熱連軋中agc控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

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1、熱連軋中AGC控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用萊鋼1500mm帶鋼精軋機(jī)組由一架立輥和六架平輥軋機(jī)組成，即E2、F1~F6。(E2前設(shè)有精除鱗箱用于清除中間坯表面的次生氧化鐵皮)。軋件依次進(jìn)入立－平－平－平－平－平－平軋機(jī)連續(xù)軋制。精軋機(jī)架間設(shè)有5臺(tái)液壓活套裝置(即H1~H5)，當(dāng)軋件依次進(jìn)入n+1架軋機(jī)時(shí)，n至n+1架軋機(jī)之間的活套依次升起，通過套高調(diào)節(jié)系統(tǒng)使軋機(jī)自動(dòng)調(diào)速，并通過張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)使帶鋼在微張力、恒張力狀態(tài)下軋制，軋成所需要的帶鋼尺寸。精軋機(jī)組F1~F6壓下系統(tǒng)為全液壓壓下，并設(shè)有液壓AGC自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)和正彎輥裝置，用于保證帶鋼全長范圍內(nèi)的厚度精度及板形要求。F1~F6工作輥設(shè)有軸向竄輥

2、裝置，可以控制軋輥凸度并使軋輥磨損均勻，提高軋輥使用壽命。???帶鋼尾部依次離開各架軋機(jī)時(shí)，活套裝置便自動(dòng)下降復(fù)位。精軋機(jī)架間設(shè)有噴水冷卻裝置，用于控制終軋溫度，帶鋼終軋溫度在850℃左右。精軋機(jī)組后設(shè)置Χ射線測厚儀和光電式測寬儀，其中測厚儀參與液壓監(jiān)控AGC控制。???AGC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)???1?系統(tǒng)硬件配置???根據(jù)工藝控制要求本工程自動(dòng)化總體方案以“集散控制、分層結(jié)構(gòu)”為主要特點(diǎn)，整個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)分為3層。第1層：現(xiàn)場參數(shù)檢測與終端執(zhí)行。第2層：分散的數(shù)據(jù)處理、過程控制。第3層：集中操作監(jiān)視。???結(jié)合本生產(chǎn)線工藝布置和特點(diǎn)，控制系統(tǒng)使用了三套西門子TDC控制器(SIMATICTechn

3、ologyandDriveControl——即工藝和驅(qū)動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng))，每套TDC控制器中配置4個(gè)CPU，下掛3個(gè)ET200遠(yuǎn)程I/O從站。兩臺(tái)DELL工控機(jī)作為上微機(jī)監(jiān)控，負(fù)責(zé)維護(hù)集成歷史數(shù)據(jù)庫和提供人機(jī)接口，訪問TDC中的數(shù)據(jù)。精軋生產(chǎn)線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1所示。??????圖1?1500mm帶鋼精軋壓下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖???系統(tǒng)控制功能實(shí)現(xiàn)???1?APC控制概念???所謂APC控制就是在指定的時(shí)刻，將被控對象的位置自動(dòng)地調(diào)節(jié)到預(yù)先給定的目標(biāo)值上，調(diào)節(jié)后的位置與目標(biāo)值之差保持在允許的誤差范圍內(nèi)，這個(gè)調(diào)節(jié)過程稱為位置自動(dòng)控制，簡稱APC。???2?液壓APC系統(tǒng)組成???在現(xiàn)代熱連軋機(jī)組中，液壓AP

4、C一般作為液壓AGC的內(nèi)環(huán)，執(zhí)行厚度外環(huán)液壓AGC控制向其輸出位置(或軋制力)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)量，即輥縫調(diào)節(jié)量。也就是說液壓APC是液壓AGC的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行軋輥的傾斜控制；其次用于軋輥精確預(yù)擺輥縫，同電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)軋輥的校平?？刂葡到y(tǒng)直接將輥縫設(shè)定換算為液壓缸的位置給定，由當(dāng)前位置向目標(biāo)位置積分來作為位置參考值。作為液壓APC，還可以是將軋制力設(shè)定換算為液壓缸的油壓給定。為獲得好的板形，在最后一、二個(gè)機(jī)架，采用液壓軋制力控制，實(shí)現(xiàn)恒軋制力控制。液壓APC控制框圖如圖2所示。??????圖2?液壓APC控制框圖???3?液壓AGC系統(tǒng)???AGC系統(tǒng)是熱連軋精軋機(jī)組自動(dòng)控制中一個(gè)極為重要的

5、組成部分，是提高熱軋帶鋼全長厚度精度的主要手段。目前在現(xiàn)代帶鋼熱連軋機(jī)上廣泛采用直接數(shù)字控制計(jì)算機(jī)進(jìn)行厚度自動(dòng)控制，簡稱DDC-AGC系統(tǒng)，它能綜合采用多種形式的厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)，以適應(yīng)不同鋼種，不同成品規(guī)格以及各工藝參數(shù)變化的要求。其過程為計(jì)算機(jī)定時(shí)采樣各機(jī)架的壓力、輥縫位置、速度、X射線厚度偏差等數(shù)值，經(jīng)過必要的計(jì)算處理，送出相應(yīng)的控制量，一方面調(diào)節(jié)伺服閥，另一方面對活套進(jìn)行補(bǔ)償。液壓AGC簡要控制框圖如圖3所示。??????圖3?液壓AGC簡要控制框圖???(1)相對AGC運(yùn)行方式???●LOCK-ON方式：以計(jì)算各機(jī)架頭部平均厚度為目標(biāo)厚度鎖定各機(jī)架的軋制力和輥縫，進(jìn)行自動(dòng)厚度調(diào)節(jié)，

6、追求同帶差最??；???●HOLD方式：以前一塊帶鋼頭部鎖定值作為本次鎖定值進(jìn)行本塊帶鋼自動(dòng)厚度調(diào)節(jié)。???當(dāng)實(shí)測帶鋼出口厚度與給定的目標(biāo)厚度之差超過某極限值時(shí)，將以各機(jī)架實(shí)測值作為本塊鋼的給定目標(biāo)厚度。???(2)絕對AGC運(yùn)行方式???以過程計(jì)算機(jī)計(jì)算的目標(biāo)厚度和預(yù)報(bào)軋制力作為目標(biāo)厚度和鎖定各機(jī)架軋制力進(jìn)行自動(dòng)厚度調(diào)節(jié)，追求與要求的成品厚度差最小。當(dāng)實(shí)測帶鋼出口厚度與給定的目標(biāo)厚度之差超過某極限值時(shí)，將以實(shí)測值作為本塊鋼的給定目標(biāo)厚度。???(3)控制方式???AGC系統(tǒng)中基本的控制功能是根據(jù)基本彈跳方程實(shí)現(xiàn)的：???式中：???SF——彎輥力造成的厚度變化；???O——油膜軸承的油膜厚度

7、變化；???G——輥縫零位(熱膨脹及磨損)；???C——軋機(jī)的剛性系數(shù)，N/mm；???S——軋輥輥縫值，mm。???但為了進(jìn)一步提高厚調(diào)精度，需采取各種補(bǔ)償措施，主要是彎輥力造成的厚度變化補(bǔ)償，油膜厚度補(bǔ)償以及輥縫零位補(bǔ)償。同時(shí)利用測厚儀直接測得的成品帶鋼厚度值為基準(zhǔn)對AGC系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，另外為了克服以彈跳方程為基礎(chǔ)的反饋式AGC系統(tǒng)的滯后現(xiàn)象，在AGC系統(tǒng)中增加前饋控制功能。??????圖4?精度控制要求