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摘 要：以首钢京唐公司1700一冷轧厂为例，介绍了飞剪的启动工作制，通过焊缝探测仪跟踪动作原理以及程序设计，论述了飞剪的控制程序及其实现方法。
关键词：飞剪 启动工作制 焊缝探测仪
0 飞剪简介
用于横向剪切运动着的轧件的剪切机称为飞剪。首钢京唐联合钢铁公司1700一冷轧厂飞剪安装位置在NO.5机架出口，采用双滚筒式飞剪，即转鼓飞剪，在两个转向滚筒上，径向固定着两个刀片。沿轧制线移动着的带钢，在通过两个滚筒中间时，即被相遇的两个刀片剪切。它的特点是刀刃装在旋转滚筒上做圆周运动，具有良好的平衡性，因此剪切速度较高，但因剪切位置的不平行性，所以剪切断面质量降低和剪刃磨损较快，适合于薄带钢剪切。
根据带钢的厚度变化，剪刃间隙可自动调整。为确保剪切过程中的剪刃间隙不变，装有同步齿轮机构来消除齿轮啮合侧隙。剪刃调整装置包括一个AC齿轮电机、蜗轮蜗杆减速机和间隙指示器。通过蜗轮蜗杆机构使转毂轴向移动来调整剪刃间隙。
1 飞剪剪切长度调整原理
根据工艺要求，飞剪要将轧件剪成定尺长度，还要能剪切多重定尺长度。因此，要求飞剪的剪切长度能够调整。飞剪可以使用两种工作制。
1. 启动工作制
启动工作制是指剪切一次后，剪刃停在某一位置，下次剪切时，飞剪重新启动。这种工作制的飞剪主要用于轧件的切头、切尾或切长定尺且速度较小的轧件。飞剪的启动可由人工操作，也可由机械开关或光电管控制。此时被剪切轧件的长度按下式确定：L=+？（1）
（1）式中： 表示从检测装置到飞剪的距离，m； ： 轧件前进的速度，m/s；
： 飞剪由启动到剪切的时间，s。
在调节定尺长度时，通常不采用改变的方法，而用延时的方法来改变时间。
2. 连续工作制
在轧制速度较高情况下，即当每剪切一次才启动一次电机已经来不及时，则采用连续工作制。多用于双滚筒式飞剪，如果飞剪双滚筒的直径相等，被剪轧件以等速运动，那么剪切的长度由下列公式确定： L= T （2）
式中 ：轧件前进的速度，m/s；：两次剪切的时间间隔，s.
由公式可以看出，当轧件运行速度不变时，在飞剪上剪切的轧件长度只同相邻的两次剪切的间隔时间有关。
首钢京唐1700一冷厂的转鼓飞剪采用启动工作制，剪切速度Max.260m/min、Min.100m/min。剪切后钢带处于失张状态。
2 带钢跟踪
2.1 焊缝探测仪工作原理
在现代化冷轧生产中，带钢跟踪是一个十分重要的环节。因此，冷轧线上配置了焊缝跟踪仪，为自动化系统提供带钢跟踪同步的信息。
焊缝探测仪的结构组成：一个带有GA—AS（砷化镓）发射二极管的发射单元作为光源，安装在带钢的上方。一个接收器带有光电传感器，安装在带钢的下方，一个端子箱及连接电缆。如图1所示。
图1 焊缝探测仪结构
焊缝探测仪的测量原理：带钢在生产线入口处经过焊接后在焊缝中间位置冲一小孔，当焊缝经过焊缝检测仪时，发射器发出的光线通过小孔进入接收器，光电三极管导通发出一个接点信号，表明有焊缝通过，同时向自动化系统发出同步信号。
2.2 跟踪动作
我们将轧机入口前分为4个跟踪区域，每个跟踪区域的长度是40m，总长160m。当焊点到达距离轧机160m的位置时，轧机段跟踪开始。
通过轧机入口张力计辊1号辊的编码器跟踪计算焊接点到1机架的距离S，同时计算轧机入口张力计辊与前一张力计辊的速度差再乘以自动降速延迟时间，当后者计算结果大于S时，轧机自动降速命令发出，使轧机速度接近或达到二级设定的降速值。轧机降速是为了使得剪切命令发出前剪切动作的连锁条件提前满足。当焊缝探测跟踪到5机架时，飞剪剪切跟踪开始，跟踪距离计算 式中：5机架下工作辊转速； ：5机架前滑值。
假设计算跟踪距离值L=剪切开始动作。则
=L总-L2-- ；L2=V定× （T1+T2+T3）
式中：5机架到飞剪距离； ：钢带速度补偿值； ：钢带宽度变化补偿值。 ：轧机出口钢带速度给定值；T1：延迟时间； ：飞剪加速时间； ：飞剪剪切时间。
3 飞剪动作程序设定
飞剪在动作前必须满足：轧机出口钢带速度给定小于300mpm，轧机出口钢带速度给定与卷曲芯轴速度之差的范围在-90～99.9mpm之间，压带辊，剪前夹送辊，穿带板，皮带助卷器动作到位，芯轴建张，飞剪处于原始位。
通常把飞剪的运动过程分为几个阶段，即启动加速，剪切，减速，停止，反转定位。当达到跟踪距离并且满足飞剪动作连锁条件时，飞剪开始动作。首先飞剪2个转鼓加速，加速到剪切速度。假设为飞剪加速到剪切速度，则
=
式中： 5机架速度。 ：5机架前滑值。 。
计算出来的，再经过限幅，控制在之间。如果停车轧机速度为0时，加速到设定速度为120mpm。
飞剪的初始角度大约为，动作开始后当角度为，达到剪切位。当角度大于时，有剪切完成信号。这时飞剪以10mpm的速度减速前进。当飞剪角度大于时，飞剪给定速度为0，飞剪停止。飞剪停止后满足剪切完成信号到来延时1s条件后，飞剪开始反转。如果停止时飞剪角度小于但大于时，则飞剪反转速度设定为-33.6mpm，如果小于，则飞剪反转速度设定为33.6mpm。 当检测到飞剪原始位接近开关信号，完成反转，飞剪停止动作。
图2 飞剪动作过程
t_1=v_c/as，t_2=（1sc-v_（c？t_1）/2）/v_c，，。
4 问题
飞剪在现场维护过程经常会遇到以下问题：
1. 检测不到焊缝，飞剪无法自动剪切。由于生产现场环境比较恶劣，产生的灰尘有时会使焊缝探测仪无法检测到焊缝，使焊缝跟踪功能无法判断计算焊缝的位置，从而飞剪无法自动剪切。因此需要经常利用生产间隙时间擦拭焊缝探测器的发射端和接收端。
2.飞剪初始位信号丢失。飞剪在剪切后定位不准，角度存在偏差。这一般是与电机同轴相连的位置编码器出现了信号漂移或信号丢失，也可能是对位置编码器进行清零的接近开关检测不到信号导致无法清零所致。这时应检查编码器和接近开关，重新清零。
3.飞剪在剪切前轧机加速导致剪切条件不满足。这是由于轧机加速导致剪切动作信号的提前到来，而动作连锁条件不满足，导致飞剪无法剪切。轧机加速产生的原因：焊缝快进机架前都有自动降速的脉冲发出，但由于当时钢带速度低，自动降速完成信号一直有，所以程序中自动降速的信号没有。当3号活套出现空套后马上充套，由于活套同步程序，轧机会有自动加速的信号。为了防止这种情况的出现，我们可以在程序中设定跟踪焊缝到1机架前10m时，轧机自动降速。
5 结语
飞剪的作用是完成连轧机组钢带的分卷，剪切带钢的头、尾或定尺。可在轧机不停车的情况下对钢带进行启/停式切分操作。因此，飞剪的使用有效的促进生产的连续化、高速化。首钢京唐1700冷轧轧机飞剪系统的生产全过程均采用计算机跟踪控制，具有高度自动化和剪切控制、定位控制精度高，故障率低等特点，值得大力推广。
参考文献
[1] 许世范. 现代控制理论基础[M] . 北京：中国矿业大学出版社，1990
[2] 葛延津.高峰.陈栋 飞剪速度基准的研究[J] . 沈阳：东北大学学报（自然科学版），2003
[3] 丁修堃. 轧制过程自动化[M] . 北京：冶金工业出版社。
关键词：飞剪 启动工作制 焊缝探测仪
0 飞剪简介
用于横向剪切运动着的轧件的剪切机称为飞剪。首钢京唐联合钢铁公司1700一冷轧厂飞剪安装位置在NO.5机架出口，采用双滚筒式飞剪，即转鼓飞剪，在两个转向滚筒上，径向固定着两个刀片。沿轧制线移动着的带钢，在通过两个滚筒中间时，即被相遇的两个刀片剪切。它的特点是刀刃装在旋转滚筒上做圆周运动，具有良好的平衡性，因此剪切速度较高，但因剪切位置的不平行性，所以剪切断面质量降低和剪刃磨损较快，适合于薄带钢剪切。
根据带钢的厚度变化，剪刃间隙可自动调整。为确保剪切过程中的剪刃间隙不变，装有同步齿轮机构来消除齿轮啮合侧隙。剪刃调整装置包括一个AC齿轮电机、蜗轮蜗杆减速机和间隙指示器。通过蜗轮蜗杆机构使转毂轴向移动来调整剪刃间隙。
1 飞剪剪切长度调整原理
根据工艺要求，飞剪要将轧件剪成定尺长度，还要能剪切多重定尺长度。因此，要求飞剪的剪切长度能够调整。飞剪可以使用两种工作制。
1. 启动工作制
启动工作制是指剪切一次后，剪刃停在某一位置，下次剪切时，飞剪重新启动。这种工作制的飞剪主要用于轧件的切头、切尾或切长定尺且速度较小的轧件。飞剪的启动可由人工操作，也可由机械开关或光电管控制。此时被剪切轧件的长度按下式确定：L=+？（1）
（1）式中： 表示从检测装置到飞剪的距离，m； ： 轧件前进的速度，m/s；
： 飞剪由启动到剪切的时间，s。
在调节定尺长度时，通常不采用改变的方法，而用延时的方法来改变时间。
2. 连续工作制
在轧制速度较高情况下，即当每剪切一次才启动一次电机已经来不及时，则采用连续工作制。多用于双滚筒式飞剪，如果飞剪双滚筒的直径相等，被剪轧件以等速运动，那么剪切的长度由下列公式确定： L= T （2）
式中 ：轧件前进的速度，m/s；：两次剪切的时间间隔，s.
由公式可以看出，当轧件运行速度不变时，在飞剪上剪切的轧件长度只同相邻的两次剪切的间隔时间有关。
首钢京唐1700一冷厂的转鼓飞剪采用启动工作制，剪切速度Max.260m/min、Min.100m/min。剪切后钢带处于失张状态。
2 带钢跟踪
2.1 焊缝探测仪工作原理
在现代化冷轧生产中，带钢跟踪是一个十分重要的环节。因此，冷轧线上配置了焊缝跟踪仪，为自动化系统提供带钢跟踪同步的信息。
焊缝探测仪的结构组成：一个带有GA—AS（砷化镓）发射二极管的发射单元作为光源，安装在带钢的上方。一个接收器带有光电传感器，安装在带钢的下方，一个端子箱及连接电缆。如图1所示。
图1 焊缝探测仪结构
焊缝探测仪的测量原理：带钢在生产线入口处经过焊接后在焊缝中间位置冲一小孔，当焊缝经过焊缝检测仪时，发射器发出的光线通过小孔进入接收器，光电三极管导通发出一个接点信号，表明有焊缝通过，同时向自动化系统发出同步信号。
2.2 跟踪动作
我们将轧机入口前分为4个跟踪区域，每个跟踪区域的长度是40m，总长160m。当焊点到达距离轧机160m的位置时，轧机段跟踪开始。
通过轧机入口张力计辊1号辊的编码器跟踪计算焊接点到1机架的距离S，同时计算轧机入口张力计辊与前一张力计辊的速度差再乘以自动降速延迟时间，当后者计算结果大于S时，轧机自动降速命令发出，使轧机速度接近或达到二级设定的降速值。轧机降速是为了使得剪切命令发出前剪切动作的连锁条件提前满足。当焊缝探测跟踪到5机架时，飞剪剪切跟踪开始，跟踪距离计算 式中：5机架下工作辊转速； ：5机架前滑值。
假设计算跟踪距离值L=剪切开始动作。则
=L总-L2-- ；L2=V定× （T1+T2+T3）
式中：5机架到飞剪距离； ：钢带速度补偿值； ：钢带宽度变化补偿值。 ：轧机出口钢带速度给定值；T1：延迟时间； ：飞剪加速时间； ：飞剪剪切时间。
3 飞剪动作程序设定
飞剪在动作前必须满足：轧机出口钢带速度给定小于300mpm，轧机出口钢带速度给定与卷曲芯轴速度之差的范围在-90～99.9mpm之间，压带辊，剪前夹送辊，穿带板，皮带助卷器动作到位，芯轴建张，飞剪处于原始位。
通常把飞剪的运动过程分为几个阶段，即启动加速，剪切，减速，停止，反转定位。当达到跟踪距离并且满足飞剪动作连锁条件时，飞剪开始动作。首先飞剪2个转鼓加速，加速到剪切速度。假设为飞剪加速到剪切速度，则
=
式中： 5机架速度。 ：5机架前滑值。 。
计算出来的，再经过限幅，控制在之间。如果停车轧机速度为0时，加速到设定速度为120mpm。
飞剪的初始角度大约为，动作开始后当角度为，达到剪切位。当角度大于时，有剪切完成信号。这时飞剪以10mpm的速度减速前进。当飞剪角度大于时，飞剪给定速度为0，飞剪停止。飞剪停止后满足剪切完成信号到来延时1s条件后，飞剪开始反转。如果停止时飞剪角度小于但大于时，则飞剪反转速度设定为-33.6mpm，如果小于，则飞剪反转速度设定为33.6mpm。 当检测到飞剪原始位接近开关信号，完成反转，飞剪停止动作。
图2 飞剪动作过程
t_1=v_c/as，t_2=（1sc-v_（c？t_1）/2）/v_c，，。
4 问题
飞剪在现场维护过程经常会遇到以下问题：
1. 检测不到焊缝，飞剪无法自动剪切。由于生产现场环境比较恶劣，产生的灰尘有时会使焊缝探测仪无法检测到焊缝，使焊缝跟踪功能无法判断计算焊缝的位置，从而飞剪无法自动剪切。因此需要经常利用生产间隙时间擦拭焊缝探测器的发射端和接收端。
2.飞剪初始位信号丢失。飞剪在剪切后定位不准，角度存在偏差。这一般是与电机同轴相连的位置编码器出现了信号漂移或信号丢失，也可能是对位置编码器进行清零的接近开关检测不到信号导致无法清零所致。这时应检查编码器和接近开关，重新清零。
3.飞剪在剪切前轧机加速导致剪切条件不满足。这是由于轧机加速导致剪切动作信号的提前到来，而动作连锁条件不满足，导致飞剪无法剪切。轧机加速产生的原因：焊缝快进机架前都有自动降速的脉冲发出，但由于当时钢带速度低，自动降速完成信号一直有，所以程序中自动降速的信号没有。当3号活套出现空套后马上充套，由于活套同步程序，轧机会有自动加速的信号。为了防止这种情况的出现，我们可以在程序中设定跟踪焊缝到1机架前10m时，轧机自动降速。
5 结语
飞剪的作用是完成连轧机组钢带的分卷，剪切带钢的头、尾或定尺。可在轧机不停车的情况下对钢带进行启/停式切分操作。因此，飞剪的使用有效的促进生产的连续化、高速化。首钢京唐1700冷轧轧机飞剪系统的生产全过程均采用计算机跟踪控制，具有高度自动化和剪切控制、定位控制精度高，故障率低等特点，值得大力推广。
参考文献
[1] 许世范. 现代控制理论基础[M] . 北京：中国矿业大学出版社，1990
[2] 葛延津.高峰.陈栋 飞剪速度基准的研究[J] . 沈阳：东北大学学报（自然科学版），2003
[3] 丁修堃. 轧制过程自动化[M] . 北京：冶金工业出版社。