5.4 精轧区液压压下控制系统

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5.4 精轧区液压压下控制系统 .........................................................................................................5.4-2 5.4.1 概述 ........................................................................................................................................5.4-2 5.4.2 PLC304 系统配置及硬件组成说明 ......................................................................................5.4-2 5.4.3 所控设备及技术参数 ............................................................................................................5.4-2 5.4.3.1 设备技术参数 ....................................................................................................................5.4-2 5.4.3.2 AGC 液压阀组控制要求 ..................................................................................................5.4-3 5.4.3.3 AGC 阀组,平衡弯辊阀组及横移阀组电磁阀动作表 ..................................................5.4-3 5.4.4 功能说明 ................................................................................................................................5.4-4 5.4.5 操作台、机旁箱 ..................................................................................................................5.4-14 5.4.6 PLC305-PLC310 系统配置及硬件组成 .............................................................................5.4-16 5.4.7 PLC305-PLC310 功能说明 .................................................................................................5.4-16 5.4.8 PLC305-PLC310 操作台、机旁箱 .....................................................................................5.4-16 5.4.9 软件结构 ..............................................................................................................................5.4-16 5.4.9.1 主程序..............................................................................................................................5.4-16 5.4.9.2 系统初始化程序 ..............................................................................................................5.4-16 5.4.9.3 量纲转化程序块 ..............................................................................................................5.4-16 5.4.9.4 GDM 网络通讯程序块 ...................................................................................................5.4-16 5.4.9.5 Ethernet 通讯程序块 ......................................................................................................5.4-16 5.4.9.6 液压压下清零程序块 ......................................................................................................5.4-16 5.4.9.7 压下缸流量补偿计算程序块 ..........................................................................................5.4-16 5.4.9.8 液压压下定位控制程序块 ..............................................................................................5.4-17 5.4.9.9 轧辊倾斜控制程序块 ......................................................................................................5.4-17 5.4.9.10 弯辊力控制程序块 ..........................................................................................................5.4-17 5.4.9.11 工作辊横移控制模块 ......................................................................................................5.4-17 5.4.9.12 轧辊偏心补偿计算程序块 ..............................................................................................5.4-17 5.4.9.13 轧机刚度测试程序块 ......................................................................................................5.4-17 5.4.9.14 轧机刚度补偿程序块 ......................................................................................................5.4-17 5.4.9.15 压力 AGC 控制程序块 ...................................................................................................5.4-17 5.4.9.16 监控 AGC 控制程序块 ...................................................................................................5.4-17 5.4.9.17 主传动速度补偿计算程序块 ..........................................................................................5.4-17 5.4.9.18 控制流程图......................................................................................................................5.4-17

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-1

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5.4 5.4.1

精轧区液压压下控制系统 概述

精轧区液压压下控制系统共有七台 TDC 控制器(PLC304-PLC310) ,每台 TDC 控制器分别控制 一个液压压下,其中 PLC304 控制 F1 和 F1E,精轧压下操作台进 PLC310。 由于 PLC304-PLC310 的配置及实现的功能是相同的,所以下面以 PLC304 为例进行描述。

5.4.2

PLC304 系统配置及硬件组成说明

系统由主框架、两个 ET200M 远程站组成。其中一个 ET200M 远程站控制 F1E,另一个控制 F1, PLC304 通过 Ethernet card 工业以太网通讯模板连接到以太网上,完成与 HMI 的通讯。 精轧 F1E 及 F1 HAGC 控制系统 PLC304 采用西门子 TDC 控制器。F1E/F1 HAGC 系统配置可参见 PLC304 系统硬件配置图。 系统由主框架、ET200M 远程站组成。 TDC 框架模板配置: CPU551:中央处理单元 CP5100:工业以太网通讯模板 CP50M0:Profibus-DP 网通讯模板 SM500:信号模板,可通过连接不同的电缆和接口模板可分别作为开关量输入/输出模板、 模拟量输入/输出模板、增量/绝对值脉冲计数模板。 CP52IO:GDM 网接口模板 ET200M 远程站包括模板如下: PS307:框架电源模板 IM153:总线接口单元 ET200M 远程站还包括开关量输入模板、 开关量输出模板、 模拟量输入模板、 模拟量输出模板、 SM338 模板。 两个 ET200M 远程站安装在机旁控制柜内,通过 Profibus-DP 网连接到主框架 Profibus-DP-1 通讯模板上。 PLC304 通过 Ethernet card 工业以太网通讯模板连接到以太网上,完成与 HMI 的通讯。 PLC304 作为 GDM 网从站,第 21 槽安装 CP52A0(GDM 网接口模板) ,通过光纤连接到 GDM 网主 站 PLC303 TDC CP52I0 接口模板上。

5.4.3 5.4.3.1

所控设备及技术参数 设备技术参数
F1-F7 液压 AGC F1-F4 测压力 2*25000KN F5-F7 测压力 2*25000KN

压下装置 测压仪:

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-2

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压下速度: 轧辊开口度: 工作辊平衡弯辊缸(每架) :

3mm/s 70mm 8*Φ 180/Φ 130*155mm 8*Φ 180/Φ 130*85mm 工作压力 16MPa

支撑辊平衡缸 (每架) :

1*Φ 360*400mm 工作压力 16MPa

5.4.3.2

AGC 液压阀组控制要求

每个机架的传动侧和操作侧各设有 1 台 AGC 液压阀组,每个 AGC 液压阀组上设有两台伺服 阀,用于 AGC 缸正常轧制。在每个 AGC 缸上阀心各设置一台位移传感器和一个行程开关,用于 AGC 缸工作行程的检测及进行 AGC 控制。当 AGC 缸距缸盖小于 10mm 时,AGC 缸可控快抬。 AGC 缸的活塞距缸底不小于 5mm。AGC 缸工作过程中,轧机传动侧和操作侧 AGC 缸速度同步。 传动侧和操作侧既能单动又能联动,即两侧的伺服阀既能联合控制又能单独控制。换辊时 AGC 缸通过卸荷阀排油,伺服阀参与控制, 实现快速抬升。 出现事故时,如轧制力超过标定值时, AGC 缸通过卸荷阀排油,实现快速抬升。

5.4.3.3

AGC 阀组,平衡弯辊阀组及横移阀组电磁阀动作表

AGC 传动侧液压阀组电磁阀动作表 5.4-1
调节 241HVS56/1 241HVS56/2 241HV57/1 241HV57/2 241HV58/1 输入信号 输入信号 A 得电 B 得电 B 得电 快开 输入信号 输入信号 A 得电 A 得电 A 得电 事故快开 零位 零位 断电 A 得电 A 得电 停止 零位 零位 断电 断电 断电

操作侧 AGC 液压阀组电磁阀动作表与传动侧一样。

传动侧平衡弯辊液压阀组电磁阀动作表 5.4-2
弯辊 241HVS62 241HV63 241HV64/1 241HV64/2 输入信号 B 得电 断电 断电 平衡 零位 A 得电 A 得电 A 得电 上辊平衡 零位 A 得电 A 得电 断电 停止 零位 断电 断电 断电 缩回 零位 A 得电 断电 断电

操作侧平衡弯辊阀组电磁阀动作表与传动侧一样。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-3

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横移缸液压阀组电磁阀动作表 5.4-3
工作 241HVS72/1 241HV74/1 241HVS72/2 241HV74/2 241HVS72/3 241HV74/3 241HVS72/4 241HV74/3 输入 B 得电 输入 B 得电 输入 B 得电 输入 B 得电 停止 停止 断电 停止 断电 停止 断电 停止 断电

操作侧横移缸液压阀组电磁阀动作表与传动侧一样。

5.4.4

功能说明
精轧 F1E 侧压下位置控制 F1 机架轧辊平衡控制 F1 机架液压压下控制 F1 机架弯辊压力控制 F1 机架轧辊横移控制 F1 机架液压 AGC 控制

PLC304 主要完成以下功能: ? ? ? ? ? ?

(1)

精轧 F1E 侧压下位置控制

为了进一步提高板宽精度,并使中间坯对中于轧制中心线,在 F1 轧机入口侧设置立辊轧机。 FE1 辊缝的予设定是通过被分别设在立辊轧机的操作侧、传动侧的压下液压缸来完成的。要求左、 右侧压下液压同步。 首先标定开口度; 然后过程计算机设定或操作工通过 HMI 设定开口度的目标值; 当各种联锁条件都满足后,选择自动,并在 HMI 上发出定位命令(辊缝设定) ,系统自动完 成位置控制。 系统根据位移传感器读出的实际辊缝值,计算辊缝偏差Δ S(目标值-实际值) ,对应压下液压 缸速度 V 与辊缝偏差Δ S 的关系为:

V ?K

?S

根据Δ S 的正负确定速度 V 的极性,K 的大小也可根据Δ S 的大小分段调整,并且使用极限 特性和死区特性。当

?S 大于减速点时, V =Vmax ,当

?S 小于死区值时,V=0 。

辊缝设定时压下输出控制示意图如下:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-4

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V(mm/s)

Vmax

Δ S(mm) 0
停车点 减速点 1

-Vmax

图 5.4-1 侧压下输出控制示意图

(2)

自动厚度控制

机械结构特点: ? ? ? ? F1~F7 全部采用全液压 HAGC,增加了压下的快速性,提高板厚的精度; F1~F7 全部采用液压弯辊,以保证板形的精度; F1~F7 全部采用液压轧辊平衡; F1~F7 机架上设置工作辊轴向窜动 HCW,上下工作辊在液压缸作用下轴向窜动;

① 液压 APC 液压 APC 首先作为液压 AGC 的内环,执行液压 AGC 控制所要求的辊缝调节量。换言之液 压 APC 是液压 AGC 的执行机构,并进行轧辊的倾斜控制;其次用于轧辊精确预摆辊缝,实现轧 辊的校平。在最后一、二个机架,为使轧件板形较好,也可采用液压轧制力控制,实现恒轧制力 控制,以获得好的板形。各机架内环可由操作工选择恒轧制力控制或恒辊缝控制。液压 APC 控制 框图如图 5.4-2 所示。 图中,上面部分为液压 APC 控制原理图。手动上升、手动下降用于操作工微调和轧机液压压 下系统的检修。手动校零,采用自动预压靠的方式,压靠的压力为 1000 吨。初始给定辊缝用于本 道次的辊缝预定值;AGC 给定则是用于轧制过程中,由于厚度的变化,给出的动态辊缝修正值。 操作侧和传动侧液压缸中的位移传感器给出的位移量经求和、取其平均值作为辊缝实际值。辊缝 给定值和实测值进行比较,获得位置偏差。按照偏差的方向和大小,给出伺服阀驱动电流,控制 液压缸升降运动,以获得精确的定位值。

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-5

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DS 传动侧位 置传感器 OS 操作侧位 置传感器

手动上升 手动下降 手动校零 初始给定 AGC 给定 位 置 给 定 综合

/2
位置控制

传动侧液 倾斜控制 手动给定 倾斜给定 初始给定 倾 斜 给 定 综合 操作侧液 压缸 压缸

手动升压 手动降压 初始给定 AGC 给定 压 力 给 定 综合

压力控制

传动侧压 力传感器 DS

操作侧压 力传感器 OS

弯辊压力 传感器

图 5.4-2 液压 APC 控制示意图 图中部为倾斜控制,当倾斜给定值为零时,即可进行轧辊校平控制。由于来料的楔形或轧制 过程中产生镰刀弯时,就需要手动倾斜控制。根据倾斜量的给定值,操作侧和传动侧液压缸做相 反运动,一侧上升,另一侧下降。但每台轧机的倾斜量都有一个极值是不能超过的。 图下部为液压轧制力控制。由操作侧和传动侧液压缸中压力传感器之和作为总轧制力,两侧 压力差作为轧制力差。在最后一、二个机架为使板形较好,可采用恒轧制力控制。由轧制力设定 值和实测轧制力之差,调节伺服阀驱动电流,控制液压压力,以保持轧制力恒定。 在上述液压 APC 控制中包括了流量补偿环节。 ② 液压 AGC

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-6

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液压 AGC 框图
绝对 AGC 相对 AGC 监控 AGC

过程计算机计算的轧制力 和厚度作为本块钢的目标 值 采集本机架的轧制压力、 辊缝、弯辊力实测值

采集测厚仪检测的带钢出口厚度偏差

头部轧制力采样和头部计 算厚度作为本块钢的目标 值

N 厚度偏差在死区 之外否? Y ΔSi2= KjiΔh

计算 GM 厚度

N |GM 厚度-目标厚度 | >ε ? Y

ΔSi= αΔSi1+(1-α) ΔSi2

Si=Si0+ΔSi

补偿量修正,包括:轧件宽度、 硬度、油膜、轧辊偏心等

液压 APC 控制器

计算辊缝调节量 ΔSi1

ΔSi1 = 0

图 5.4-3

液压 AGC 简要控制框图

☆ 运行方式:
相对 AGC: ? LOCK-ON 方式:以计算各机架头部平均厚度为目标厚度锁定各机架的轧制力和辊 缝,进行自动厚度调节,追求同板差最小。 ? HOLD 方式: 以前一块带钢头部锁定值作为本次锁定值进行本块带钢自动厚度调节。

当实测带钢出口厚度与给定的目标厚度之差超过某极限值时,将以各机架实测值作为本块钢 的给定目标厚度。 绝对 AGC: 以过程计算机计算的目标厚度和预报轧制力作为目标厚度和锁定各机架轧制力进行自动 厚度调节,追求与要求的成品厚度差最小。 当实测带钢出口厚度与给定的目标厚度之差超过某极限值时,将以实测值作为本块钢的 给定目标厚度。

☆ 控制方式:
压力 AGC:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-7

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以轧制压力作为主自变量,以弹跳方程为基本模型的 AGC 控制方式,属于反馈控制。 监控 AGC: 以精轧出口的测厚仪实测的厚度差为自变量, 以弹跳方程确定厚差对辊缝的调节系数的 AGC 控制方式。属于反馈控制。 监控 AGC 基本控制步骤如下: 如果精轧出口的测厚仪实测的厚度差|△h| ≦ 死区值,不调节; 如果|△h| > 死区值,计算辊缝调节量△s: 如果辊缝调节量|△s| ≦ Fi 允许辊缝调节量(一个采控周期内) ,仅调节 Fi 压下;否则,辊 缝调节余量向上游机架分配。 参与监控 AGC 的机架,按照实际轧制速度计算,当该机架变形区带钢到达出口测厚仪时,开 始一个新的采控周期。 对于 F7 机架 ti=

S0 VL

对于 F4-F6 机架 ti=
6 S0 S ?? VL j?4 Vi

式中:S0 为末机架到测厚仪之间距离,VL 为采样时刻末机架速度,S 为相临两机架之间距离, Vi 为采样时刻 Fi 机架速度。 监控 AGC 分为绝对监控 AGC 和相对监控 AGC。 绝对 MONITOR ON AGC 锁定基准为设定的目标厚度 h*。 相对监控 AGC 是以带钢头部到达测厚仪视区经过一定的延时 t 之后(延时时间由软件设定, 暂定 200ms) ,通过计算采集末架出口测厚仪检测带钢厚度 h* [h* =(h1 + h2? + hn)/n]N 次(5 个扫 描周期采集一次)的平均值作为目标厚度。

☆ AGC 投用原则:
当 DAGC 和监控 AGC 同时投入时,则 DAGC 计算辊缝调节量与监控 AGC 计算辊缝调节量 进行迭加,调节辊缝以达到目标厚度。 AGC 工作方式组合表 5.4-4 F1 DAG C 监 AGC 表中:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-8

F2 +

F3 +

F4 +

F5 +

F6 +

F7 +

绝 对 绝对(|△h*|≦0.1mm)













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1) “+”为可选用符号。 2)当绝对 DAGC 和 MONITOR AGC 同时投入时,监控 AGC 根据出口厚差│△h*│的大小 决定具体控制方式。当|△h*|≦0.1mm,监控 AGC 为绝对方式。

表 5.4-5 F1 DAGC 监控 AGC 表中: 1) “+”为可选用符号。 2)当绝对 DAGC 和 MONITOR AGC 同时投入时,监控 AGC 根据出口厚差│△h*│的大小 决定具体控制方式。当|△h*|>0.1mm,监控 AGC 为相对方式。 绝 对 + F2 + F3 + F4 + + F5 + + F6 + + F7 + +

相对(|△h*| >0.1mm)

表 5.4-6 F1 DAGC 监控 AGC 表中: 1) “+”为可选用符号。 2)当相对 DAGC 和 MONITOR AGC 同时投入时,监控 AGC 根据出口厚差│△h*│的大小 决定具体控制方式。当|△h*|≦0.1mm,监控 AGC 为绝对方式。 相 对 + F2 + F3 + F4 + + F5 + + F6 + + F7 + +

绝对(|△h*|≦0.1mm)

表 5.4-7 F1 DAGC 监控 AGC 表中: 1) “+”为可选用符号。 2)当相对 DAGC 和 MONITOR AGC 同时投入时,监控 AGC 根据出口厚差│△h*│的 大小决定具体控制方式。当|△h*|>0.1mm,监控 AGC 为相对方式。 表 5.4-8 F1 监控 AGC 表中: 1) “+”为可选用符号。 2) MONITOR AGC 单独投入时, 监控 AGC 根据出口厚差│△h*│的大小决定具体控制方式。
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------北京金自天正智能控制股份有限公司 5.4-9

F2 +

F3 +

F4 + +

F5 + +

F6 + +

F7 + +







相对(|△h*| >0.1mm)

F2

F3

F4 +

F5 +

F6 +

F7 +

绝对(|△h*|≦0.1mm)

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当|△h*|≦0.1mm,监控 AGC 为绝对方式。

表 5.4-9 F1 监控 AGC 表中: 1) “+”为可选用符号。 2) MONITOR AGC 单独投入时, 监控 AGC 根据出口厚差│△h*│的大小决定具体控制方式。 当|△h*|>0.1mm,监控 AGC 为相对方式。 DAGC 算法 动态设定型 AGC(DAGC)是以在各种扰动作用下保持出口厚度恒定的充要条件,以压力 AGC 参数方程为基础推出的。DAGC 的参数方程正确反映了厚控过程规律,从而得出可变刚度公 式,即动态设定型变刚度厚控方法,公式如下。 相对(|△h*|>0.1mm) F2 F3 F4 + F5 + F6 + F7 +

?S K ? ?C

Q M ?Q ?S K ?1 ? C ?PK M M2

C?

MC ? M MC ? Q
M:轧机刚度系数;

其中,S:辊缝;Q:塑性系数;

Δ Pk :k 时刻实测压力增量值;MC :当量刚度;C:可变刚度系数 轧件塑性系数计算公式:

Q?

?Pd K B ? ?S K (1 ? ?K B ) M

?Sn M ? ?Pd ?K B

其中: Δ Sn :n 步采样控制的辊缝值; Δ Pd :阶跃扰动压力值; Δ KB : 控制系统的参数 计算 Q 的简化公式为:

Qi ?

P i H i ? hi

其中: Qi :i 机架塑性系数;

pi :i 机架压力设定值 H i : i 机架入口厚度;
hi :i 机架出口厚度
DAGC 与压力 AGC 变刚度范围不同, 其当量刚度取值范围为[0 ∞]。 MC=∞、 C=1、 与 BISRA 方法相同。 若 MC = M,则 C = 0;MC = 0,则 C = -M / Q,即可达到平整机特性。
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③ DAGC 相关的补偿功能 系统中包括的补偿功能主要有轧辊偏心补偿、支持辊油膜轴承厚度补偿、轧辊热膨胀和磨损 补偿、弯辊力补偿等。下面分别对这些补偿功能作简要说明。

☆ 轧辊偏心补偿
系统中将采用死区加偏心滤波方法。下面为偏心滤波器方法: 该滤波器是将支撑辊园周等分为 125 点, 采集 N = 125 点轧制力: Px (0) 、 Px (1) 、 Px (2) ? Px(n-1) 。并先求出轧制压力的平均值,公式如下:

Pp ?

1 N

?P
i ?0

n ?1

x

(i )

再计算支撑辊转一周后每转一点的轧制力变化量:

?Pn ? 0.5 ? (Px(n?1) ? Px(0) )
滤波器输出轧制压力:

Px ? Pp ? ?Pn
这样处理后,轧制力信号将不包含轧辊偏心影响。在实际应用中,在采足转一周压力求出平 均压力之后,开始投运滤波器,每新采一点后求出轧制压力并求新的压力平均值。

☆ 油膜轴承厚度补偿
油膜轴承的油膜厚度是随压力和速度变化的,所以它是辊缝的动态变量、油膜厚度的变化可 达 200~400 ? 。它的影响通过校正 DAGC 的辊缝信号实现补偿。油膜厚度与压力和速度关系:

Of ?

a?

N ?b P

N P

式中: O f 一油膜厚度;N 一轧辊转数; P 一轧制压力;a、b 一常数。

O f 、N、P 可测,用压靠法改变机械辊缝和转数的实验就可以得出轧机的 a、b 常数。
☆ 轧辊热凸度和磨损变化的补偿
轧辊热凸度和磨损变化的补偿采用自适应方法得到。成品机架后有测厚仪,所以成品机架的 轧辊热凸度和磨损可以由弹跳方程计算厚度与实测厚度差校正之。其它机架厚度的实测值是由秒 流量相等条件计算的。当投运 DAGC 后,各机架厚控精度提高,活套波动量减小,更接近于稳态, 所以使秒流量相等计算厚度精度提高,辊缝校正的量波动减小。

☆ 弯辊力补偿
由于实测压力中包含了弯辊力, 在设定计算和投运 DAGC 时所使用的真实轧制压力为实测压 力减去弯辊力。

☆ 轧机刚度测量
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轧机刚度可通过测试取得。 以 F1 机架为例,测试方法如下: 1) 在液压压下清零完成后,选择 F1 机架以基速运行。 2) 在 HMI 画面上,选择“F1 轧机刚度测量” 。 3) 起动液压压下下压至有轧制压力时,每次自动下压 0.1mm 辊缝,在每一点延时一定时间 (保证支撑辊运转二圈) ,在此时间内连续采集轧制压力,计算并记录平均值、最大轧制压力、最 小轧制压力;重复这一过程,下压至轧制压力 25000KN 停止。 4) 然后自动以 25000KN 为起点,每次自动上抬 0.1mm 辊缝,在每一点延时一定时间(保证 支撑辊运转二圈) ,在此时间内连续采集轧制压力,计算并记录平均值、最大轧制压力、最小轧制 压力;重复这一过程,上抬至轧制压力消失时停止。 5) PLC 自动进行轧机刚度方程的处理,计算轧机刚度值。 6) 在 HMI 画面上显示轧机刚度值。

☆ 轧机刚性补偿
主要是轧件宽度和辊径补偿。补偿方法为: 测试轧机刚性时,计算出不同宽度的轧件和不同辊径的工作辊和支撑辊的刚性补偿系数,在 AGC 运行时使用这些系数进行补偿计算。 在轧制力较小,机架刚性处于非线性段时,根据该机架的实测刚性曲线进行非线性补偿。 补偿方法如下: 压靠法测试轧机刚性时,得出的是轧辊全辊面刚度。关于轧辊辊径、板宽对轧机刚度的影响, 可通过以下计算方法进行修正。 轧辊辊径对轧机刚度修正量计算:

?Dmax ? D?? M 0 ?Dmax ? Dmin ??100
板宽对轧机刚度修正量计算:

?Wmax ? W ? ? M 0 ?Wmax ? Wmin ? ? 100
AGC 用轧机刚度:

M = M 0 -0.1*

?Dmax ? D ? ? M 0 ?Wmax ? W ? ? M 0 -0.1* ?Dmax ? Dmin ? ? 100 ?Wmax ? Wmin ? ? 100

式中,M0 为全辊面测量时的轧机刚度值。

☆ 尾部补偿
当带钢尾部每离开一个机架时,由于后张力消失,必然导致尾部增厚。为减少尾部增厚,根 据张力对厚度影响关系计算出△h,转换成所需辊缝改变量△St 。 带钢尾部补偿计算公式: △ht=Kt△h
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式中,Kt 为调节增益,由张力对厚度的影响关系计算。△h 为压尾时刻 Fi-1 机架带钢估算增 加的厚度。 当带钢尾部离开 Fi-1 机架时,对应于 Fi 机架的压下量△St 为: △St=

M+Q △ht M

☆ 加减速补偿
加减速时油膜轴承厚度补偿量变化,已包含在油膜轴承厚度补偿功能之中。由于液压 AGC 响应速度快,加减速时轧制力必然变化,由压力 AGC 来控制厚度变化,已包含在压力 AGC 功能 之中。

☆ 流量补偿
在热连轧生产中,张力是影响厚度控制的重要因素之一。张力控制与厚度控制之间存在相互 干扰,尤其是在穿带过程中,张力波动大容易引起轧机的振荡,使 AGC 不能正常投入使用。在稳 态阶段,由于 AGC 调节厚度变化引起张力变化,反之,张力变化也会引起厚度变化。这种干扰单 靠活套系统是很难消除的,所以国外开发了金属秒流量补偿的方法来消除这种干扰影响。 由于目标是恒张力控制,所以不用考虑 vi ?1 、 vi ?1 对 v i 的影响。

?i ?

?vi , wi

?vi ?

hi ?1 (1 ? si ?1 )ui ?1 ? (1 ? si )ui H i ?1 h wi ? i ?1 ui ?1si ?1bi ?1 ? ui si bi H i ?1
( ? w ? 常数 )

?? i ? ?2 vi ? 0,
?2vi ?

hi?1 u h 1 (1 ? si?1 )?ui?1 ? (1 ? si )?ui ? i?1 (1 ? si?1 )?hi?1 ? i? (1 ? si?1 )ui?1?H i?1 H i?1 H i?1 H i2 ?1

式中:h---------带钢出口厚度[mm] H---------带钢入口厚度[mm] w---------连轧张力模量[mm /(N.s)] u---------轧辊线速度[mm/s]
3

? ---------单位张力[N/mm2]
s---------无张力前滑 b---------张力对前滑的影响系数[mm /N] 由于有高精度厚度控制系统,所以可假设 ?si ? ?si ?1 ? 0 ; 1 ? si ?1 ? 1 ? si 由 ? v ? 0 ,得到
2
2

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?ui ?

hi ?1 u h u ?ui ?1 ? i ?1 ?hi ?1 ? i ?1 2 i ?1 ?H i ?1 hi hi hi

i=6、 5、 4、 3、 2、 1
Fi+1 入口厚度变化量△Hi+1 由 Fi 出口厚度延时计算。 流量补偿的实现 从以上公式可以看出,金属秒流量补偿功能要从现行系统中取出各机架厚度变化量,用延时 数学模型计算各机架入口厚度,aij 系数由过程机在轧制规程确定后,进行直接计算。 由于延时计算需要各机架的速度,因此压下 PLC 要采集来自主传动系统的速度值。金属秒流 量补偿计算功能放在 PLC 中进行。

(3)

工作辊横移

工作辊沿轴向往返运动,可以分散轧辊局部的过度磨损,使热凸度均匀分布。常用的轧辊横 移策略有定步长周期横移和变步长周期横移两种,其中定步长周期横移是每轧一卷(或几卷)上 下轧辊向相反方向移动一小距离,移动到极限位置后,再向各自的相反方向按照相同的步长移动。 这种公式算法简单,容易实现。变步长周期横移的思想是根据磨损量的分布情况来确定每一步的 横移距离,初始阶段采用较小的移动距离,当接近极限位置时,采用较大的移动距离。这样可使 磨损分布更为均匀。

(4)

弯辊压力控制

最佳弯辊力的预设定计算由过程机来完成,并把计算结果输出给液压弯辊系统的控制装置 TDC 控制器。由于该系统反应速度快,可以通过对带坯厚度和凸度进行不间断的检测,及时地计 算出第一瞬间应设定的弯辊力值。TDC 控制器根据设定的弯辊力值,对弯辊压力闭环进行实时修 正,保证弯辊装置实时在线控制。

5.4.5 (5)

操作台、机旁箱
操作台相关操作

一个主操作台,安装于 4CS,内部安装一个 ET200M 远程站,和精轧操作室 HMI 有关画面一 起完成对精轧区压下的主控操作。 操作内容如下: 液压压下手动抬起、压下操作(ET200M I/O) 机架快速打开(ET200M I/O) 液压压下手动在线倾斜控制(ET200M I/O) ET200M 远程站挂在 PLC310 上,通过 GDM 网传给 PLC304~PLC309。

(6)

HMI 相关操作

精轧机操作 HMI 位于精轧主操作室终端台上,协助主操作台完成对精轧机组的操作。 主要操作内容如下: ? “自动/手动”方式选择

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? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

自动方式接收 “正常轧制/换支撑辊/换工作辊/”工作状态选择 压下清零请求 定位命令(辊缝设定) 设定辊缝 液压压下手动/自动清零选择 压尾补偿机架选择 弯辊力增加/减少 液压 AGC 功能投入选择 AGC 投用机架选择 流量补偿功能选择 轧机刚度测试机架选择

HMI 上的相关指示有: ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 压下系统就绪 进行辊缝定位 正在清零、清零完成 清零故障 自动方式接收 设定的辊缝值 实际辊缝值 液压控制回路运行工况 位置传感器故障 压下缸有杆腔、无杆腔室实际压力 液压回路压力报警 液压 AGC 辊缝调节极限显示 液压 AGC 轧制压力保护极限显示

(7)

过程机相关操作

过程机上设定数据:设定辊缝、设定压力、设定速度、设定厚度 过程机上的相关指示有: ? ? ? ? ? ? 压下系统就绪 清零完成 压下自动 PSU 控制允许 实际辊缝值 实际轧制力 实际偏心力

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5.4.6

PLC305-PLC310 系统配置及硬件组成
与 PLC304 基本相同。

5.4.7

PLC305-PLC310 功能说明
与 PLC304 基本相同。

5.4.8

PLC305-PLC310 操作台、机旁箱
机旁箱与 PLC304 基本相同。 精轧压下操作台内部安装一个 ET200M 远程站,通过 Profibus 网络连接到 PLC310

主站。

5.4.9

软件结构 主程序

5.4.9.1

主程序负责其它程序块调用和管理

5.4.9.2

系统初始化程序

此程序在 PLC 上电时执行一次。初始化包括以下内容: 常数装载 通讯网络的初始化设置。

5.4.9.3

量纲转化程序块

将各种输入和输出(包括直接 I/O 信号和网络信号)数据的类型和量纲转化为程序内部使用 的数据类型和量纲。

5.4.9.4

GDM 网络通讯程序块

组织好需要传送的信号和数据,发送到 GDM 网上其它站,并接收来自其他 PLC 的信号及数 据。

5.4.9.5

Ethernet 通讯程序块

组织好需要传送的信号和数据,发送到 Ethernet 网,并接收 L2 级计算机和 HMI 来的信号及 数据。

5.4.9.6

液压压下清零程序块

对液压压下手动、自动清零进行管理,在压靠到 1000T 时,测量轧辊偏心。

5.4.9.7

压下缸流量补偿计算程序块

根据压下缸无杆腔实际检测压力,计算定位补偿增益。

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5.4.9.8

液压压下定位控制程序块

对液压压下手动、自动定位进行管理。

5.4.9.9

轧辊倾斜控制程序块

对液压压下调平控制进行管理。

5.4.9.10

弯辊力控制程序块 工作辊横移控制模块

完成弯辊力闭环控制。

5.4.9.11

完成工作辊轴向移动闭环控制。

5.4.9.12

轧辊偏心补偿计算程序块

对轧制压力进行偏心滤波计算,减小轧辊偏心力对压力 AGC 影响。

5.4.9.13

轧机刚度测试程序块

通过压靠法测得轧机刚度数值,并在 HMI 上显示。

5.4.9.14

轧机刚度补偿程序块

当支撑辊辊径变化及带钢宽度的变化时,对测试得到的轧机刚度值进行修正,将修正后的刚 度值用于 AGC 控制中。

5.4.9.15

压力 AGC 控制程序块

压力 AGC 控制方式 ON/OFF 逻辑、压力限幅、位置限幅等。 通过动态设定算法计算各架辊缝调节量。

5.4.9.16

监控 AGC 控制程序块

监控 AGC 控制方式 ON/OFF 逻辑、压力限幅、位置限幅等。 通过测厚仪测量带钢出口厚度偏差,计算各架辊缝调节量,同时确定采控周期。

5.4.9.17

主传动速度补偿计算程序块

通过金属秒流量算法计算 AGC 对主传动速度修正量。

5.4.9.18
见附页。

控制流程图

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