轧机变速变频变量乳化液供液控制系统及控制方法技术领域
本发明涉及轧钢设备，特别是涉及一种轧机变速变频变量乳化液供液控制系统及控制方法。
背景技术
现在常用的1450可逆轧机在投入使用的过程中，出现多次由于乳化液泵电机过载损坏而导致停机的故障现象。95KW的电机在地下室拆装很困难，因为地下室没有安装通风设施维修班师傅叫苦连天，而每一次95KW的电机维修费用约5000元，维修费用高与故障检修时间长严重影响生产。
本企业技术部员工对故障原因进行排查，认为导致乳化液泵电机异常损坏的原因主要是：
（1）泄压电磁阀打开时间过慢、关闭时间过快与工作电磁阀打开、关闭时间差协调不当或者是泄压电磁阀本身故障无法正常打开（供气不足与机械卡死）引起管道压力膨胀造成电机过载损坏。设备运行过程中，当工作电磁阀按键打开动作时先打开工作电磁阀喷液，3秒后泄压电磁阀关闭保证喷液的压力和流量；当工作电磁阀按键关闭动作时，先打开泄压电磁阀泄压2秒后才关闭工作电磁阀，查看PLC程序控制与设计原理都是正常，也可以进行修改时间来控制，但是修改时间会给生产速度产生一定影响。
（2）电机过流保护装置不灵敏功能失效，供乳化液泵电机电机在运行中由于泄压电磁阀频繁打开和关闭、电流的变化比较大会引起电机发热，电机本身安装有热过载保护继电器，但是热过载保护继电器的灵敏度和机械特性不好，调整电流小在启动的时候很容易跳闸，调整过大了就起不来保护的功能。
针对以上的原因分析，为了避免同样故障的发生和不影响生产进度，同时为改善供液管道由于泄压电磁阀频繁打开和关闭所引起的强烈震动，有必要对乳化液供液系统进行改造。
此外，乳化液的压力/流量可能会影响轧制板面的震动特性，因为机组的运行速度最大为13米/秒，是从低速调整到高速，高速又回到低速的工作状态，而原来乳化液供液是恒压控制，不管高、低速都是一个恒定的压力保持在0.6MPa。本企业技术部人员发现，轧制板面的震纹主要在头尾低速段产生，也就是说低速的时候可能由于乳化液的压力/流量大了，引起了轧制板面的轻微震动的特性，导致轧制板表面产生震纹，导致产品由于震纹的质量问题而退货，严重影响公司的效益和声誉。
本发明即为解决以上问题。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轧机变速变频变量乳化液供液控制系统及其控制方法，通过变频器软启动乳化液泵，解决乳化液泵电机过载异常的问题，同时通过变频器自动调整乳化液泵输出流量，解决轧制板表面产生震纹的问题。
本发明为解决其技术问题采用的技术方案是：
轧机变速变频变量乳化液供液控制系统，包括控制器、乳化液泵电机一、乳化液泵电机二、乳化液泵电机三、主机变频器、从机变频器、压力传感器；所述乳化液泵电机一、乳化液泵电机二、乳化液泵电机三均为三相电机；所述主机变频器、从机变频器分别设置有三相信号输出端；所述乳化液泵电机一的三相信号输入端通过接触器KM1连接主机变频器的三相信号输出端；所述乳化液泵电机二的三相信号输入端通过接触器KM2连接主机变频器的三相信号输出端，通过接触器KM3连接从机变频器的三相信号输出端；所述乳化液泵电机三的三相信号输入端通过接触器KM4连接从机变频器的三相信号输出端；所述控制器包括PLC控制单元、继电器控制单元；所述PLC控制单元的输出端与主机变频器、从机变频器、继电器控制单元连接；所述继电器控制单元设有与接触器KM1线圈相连的继电器KA1、与接触器KM2线圈相连的继电器KA2、与接触器KM3线圈相连的继电器KA3、与接触器KM4线圈相连的继电器KA4；所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4的线圈与PLC控制单元的输出端连接；所述压力传感器安装在供液管出口，用于乳化液供液压强的反馈信号检测，所述压力传感器的电源信号端与PLC控制单元的输入端连接；所述主机变频器、从机变频器分别设有反馈信号输入端，所述压力传感器的检测信号输出端与主机变频器、从机变频器的反馈信号输入端连接；所述主机变频器、从机变频器分别设有给定信号输入端，所述PLC控制单元的输出端与主机变频器、从机变频器的给定信号输入端连接。
进一步，还包括手动控液选择开关和自动控液选择开关，所述主机变频器、从机变频器的给定信号输入端分别通过手动控液选择开关连接有输入键盘，所述主机变频器、从机变频器的给定信号输入端分别通过自动控液选择开关连接PLC控制单元的输出端。
进一步，所述主机变频器、从机变频器采用CHV-100A型号变频器。
再进一步，所述主机变频器、从机变频器均设有控制变频器启动的RVD端和CM端，所述RVD端和CM端之间连接有继电器KA0，所述继电器KA0闭合时变频器启动，所述继电器KA0的线圈与继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4并联连接。
本发明还提供了轧机变速变频变量乳化液供液控制方法，包括：
设定给定信号从变频器的给定信号输入端输入，所述给定信号用于预设被控的乳化液供液流量压强目标值，所述目标值是预设的供液输入量压强与压力传感器量程之比的百分数；
设定压力传感器的反馈信号从变频器的反馈信号输入端输入；
在变频器参数设置中设定给定信号输入端、反馈信号输入端的可输入电压最大值为M，该电压最大值M对应为目标值的100%；
采用自动控制方式对乳化液供液流量进行控制，变频器的目标值通过PLC控制器输出电压信号进行给定，PLC控制器根据轧机机组的运行速度自动调整输出目标值的百分数：速度为1.0米/秒以下时，目标值设定为10%；速度为1.1--2.0米/秒时，目标值设定为15%；速度为2.1—3.0米/秒时，目标值设定为20%；速度3.1--4.0米/秒时，目标值设定为25%；速度为4.1--5.0米/秒时，目标值设定为30%；速度为5.1--6.0米/秒时，目标值设定为32%；速度为6.1--7.0米/秒时，目标值设定为35%；速度7.1--8.0米/秒时，目标值设定为38%；速度8.1--9.0米/秒时，目标值设定为40%；速度为9.1-10.0米/秒时，目标值设定为45%；速度10.1米/秒以上时，目标值设定为50%。
进一步，还包括采用手动控制方式对乳化液供液流量进行控制，变频器的目标值通过输入键盘直接给定。
进一步，所述手动控制方式和自动控制方式是通过手动控液选择开关、自动控液选择开关进行切换，按下手动控液选择开关时采用手动控制方式，按下自动控液选择开关时采用自动控制方式。
进一步，所述压力传感器的量程为0-1.6MPa；所述变频器的给定信号输入端的可输入电压最大值为5V。
本发明的有益效果是：本发明采用的轧机变速变频变量乳化液供液控制系统及控制方法，通过压力传感器检测管道的供液压强，然后将其转换成电压信号或电流信号，反馈到变频器，使反馈值与目标值进行比较，然后得出偏差，根据偏差利用变频器内置的PID控制功能，使变频器输出适当的频率控制乳化液泵电机的速度，使供液压强达到预定的目标，实现乳化液泵电机软启动，防止管道突然压力膨胀导致乳化液泵电机过载损坏。此外，变频器的给定信号由PLC控制单元提供，PLC控制单元能根据机组运行速度，自动调整给定信号，通过改变变频器频率调节乳化液泵电机速度，进而调整乳化液泵供液的输入量，有效防止轧制板面产生震纹。
附图说明
以下结合附图和实例对本发明作进一步说明。
图1是本发明的乳化液泵电机一、乳化液泵电机二、乳化液泵电机三、主机变频器、从机变频器的连接结构示意图；
图2是本发明的PLC控制单元的电路原理图；
图3是本发明的继电器控制单元的电路原理图。
具体实施方式
参照图1至图3，本发明的一种轧机变速变频变量乳化液供液控制系统，包括控制器、乳化液泵电机一M1、乳化液泵电机二M2、乳化液泵电机三M3、主机变频器1、从机变频器2、压力传感器，其中，控制器包括PLC控制单元、继电器控制单元。乳化液泵电机一M1、乳化液泵电机二M2、乳化液泵电机三M3各自连接一台乳化液泵，正常运行时，有两台乳化液泵同时工作，另一台乳化液泵作为备用，通过控制器的继电器控制单元选择运作的乳化液泵，这样三台乳化液泵轮流工作，以提高生产效率。
所述乳化液泵电机一M1、乳化液泵电机二M2、乳化液泵电机三M3均为三相电机；所述主机变频器1、从机变频器2分别设置有三相信号输出端u、v、w；所述乳化液泵电机一M1的三相信号输入端u1、v1、w1通过接触器KM1连接主机变频器1的三相信号输出端u、v、w；所述乳化液泵电机二M2的三相信号输入端u2、v2、w2通过接触器KM2连接主机变频器1的三相信号输出端u、v、w，通过接触器KM3连接从机变频器2的三相信号输出端u、v、w；所述乳化液泵电机三M3的三相信号输入端u3、v3、w3通过接触器KM4连接从机变频器2的三相信号输出端u、v、w。本实施例中，接触器KM1用于控制乳化液泵电机一M1启动，乳化液泵电机一M1由主机变频器1控制；接触器KM2用于控制乳化液泵电机二M2启动，此时乳化液泵电机二M2由主机变频器1控制；接触器KM3闭合用于控制乳化液泵二M2启动，此时乳化液泵电机二M2由从机变频器2控制；接触器KM4闭合用于控制乳化液泵三M3启动，乳化液泵电机三M3由从机变频器2控制。
所述继电器控制单元设有与接触器KM1线圈相连的继电器KA1、与接触器KM2线圈相连的继电器KA2、与接触器KM3线圈相连的继电器KA3、与接触器KM4线圈相连的继电器KA4；所述继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3、继电器KA4的线圈分别与PLC控制单元的输出端Q4.0、Q4.1、Q4.2、Q4.3对应连接，由PLC控制单元输出控制信号来分别控制继电器KA1、KA2、KA3、KA4的线圈通电，进而控制继电器KA1、KA2、KA3、KA4闭合，再通过继电器KA1、KA2、KA3、KA4控制接触器KM1、KM2、KM3、KM4线圈通电，进而控制接触器KM1、KM2、KM3、KM4的闭合。
所述主机变频器1、从机变频器2设有给定信号输入端IA1，所述PLC控制单元的输出端与主机变频器1、从机变频器2的给定信号输入端IA1连接。
所述压力传感器安装在供液管出口，用于乳化液供液压强的反馈信号检测，所述压力传感器的电源信号端与PLC控制单元的输入端连接；所述主机变频器1、从机变频器2分别设有反馈信号输入端IA2，所述压力传感器的检测信号输出端与主机变频器1、从机变频器2的反馈信号输入端IA2连接。
本发明通过压力传感器检测管道的供液压强，然后将其转换成电压信号或电流信号，反馈到变频器，使反馈值与目标值进行比较，然后得出偏差，根据偏差利用变频器内置的PID控制功能，使变频器输出适当的频率控制乳化液泵电机的速度，使供液压强达到预定的目标，实现乳化液泵电机软启动，防止管道压力突然膨胀导致乳化液泵电机过载损坏。
本系统还包括手动控液选择开关和自动控液选择开关，所述主机变频器、从机变频器的给定信号输入端分别通过手动控液选择开关连接有输入键盘，所述主机变频器、从机变频器的给定信号输入端分别通过自动控液选择开关连接PLC控制单元的输出端，用于实现手动/自动控制方式切换。
本发明中，所述主机变频器1、从机变频器2优选采用型号CHV-100A的变频器。
所述主机变频器1、从机变频器2均设有控制变频器启动的RVD端和CM端，所述RVD端和CM端之间连接有继电器KA0，所述继电器KA0闭合时变频器启动，所述继电器KA0的线圈与继电器KA1、KA2、KA3、KA4并联连接，当继电器KA1、KA2、KA3、KA4任一个闭合时，继电器KA0的线圈通电，继电器KA0闭合，实现变频器启动。
为了解决轧制板面受乳化液压力/流量影响，在轧机机组低速段产生震纹的问题，本发明还提供了一种轧机变速变频变量乳化液供液控制方法，应用于上述供液系统中，所述方法包括：
设定给定信号从给定信号输入端IA1输入，所述给定信号用于预设被控的乳化液供液流量压强目标值，所述目标值是预设的供液输入量压强与压力传感器量程之比的百分数；
设定压力传感器的反馈信号从反馈信号输入端IA2输入；实际管道中供液压强有0-0.8MPa的变化，因此本实施例采用量程为0-1.6MPa的压力传感器，压力传感器输出的电压范围为0-10V；
在变频器参数设置中设定给定信号输入端IA1、反馈信号输入端IA2的可输入电压最大值为M，该电压最大值M对应为目标值的100%；本实施例中，所述给定信号输入端IA1的可输入电压最大值为5V，则向给定信号输入端IA1输入5V电压时，此时目标值设定为100%；
通过手动控液选择开关、自动控液选择开关还能对控制方式进行切换，按下手动控液选择开关时采用手动控制方式，按下自动控液选择开关时采用自动控制方式；
采用手动控制方式对乳化液供液流量进行控制时，变频器的目标值通过输入键盘直接给定；
采用自动控制方式对乳化液供液流量进行控制时，目标值通过PLC控制器输出电压信号进行给定，PLC控制器根据轧机机组的运行速度自动调整输出目标值的百分数：速度为1.0米/秒以下时，目标值设定为10%；速度为1.1--2.0米/秒时，目标值设定为15%；速度为2.1—3.0米/秒时，目标值设定为20%；速度3.1--4.0米/秒时，目标值设定为25%；速度为4.1--5.0米/秒时，目标值设定为30%；速度为5.1--6.0米/秒时，目标值设定为32%；速度为6.1--7.0米/秒时，目标值设定为35%；速度7.1--8.0米/秒时，目标值设定为38%；速度8.1--9.0米/秒时，目标值设定为40%；速度为9.1-10.0米/秒时，目标值设定为45%；速度10.1米/秒以上时，目标值设定为50%。
本发明的PLC控制单元能根据机组运行速度，自动调整给定信号，通过改变变频器频率调节乳化液泵电机速度，进而调整乳化液泵供液的输入量，有效防止轧制板面产生震纹。
以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。