热带轧机精轧压下液压缸位置控制_图文

冶金设备 热带轧机精轧压下液压缸位置控制
刘安平
(武钢热轧厂 湖北 武汉 !"##$")



要: 结 合 武 钢 热 轧 厂 精 轧 压 下 系 统, 阐 明 了 高 压、 大 流 量、 双伺服阀液压缸自动位置控制

( %&’() 的基本特点, 描述了各模块功能分配和信号流程, 介绍了相关 ( 语 言 块 实 现 的 功 能, 具有普遍的 指导意义。 关键词: 热轧带钢; 液压缸; 位置控制; %&’( 中图分类号: )’*+$ 文献标识码: , 文章编号: (*##/) -##$ . !"+#/ . ##"$ . #/

!"#$%$"& ’"&%(") "* +,-(./)$0 ’,)$&-1( *"( 21-/0%$"& 3,#%14 "* +"% 3%($5 6$&$#7$&8 9$))
012 &345637
( %89 :8;;637 <6;; 8= >1?(@, >ABC3 !"##$" , (B63C)

:;#%(.0%: )BD 5EDFD39 5C5DE DG58A3HF 9BD IC63 =DC9AEDF 8= 9BD B67B 5EDFFAED C3H B67B =;8J KC4 5CK69L =8E 9BD HAC; FDEM8 . MC;MD BLHECA;6K KL;63HDE CA98IC96K 58F69683 K839E8;( %&’()63 9BD EDHAK4 9683 FLF9DI 8= 9BD =636FB637 E8;;637 I6;; 63 9BD %89 :8;;637 ?9E65 <6;; 8= >1?(@ C3H HDFKE6NDF 9BD HDF673C9683 8= =A3K9683 =8E DCKB I8HA;D C3H F673C; =;8J C3H 639E8HAKDF 9BD EDC; =A3K9683 8= 9BD ( ;C34 7AC7D O 19 KC3 ND A36MDEFC;;L AFDH CF C 7A6HD O <1,="(-#: B89 E8;;DH F9E65;BLHECA;6K KL;63HDE;58F69683 K839E8; ;%&’( 武钢热 轧 厂 的 设 备 是 -P+! 年 从 日 本 成 套 引 进的, -P+$ 年 -* 月建成投产。其精轧厚度控制为 电动 &R(, 响应速 度 较 慢, 频 繁 动 作 还 容 易 磨 损, 为此厂决定进 行 液 压 改 造, 方 案 有 两 种: (-) 拆去 保留电 动 压 电动压下装置改装长行程液压缸; (*) 下加设小行程微调液压缸, 本次改造选择了后者。 液压系统的 响 应 时 间 比 电 动 的 高, 加快了压 下系统的响应, 能将 &R( 功能 控制 周 期 由电 动 压 下的 -## IF 提高到 -# IF, 使位置控制精度提高到 同时在厚度控制策略上更为灵 活, 为提 高 厚 /! I, 度控制精度提供了物理保证。 位置控制的精度及品质直接决定了辊缝和厚 度的控制精度, 热轧精轧机组压下液压系统压力 高 (*P# <’C) , 每 机 架 双 侧 最 高 合 压 力 !# ### ST, 要求液压缸摆位速度快、 流量大, 单伺服阀不能很
收稿日期: *##/ . #/ . *! 作者简介: 刘安平 ( -PQ$ . 工程师 O ) , 男, 湖 北 武 汉 市 人, 高级

好满足要求, 本文所述的方案是热轧精轧机组液 压系统设计中 通 常 采 用 的 方 案, 因此其控制思想 具有普遍的指导意义。下面对液压缸自动位置控 这一重要功能作初步剖析。 制 ( %&’()

- 液压系统及传感器概况
液压系统示意图如图 -, 主要由如下设备组成: 液压缸 * 台, 直 径 +Q# II, 控制工作辊及支 撑辊上抬 U 下压。 电磁 阀 * 台, 液 控 单 向 阀 $ 台, 用于投入 U 切 除相应伺服阀。 伺服阀 ! 台, 直接控制液压缸进出 油, 每*台 控制 - 个油缸, 小流量时每侧 - 台工作, 大 流量时 同时工作。 泄荷阀 * 台, 当操作需要或发生严重故障时 打开液压缸泄荷油路, 液压缸完全缩回到上极限, 使辊子抬起。 每侧 * 台, 正常工作时 取其平 ?83L 磁尺 ! 台,

"$

(/) !"#$% &’$()%*%+, *##/ , !"

刘安平 均值作液压缸 位 置 反 馈 值, 一台故障时取另一台 反馈值。 压头 ! 台, 分别检测工作侧和传动侧压力 信号。

热带轧机精轧压下液压缸位置控制

其 中 ! 台安 装 在 液 压 缸 油压传感器 "# $ 台, 无杆 腔, 检 测 液 压 缸 油 压, 当 压 头 失 效 时, 可用它 转换为压力 信 号, 满 足 正 常 生 产。 另 一 台 检 测 液 压缸背压, 用于流量补偿计算。

图!

液压系统示意图

零调过程。前 两 种 为 故 障 状 态, 后两种为正常工

! %&"’ 软件包功能综述
它可工作于 ( %&"’ 软 件 包 功 能 框 图 见 图 ! , 种状 态: ()) 卸 荷, 卸 荷 阀 得 电, 液 压 缸 完 全 收 回; 锁定, 故 障 状 态, 锁 死 液 压 缸 的 移 动; ($) 位置 (!) 控制, 根据外部位置给定进行位置闭环控制, 用于 自动、 手 动、 测 试 等 位 置 控 制 过 程; (() 压 力 控 制, 根据外部压力 给 定 进 行 压 力 闭 环 控 制, 用于自动

作方式。位置和压力 "* 调节器 整定不 同的 参数, 当工作于压力 方 式 时, 经过对选择的压力反馈信 号 (人机接口 %+* 上选 择, 无 负 荷 时 切 换, 以避免 扰动) 进行适当方式滤波与给定压力比较, 经调节 器、 流量补偿后根据流量分配原则, 按选定的工作 伺服阀数和顺序依伺服阀的流量特性分别计算其 开 口 度, 转 换 为 电 压 或 电 流 信 号 输 出 至 伺 服 阀。 位置环类同。

图"

%&"’ 软件包功能框图

武钢技术

!""# 年第 $% 卷第 # 期

$,

冶金设备
工作” 、 “ 先 - 后 # 伺服阀 工 作” 的 各 个 截 止 阀、 卸

! "#$% 软件包开发
! &" 外部主控程序 本程序完成液压控制的连锁逻辑和初始化, 扫 读入各类数 描时间可以稍慢, 比如 ’( )*。功能有: 字量和给定信息; 初始化 "#$% 的调节参数; 液压状 态逻辑控制; 调试专用模块; 开关量输出等。 ! &# 输入控制程序 读入模 拟 量 信 号, 计 算 油 压、 压头压力并滤 波, 计算液压缸位置。 ! &! 液压控制器状态动作定义程序 定义液压控制器的 + 种控制状态: ( 卸 荷) 、 ( , (压力控制) 、 ( 位置控制) 、 ( 锁定) 及在 每 种状 态 ’ ! 下电磁阀的动作 (阀操作、 阀锁定、 阀卸荷) 以及位 置控制器、 压力控制器的状态动作。 ! &$ 电磁阀控制 定义了在 “阀 操 作” 下以 + 种组合 “只 # 伺 服 阀工作” 、 “ 只 - 伺 服 阀 工 作” 、 “先 # 后 - 伺 服 阀

荷阀输出, 以及在 “阀锁定” 、 “ 阀卸荷” 下的各个截 止阀、 卸荷阀输出。 ! &% 压力给定 定义了压力 给 定 的 两 种 状 态, 当液压控制器 在压 力 控 制 方 式 时 "#$% 的 压 力 给 定 来 自 外 部, 其它 ! 种方式时, 压力控制状态为压力保持, 将压 力反馈作为给定, 相当于压力控制器输出为零。 ! && 位置给定 定义了位置 给 定 的 两 种 状 态, 当液压控制器 在位 置 控 制 方 式 时 "#$% 的 位 置 给 定 来 自 外 部, 其它 ! 种方式时, 位置控制状态为位置保持, 将位 置反馈作为给定, 相当于位置控制器输出为零。 ! &’ 伺服调节器 定义了 $. 位 置 调 节 器、 轧 制 力 调 节 器, 包括 限幅、 极限检查等。还定义了伺服流量特性曲线、 流量补偿, 最 后 得 到 各 个 伺 服 阀 的 电 流 给 定。 其 中流量补偿有 ! 种方式可选: 无补偿、 固定流量 补 偿、 按压力补偿。程序框图如图 ! 。

图!

伺服调节器程序框图

图 ! 中 ! ( " #( ) ) , ( ’ ) &* ) !, " $ , %( & ’ ( ) 。 ( ’ ) &* ) #$ 为比例增益, & ’ 为采样 #( $ + , % &’ ( 周期, & * 为积分时间常数。 ! &( 输出控制程序 把伺服阀的电流给定通过高速 . / 0 模块 输 出 到各个伺服阀。 ! &) "#$% 主控程序 按顺序循环 调 用 已 定 义 好 的 过 程, 要求扫描 时间要短, 比如 ’ )*, 信号流程如图 + 。

+ 流量特性曲线
$ &" 单阀控制 当使用单阀控制即阀顺序状态字 1 ( ( 只用 # 阀) 或阀顺序状 态 字 1 , ( 只 用 - 阀) 时, 阀流量如 图 2 所示。

, "

{

-( ) . ,(( + ,((

( / . / ! ,(( ( - ( ) ( . 0 ,(( ( - ( ) ( . 1 + ,(( ( - ( ) (,)

+(

(2) !"#$% &’$()%*%+, ’((2 , +!

刘安平

热带轧机精轧压下液压缸位置控制

图!

!"#$ 软件包 $ 语言程序信号流程图

时, 取 !+ " !* " ( ! , 如式 (() , 即 !, " !( " ! , # " ( !$ 。

图"

单阀控制时伺服阀流量特性

! %#

双阀控制 如图 & 所示, 当使用双阀控制即阀顺序状态
图$ 双阀控制时伺服阀流量特性

字’( ( 先 " 后 )) 或阀顺序状态字 ’ * ( 先 ) 后 ")

# " #% & #’

? ! + ? $ " ( !$ ( ( $ ( ! ) , ) ? ( $ * ) ,)& + ,]&[ !( ? ( $ * ),) [ !, ? ]" ( !$ & + , * ( !) , " ( !$ ( ) , , $ , ) () ? ? " ? ,++ &[( ! -( $ * ) ( )& + ( ] " ( !$ & ,++ & + ( * ( !) ( " ( !$ ( $ " ) ( ) (() ? [ !, ? $ & !) , * + ,]&[ !( ? ( $ & ),) ]" ( !$ & ( !) , * + , " ( !$ ( * ) ( , $ , * ) ,) ? ? ? * ,++ &[( ! ? ( $ & ) ( )* + ( ] " ( !$ * ,++ * + ( & ( !) ( " ( !$ ( $ ! * ) ( )

式 (,) 、 (() 中 — — 调节器输出流量特征点 ), , )( — — — 调节器输出流量 $ —

— — 伺服阀流量特征点 +, , +( — — — 斜率 !+ , !, , !( — — —伺服阀总流量 #—
武钢技术 !""# 年第 $% 卷第 # 期

-,

冶金设备
上极限。卸荷 是 比 锁 定 更 高 一 级 的 保 护, 有更高

! 系统保护
液压位 置 控 制 器 工 作 状 态 " (卸 荷) 和# (锁 定) 是为了出现 故 障 时 保 护 设 备 采 取 保 护 动 作 而 设计的, 进入条件依具体设备工况确定, 以下为我 厂相关数据。 ! $" 锁定 进入锁定状 态 后 液 压 缸 进 出 油 路 均 被 关 闭, 伺服阀停止 工 作, 液 压 缸 停 止 移 动。 当 下 列 条 件 之 一 满 足 时 液 压 缸 进 入 锁 定 状 态: 和轧制力 % 两侧轧制 力 差 % & """ ’(; 两侧液压缸 &! """ ’(; 位置差 % & )); 自动 * 个位置传感器任 何 一 个 坏; 零调时和轧制 力 % &" """ ’(; 非卸荷状态时液压 缸行程 + & )); 液 压 缸 行 程 % #" )); 当选择压头 和油压比较 功 能 时 两 者 差 # """ ’(; 手动操作把 选择在锁定位。 ! $# 卸荷 进入卸荷状 态 后 液 压 缸 进 油 油 路 被 关 闭, 卸 荷油路打开, 伺服阀停止工作, 液压缸完全缩回到 (上接第 ## 页) 接零, 机 房 设 置 交 流 接 地、 保 护 接 地 和 工 作 接 地, 要求接地电阻 值 符 合 国 家 相 关 标 准, 可能时接地 电阻值越小越 好, 在连接地线时充分实现均压分 流, 减少电流在各类地上产生的电压。 (! ) 减小 地 线 上 的 干 扰。 分 开 独 立 设 置 交 流 地, 保 护 地 远 离 高 频 干 扰 源, 引 线 采 取 绝 缘 措 施。 当各类接地体达不到要求距离时, 实施共用接地, 每台电子设备 进 行 等 电 位 连 接, 采取一点接地的 方法。

的优先级。当下列条件之一满足时液压缸进入卸 荷状态: 和 轧 制 力 % #" """ ’(; 两侧轧制力差 % 两侧液压 缸 位 置 差 % # )); 非卸荷状态 # """ ’(; 时液压缸行程 + , $ ! )); 液 压 缸 行 程 % #& )); 手 动操作把选择在卸荷位时; 外部发送卸荷命令。

- 结 语
对每个 ./01 软件包 运 行 周 期 确 定 为 & )2, 机 架 专 门 选 用 了 一 块 辅 助 处 理 器 板 /,& (德 国 用来执行该程 345 公司, 106 为 0784901 #!" 3.:) 序, 其操作系统为 ;<=79’2(这是一款广泛应用于 美国 >,- 战斗机和宇宙飞船的高可靠性多任务 实 时嵌入式操 作 系 统) , 开 发 工 具 为 =?5@A?B49 公 司 用 1 语 言 编 程, 一年多来系统运行稳 C795D@7& $ " , 定, 位置控制精度可达 , ! )。 !

# 结 语
武钢运输部原料站铁路信号微机自控系统采 取上述方 法 处 理 后, 系 统 运 行 稳 定 可 靠, 从 &""* 年 - 月至今没有发生任何故障。所以无论是国 铁 还是厂矿企业铁路, 遇到零、 地电位差引起铁路信 号微机自控系 统 设 备 错 误 动 作 时, 一定要认真分 析零、 地 电 位 差 产 生 的 原 因, 采取相应的处理 措施。 !

我国钢铁企业开始重点推广节能技术
中国钢协近日透露, 我国从今年开始在钢铁企业 重 点 推 广 节 能 技 术。目 前 由 该 协 会 推 广 的 - 项 节 能技术已取得突破性进展。据了解, 世界先进国家的吨钢燃料消耗小于 !"" ’E, 而我国 重点钢 铁企 业都 在 !-" ’E 以上, 比世界先进水平高出 ,& F 。另外, 我国 钢 铁 业 排 放 的 各 种 废 弃 物 占 全 国 工 业 排 放 废 弃 物的 ,- F , 而 对这些废 弃物的综合 回 收 利用 率 只 有 !G F , 远 远低 于 HG F 的 世界 先进水 平。 中钢协 表 示, 将通过推广使用新技术, 提高能源的一次使用效率及二次回收利用率, 使企业力争做到不买电、 不买 油, 只买煤。 (摘自 《中国工业报》 )

*&

(!) !"#$% &’$()%*%+, &""! , *#

热带轧机精轧压下液压缸位置控制
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 刘安平, LIU An-ping 武钢热轧厂,湖北,武汉,430083 武钢技术 WUHAN IRON AND STEEL CORPORATION TECHNOLOGY 2005,43(5) 3次

相似文献(8条) 1.期刊论文 梁铁.刘强 热轧带钢线液压翻卷装置改进 -新疆钢铁2004,""(4)
对中型材厂热轧带钢线,液压翻卷装置存在的问题进行了分析.并介绍了改进措施.

2.期刊论文 姚威.朱培显 热轧粗轧机高压液压系统回油管爆裂分析 -液压气动与密封2010,30(7)
近年来,国内一些特大型钢铁公司都相继从国外引进了现代化的热轧带钢生产机组.这些机组的共同之处是都配置了工作压力高、流量大、控制 精度高的液压系统,这为生产大压下量、大规格、高精度的板带材提供了必要的设备条件.本文分析了某大型热轧轧机液压回油管路多次爆裂所导致 的事故,并提出了解决方法和改进措施.

3.期刊论文 张永武 热轧带钢工作辊平衡油缸的改进 -冶金设备2001,""(2)
针对原液压缸设计及使用中存在的问题,分析了故障原因,提出了改进方案,使之更符合生产现场及工艺要求,从而有效地提高液压设备的可靠性 ,减少了设备故障,提高了工作效率.

4.期刊论文 张伟.王益群.吴晓明.张周 热轧带钢卷取机步进电液控制系统的仿真研究 -液压与气动2004,""(9)
针对热轧卷取机实验台装置助卷辊步进电液控制系统,在考虑到液压缸的非对称性和负载的特殊性条件下,建立压力-位移双闭环的液压控制系 统的数学模型,仿真结果表明该方法正确有效.

5.学位论文 张业建 卷取机踏步控制系统建模与控制 2002
宝钢2050mm热轧厂的卷取机由于多年使用,尤其是在热轧带钢轧制速度和带钢厚度不断增加的情况下,常常出现机械、液压及电气等方面故障 ,导致打滑、卷取失败、轧废、压痕、松卷或塔尖等现象,造成巨大的损失.为了使得卷取机进行可靠地卷取,工作报告研究了踏步控制系统测试方法 、非参数模型和参数模型建立方法、神经网络辨识以及神经网络控制等理论和实践,以期望提高系统的动态性能.工作报告首先建立了踏步控制系统 键合图模型.基于经典控制理论的微分方程模型和传递函数模型已不能满足非对称液压缸伺服系统的建模要求.该文建立了非对称缸系统键合图模型 ,从理论上准确地描述了该系统的本质非线性、时变特性等.为了辨识出系统准确的数学模型,工作报告进行了神经网络辨识的研究.为了改善系统的 动态性能,工作报告研究了神经网络控制在踏步控制系统中的应用.工作报告的最后,介绍了各种辨识与控制方法的现场实验.

6.会议论文 王森 1 780 mm轧辊交叉控制 2007
随着AGC及AWC技术的广泛应用,热带钢尺寸控制精度得到了提高.但是热带钢板形质量提高成为轧机设备制造厂和热轧带钢厂共同追求的目的 .20世纪80年代日本三菱重工和德国西马克相继推出了PC轧机和CVC轧机,成为当今世界两种不同风格的最佳热轧带钢板形控制技术.

7.期刊论文 张飞.童朝南.彭开香.陈建中.Zhang Fei.Tong Chaonan.Peng Kaixiang.Chen Jianzhong 液压位 置控制系统的自适应补偿 -机械工程学报2005,41(5)
分析了液压位置控制系统中活塞运动速度与液压缸油压之间普遍存在的蝶形特性,提出一种自适应补偿方法,该方法能降低活塞在不同方向上运 动的非线性,并能有效降低负载力对液压缸活塞移动速度的影响,提高系统的动态性能.由于确定补偿系数所需要的参量均由现场仪表直接提供或仅 需经过简单的转换得到,故而具有很强的适用性.该方法已应用于国内热轧带钢厂,并取得良好的控制效果.

8.学位论文 赵周礼 卷取机助卷辊电液伺服系统建模与控制技术研究 2002
宝钢2050mm热轧厂的卷取机由于多年使用,尤其是在热轧带钢轧制速度和带钢厚度不断增加的情况下,常常出现机械、液压及电气等方面故障 ,导致打滑、卷取失败、轧废、压痕、松卷或塔尖等现象,造成巨大的损失.为了使得卷取机进行可靠地卷取,论文研究了助卷辊电液伺服系统测试方 法、非参数模型和参数模型建立方法、神经网络辨识以及神经网络控制等理论和实验,以期望提高系统的动态性能.论文首先建立了助卷辊电液伺服 系统非线性状态方程模型.基于经典控制理论的微分方程模型和传递函数模型已不能满足非对称液压缸伺服系统的建模要求.该文采用了现代控制理 论的方法,建立了非对称缸系统非线性状态方程模型,从理论上准确地描述了该系统的本质非线性、时变特性等.论文的最后,介绍了各种辨识与控制 方法的现场实验.通过实验可以看出正弦波方法能够准确地测试出助卷辊电液伺服系统的频率特性,得出系统的固有频率和阻尼比,为现场了解系统 动态特性提供有效的手段.利用伪随机信号作为系统输入的测试结果可以辨识出系统的参数模型和神经网络模型,神经网络在非线性系统建模方面具 有明显的优势.神经网络控制具有很好的适应能力,能够在线校正网络权值,从而很好的改善了助卷电液伺服系统的动态品质.

引证文献(3条) 1.刘安平 热轧厂精轧液压AGC控制系统[期刊论文]-钢铁技术 2009(3) 2.刘安平 热轧厂精轧液压AGC控制系统[期刊论文]-电气传动 2009(5) 3.韩宗刚 冷带轧机秒流量液压厚控系统设计及实验研究[学位论文]硕士 2006

本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_wgjs200505012.aspx 授权使用:浙江大学(wfzjdx),授权号:e8f95a7d-656e-4010-988a-9e03017aea65 下载时间:2010年10月2日


相关文档

轧机液压压下位置闭环控制系统研究及仿真
压铸机液压缸位置控制
冷带轧机两侧压下位置系统鲁棒动态输出反馈同步控制
基于液压恒压网络系统的液压变压器控制液压缸系统
PWM高速开关阀控液压缸位置控制系统的模糊控制
位移传感器在轧机压下液压缸中安装结构的改进
热带精轧机组的高精度板厚控制技术
基于AMESIM和MATLAB的液压缸位置同步控制问题仿真的比较研究
基于对称四通阀控非对称液压缸的电液比例位置控制系统建模与仿真
轧机支撑辊液压缸柱塞、密封紧急事故预案
电脑版