Летучі ножиці різних типів використовуються в металургійній промисловості для розрізу прокату на ходу. Такі ножиці обладнуються автоматизованим електричним приводом з системою автоматичного керування розрізом прокату. Вони встановлюються в прокатних цехах після станів чорнового прокату і використовуються для видалення кінців прокату та розрізу полоси або сортового прокату на невеликі частини для подальшої чистової обробки. Керування процесом різу включає в себе початкове позиціонування ножів, розгін, різ і повертання ножів в вихідне положення, при цьому момент різу задається датчиком у останній перед ножицями кліті, або оператором (у випадку аварійного різу). На систему автоматичного регулювання покладається завдання вчасного розрізання, при цьому система функціонує в кількох режимах. Практичне виконання систем приводу може бути різним.[1]
Для будь якого виконання автоматичного електроприводу використовуються дві концепції. Система керування летючими ножицями може бути виконана у старт-стоповому режимі, або в режимі безперервного обертання. Обидві концепції включають в себе систему регулювання положення з лінійним або нелінійним регулятором положення. В обох випадках використовується регулятор пропорційного типу з постійним (лінійний) або змінним (параболічний, нелінійний) коефіцієнтом підсилення. Відсутність інтегральної частини обумовлена недопустимістю роботи зі значним перерегулюванням, статична помилка при доданні навантаження не спостерігається через наявність ПІ регулятора швидкості приводу. При настройці лінійного регулятора відбувається налагодження приводу на певне переміщення, при цьому саме це переміщення буде відпрацьовано з бажаними характеристиками. При завданні меншого або більшого переміщення спостерігається «дотягування» або перерегулювання – режими що затягують перехідні процеси, а при виконанні певних технологічних процесів є недопустимими.
Аналізуючи можливе функціонування контуру положення можна виділити три основні режими роботи – малі переміщення (переміщення, при відпрацюванні яких струм і швидкість не досягають рівня обмеження), середні переміщення (розгін і гальмування з обмеженням по струму, водночас швидкість не досягає обмеження – трикутній графік швидкості) і великі переміщення (і швидкість і струм досягають обмеження). При настройці контуру положення на певне середнє переміщення при менших завданнях спостерігається перерегулювання, що означає багаторазовий реверс приводу і коливання навколо рівня завдання. При наявності люфтів або зон нечутливості в контурі регулювання це може призвести до вібрації або порушення технологічного процесу. При більшому завданні спостерігається незначне «дотягування» – трикутній графік швидкості закінчується довгим перехідним процесом з мінімальною швидкістю. При переході до великих переміщень дотягування займає все більше часу. Для відпрацювання різних переміщень без перерегулювання або дотягування можливе використання нелінійного регулятора положення, який має коефіцієнт підсилення, що залежить від помилки регулювання положення. Прикладом такого нелінійного керування є параболічний регулятор, що дозволяє відпрацьовувати трикутні графіки швидкості для будь-яких завдань положення. [2]
Режим старт-стоп характеризується тим, що ножиці перебувають в нерухомому стані в очікуванні прокату. При цьому ножі знаходяться в певному положенні, що є початковим. При надходженні сигналу про початок різу (від датчика наявності прокату або від оператора) починається робота приводу. В даному випадку система регулювання представляє собою систему регулювання швидкості з задавачем інтенсивності. Ножі розганяються зі струмом, який близький до номінального, і досягають швидкості, більшої ніж швидкість прокату на 5-10%. Відбувається безпосередньо розрізання полоси, що для електроприводу є додаванням моменту навантаження на валу. Після закінчення різу відбувається переключення системи регулювання – в системі вмикається контур регулювання положення, що отримує завдання на позиціонування ножів у вихідне положення. При старт-стоповому режимі, позиціонування приводу спрямоване лише на повернення приводу в вихідне положення, таким чином тип регулятора положення не вплине на якість різу, і перерегулювання або дотягування не є критичними з точки зору технологічного процесу, що дозволяє говорити про можливість використання лінійного регулятора положення. Водночас різ полоси закінчується практично в одному і тому самому положенні ножів, таким чином позиціонування відбувається приблизно на одну і ту саму величину без додаткового навантаження, на яку доцільно проводити настройку регулятора положення. З іншого боку, при відсутності режимів дотягування або перерегулювання можна досягти менших затрат на розгін і гальмування і збільшити строк експлуатації обладнання, тому при можливості необхідно оцінювати доцільність використання нелінійного регулятора положення, а саме коли механічно ножиці можуть бути перебудовані для різа на частини різної длини. В цьому випадку для забезпечення раціонального перехідного процесу при використанні лінійного регулятора положення треба коефіціент підсилення вибирати свій для кожного випадку механічного налаштування ножиць.
Робота в режимі постійного оберту характеризується зменшеними втратами на розгін і гальмування, оскільки при частому різі ножі не зупиняються в одному положенні. Для виконання розрізу прокату в заданий момент часу система повинна перевести ножі в такий стан, щоб різ почався з певною затримкою після сигналу датчика. Ножі, що вже рухаються повинні зменшити або збільшити швидкість так, щоб почати різ в заданий момент часу. При цьому до початку різу ножі повинні вийти на швидкість, що незначно перевищує швидкість прокату. Таке завдання означає практично позиціонування системи регулювання на ходу – ножі повинні пересуватись так, щоб позиціонувати себе відносно прокату. Система автоматичного регулювання в цьому разі представляє собою систему підпорядкованого регулювання положення, але в даному випадку не відбувається переключення систем регулювання швидкості і положення. Натомість контур положення працює згідно завдання, що отримується від задавача положення. При надходженні сигналу про наявність прокату формується зміна завдання таким чином, щоб забезпечити синхронізацію пересування прокату і ножів – швидкість зростає і спадає для пересування ножів в бажане положення відносно прокату. Після закінчення різу ножі продовжують пересування до нового сигналу на розрізання. В даному випадку регулятор положення залишається постійно в роботі, але виконує роль синхронізації і позиціонування на ходу. Відсутність необхідності гальмування при позиціонуванні дозволяє говорити про незначні відмінності в системах з використанням лінійного і нелінійного регулятора положення.