，进而实现了整个飞剪系统的改进。
图1 飞剪剪切过程图
4.结束语
通过本文对高线钢生产工艺流程的分析和研究，针对飞剪的实际工艺要求对飞剪的工作定位实施了深度的探讨，对飞剪控制系统当中存在的直流调速设备进行了有效改进，进而实现了飞剪工作的高效率和有效性。有效设计出调试设备和功率控制单元，并且针对飞剪的启动和停止控制算法进行了研究，通过飞剪电机减速抛物线的方式来有效替代直线的工作形式，充分保证飞剪停车更加的精准。
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论文作者:张魁,张策
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/4
标签：工作论文; 剪刀论文; 过程论文; 电流论文; 位置论文; 电路论文; 功率论文; 《基层建设》2019年第10期论文;