精轧区板形功能说明

首钢 1580 热轧精轧板形控制器功能说明

首钢 1580 热连轧 精轧区板形控制器功能说明

北京北科麦思科自动化工程技术有限公司

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目录 1 2 精轧区板形控制器概述 ........................................................................................................... 3 精轧区板形总体功能描述 ....................................................................................................... 4 2.1 F1-F7 工作辊弯辊 .................................................................................................... 5 2.1.1 弯辊功能 ........................................................................................................... 5 2.1.2 工作辊弯辊技术参数 ....................................................................................... 5 2.1.3 工作辊弯辊的压力控制 ................................................................................... 5 2.1.4 工作辊弯辊的工作方式 ................................................................................... 6 2.1.5 工作辊弯辊的操作 ........................................................................................... 7 2.1.6 工作辊弯辊的状态显示 ................................................................................... 7 2.2 F1-F7 工作辊窜辊 .................................................................................................... 8 2.2.1 工作辊窜辊技术参数 ....................................................................................... 8 2.2.2 工作辊窜辊的位置控制 ................................................................................... 8 2.2.3 工作辊窜辊的标定 ........................................................................................... 9 2.2.4 工作辊窜辊的操作 ........................................................................................... 9 2.2.5 工作辊窜辊的状态显示 ................................................................................. 10 2.3 板形控制 ................................................................................................................. 10 2.3.1 弯辊力前馈调节 ............................................................................................. 10 2.3.2 板形板厚解耦控制 ......................................................................................... 11 2.3.3 平直度反馈调节 ............................................................................................. 11 2.4 精轧区板形检测仪表 ............................................................................................. 12 2.4.1 多功能板形仪 ................................................................................................. 12 2.4.2 平直度仪 ......................................................................................................... 12 2.4.3 位移传感器 ..................................................................................................... 12 2.4.4 油压传感器 ..................................................................................................... 12 2.5 精轧区板形通讯 ..................................................................................................... 13 2.5.1 精轧板形与精轧主速度控制系统 ................................................................. 13 2.5.2 精轧板形与精轧压下控制系统 ..................................................................... 13 2.5.3 精轧板形与精轧飞剪控制系统 ..................................................................... 13 2.5.4 精轧板形与卷取控制系统通讯 ..................................................................... 13

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1 精轧区板形控制器概述
精轧区板形控制器主要控制的设备包括 F1-F7 弯辊系统、F1-F7 窜辊系统。 精轧区板形控制器主要完成 F1-F7 弯辊力闭环控制、F1-F7 窜辊开口度控 制。 精轧区的板形控制器由 1 台 PLC(GE PAC 系列)和多台高性能处理器 (HPC)完成。 PLC 主控制柜以及高性能处理器(HPC)与精轧区其他控制器之间通过内 存映象网进行通讯,与 HMI 系统通过内存映像网进行通讯,PLC 主控制柜通过 内存映象网与上位机进行通讯。

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2 精轧区板形总体功能描述
精轧区板形的控制种类:主要分为弯辊力压力控制和窜辊位置控制。 精轧区各设备控制的模式又分为 4 种,分别是自动模式、手动模式、检修模 式和急停快停模式。 自动控制模式:各设备的定位为全自动控制,人工只需观察监视; 手动模式:设备的定位为手动设定和手动操作,一般情况下,手动模式不是 轧钢模式。 检修模式:弯辊切换为平衡方式,窜辊回到零位。液压设备的先导阀全部关 闭,液压阀给定全部为 0,液压缸处于安全位置。 急停快停模式: 弯辊切换为平衡方式,窜辊液压缸处于锁定位置。液压设 备的先导阀全部关闭,液压阀给定全部为 0。

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2.1 F1-F7 工作辊弯辊
2.1.1 弯辊功能
通过向工作辊施加液压弯辊力,使轧辊产生附加弯曲,来瞬时地改变轧辊 的有效凸度,从而改变承载辊缝形状和轧后带钢的延伸沿横向的分布,以补偿由 于轧制压力等工艺因素的变化而产生的辊缝形状的变化。 工作辊弯辊和平衡是同一个液压缸,由伺服阀液压系统(板形控制器)和 开关阀液压系统(换辊控制器)来控制,任意时刻只能由其中的一套液压系统来 控制液压缸。

2.1.2 工作辊弯辊技术参数
正弯辊力: 弯辊缸直径: 弯辊缸行程: 上辊: 下辊: 工作压力: 20 MPa F1~F7: 1200kN (单侧) Ф 160/Ф 120 mm 155 mm 85 mm

2.1.3 工作辊弯辊的压力控制
恒压力控制系统的主要功能是: 根据过程机下放的弯辊力设定值和来自油压 传感器的实际压力测量值, 通过压力调节器将压力差转换为伺服阀控制信号驱动 液压缸运动,构成恒压力控制系统。其控制模式如下: ? 手动模式 在选择手动模式的情况下,弯辊力变化的条件如下: ? 选择手动模式 ? HMI 上选择弯辊模式 ? 精轧液压站就绪
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? 油压传感器正常 ? 无急停 ? 无快停 在满足以上条件,在操作台上通过弯辊力“增加”或“减小”按钮可以手动 加大或者减小弯辊力。 ? 自动模式 在自动模式下,弯辊力变化的条件如下: ? 选择自动模式 ? HMI 上选择弯辊模式 ? 精轧液压站就绪 ? 无急停 ? 无快停 ? 无手动干预 在满足以上条件下,弯辊系统根据设定的弯辊力自动变化。 AFC 停止执行的情况: ? 精轧液压站故障 ? AFC 超时 ? 弯辊力到达极限 ? 油压传感器故障 ? 急停 ? 快停 ? 检修模式 在选择检修模式后,弯辊液压系统切换为平衡方式,并且先导阀关闭,液压 阀给定为 0。 ? 急停快停模式 在急停/快停拍下后,弯辊液压系统切换为平衡方式,并且先导阀关闭,液 压阀给定为 0。

2.1.4 工作辊弯辊的工作方式
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工作辊弯辊和平衡是同一个液压缸,由伺服阀液压系统(板形控制器)和开 关阀液压系统(换辊控制器)来控制,任意时刻只能由其中的一套液压系统来控 制液压缸,两套液压系统的切换由板形控制器发请求,换辊控制器给出应答并切 换油。按照液压控制系统可分为: ? 平衡方式。由开关阀液压系统(换辊控制器)来控制液压缸,维持工作 辊辊系的平衡。 ? 弯辊方式。由伺服阀液压系统(板形控制器)来控制液压缸。 弯辊方式中,根据不同的轧制工况,弯辊方式又可以分为: ? 弯辊力方式。当机架咬钢后,根据过程机下放的弯辊力设定值,控制液 压执行机构动作到位,进行弯辊压力闭环控制。 ? 平衡力方式。当机架内无钢时,以平衡力为目标控制,控制液压执行机 构动作到位,进行压力闭环控制,平衡力值由工艺确定。

2.1.5 工作辊弯辊的操作
? HMI 操作 ? 弯辊投入选择:HMI 上选择需要投入弯辊的机架,如果液压系统正常, 并且换辊控制器允许投入弯辊,那么选择的机架进入弯辊方式。 ? 操作台操作 ? 弯辊力手动调节: 在操作台上通过 “弯辊力增大/减小” 按钮调节弯辊力, 自动模式下操作台手动调整优先。 ? 急停快停操作:拍下精轧快停/急停时,自动切换到平衡方式。

2.1.6 工作辊弯辊的状态显示
在 HMI 上,可以观察以下关于工作辊弯辊的信息: ? 弯辊力的最终设定值 ? 弯辊力的实际测量值 ? 伺服阀的给定 ? 伺服阀阀芯反馈
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2.2 F1-F7 工作辊窜辊
精轧机组设有工作辊窜辊机构, 可以根据过程机下放的窜量设定值实现空载 窜辊。

2.2.1 工作辊窜辊技术参数
窜辊缸: 直径: 行程: 速度: 工作压力: Ф 220/Ф 120 mm 320 mm 20 mm/s 20 MPa

2.2.2 工作辊窜辊的位置控制
工作辊窜辊分为上下工作辊的入口侧/出口侧共四个液压缸,每个液压缸上 分别装有位移传感器,用于检测工作辊横移的实际位置。 工作辊横移位置控制的主要功能是: 根据给定的液压缸位置参考值和来自位 移传感器的液压缸位置实时测量信号,采用反馈控制(PID)的控制算法,产生 驱动伺服阀的控制信号,使液压油缸快速、准确动作,实现工作辊横移位置的闭 环调节。每个工作辊入口侧和出口侧保证液压同步。 工作辊窜辊的位置控制分为 4 种控制模式:自动模式、手动模式、检修模式 和急停快停模式。 ? 手动模式 在手动模式下操作工可以在操作台对工作辊窜辊进行下列操作: ? 工作辊窜辊辊缝打开/关闭 操作工可以手动调节工作辊窜辊辊缝,HMI 上选择需要操作的机架,操作台 上按下“打开/关闭”按钮,按钮为持续工作方式,即按下按钮,液压缸以固有 速度打开或关闭, 恢复按钮, 液压缸停在当前位置。 通过 HMI 上的 “上辊/下辊” , “入口侧/出口侧”按钮可以实现每个工作辊的单动,或者单个液压缸的单动。 其动作速度:0.5mm/s (暂定) 。
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自动模式 过程机下放窜量设定值后,当本机架无钢时启动 APC,完成设定窜量的定

位。在发生以下条件中的一个 APC 定位立即停止: ? 选择检修 ? HMI 选择手动模式 ? 在轧机咬钢后 ? 两侧(入口侧和出口侧)窜量偏差过大报警 ? 窜量极限位 ? 急停 ? 快停 自动模式下,上下辊、入口侧出口侧保证液压同步。 ? 检修模式 在 HMI 上选择检修模式后,窜辊液压缸会自动回到零位。 ? 急停快停模式 在发生紧急情况或设备失控时,需立即拍下急停或者快停: 拍下快停/急停:窜辊液压缸会自动锁定,保持在当前位置。

2.2.3 工作辊窜辊的标定
对窜量的标定是为了获得窜量的零点。用于换辊后或现场设备更换后,都要 对相应机架的窜量进行重新标定,此操作必须在现场无钢时进行。标定前需要人 工确认机械上轧辊是否到达零位(工作辊轴端卡板可无阻碍的打开/关闭) ,机械 确定到达零位时对相应机架的轧辊(上、下辊)窜量清零,作为零窜量。

2.2.4 工作辊窜辊的操作
? HMI 操作 ? 选择手动操作的机架; ? 标定操作; ? 回零操作,用于换辊前或有轧辊回到零位需要时,选择需要回零的机架,
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点选回零启动按钮,工作辊会自动回到标定过的零位。 ? APC 定位,使工作辊窜辊自动定位到设定的窜量位置上; ? APC 重启:在故障状态或调试过程中,在自动定位未完成的情况,操作 工可以手动在 HMI 上手动点选 APC 重启按钮,让其再一次定位,以达 到目标值。 ? 操作台操作 ? 窜量打开/关闭操作 。

2.2.5 工作辊窜辊的状态显示
在 HMI 上,可以显示 F1-F7 精轧机的以下信息: ? 窜量的最终设定值 ? 窜量的实际测量值 ? 伺服阀的给定 ? 伺服阀阀芯反馈 ? APC 的状态

2.3 板形控制
各机架弯辊装备将主要用于在线(轧制时)的轧辊热膨胀补偿和轧制力变动 (AGC)补偿来保持成品凸度和平直度不被破坏。 具体为: ? F1-F7 窜辊位置调节和锁定 按照模型设定要求接收过程机下达的窜辊位置指令, 控制液压执行机构动作 到位,进行窜辊位置 APC 控制。 ? F1-F7 弯辊力调节和锁定 接收过程机下达的弯辊力指令,控制液压执行机构动作到位,进行弯辊压力 控制。

2.3.1 弯辊力前馈调节
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弯辊力前馈调节功能是根据某一个机架或几个机架的 AGC 调节指令, 前馈调 节弯辊力,使厚度调节时带钢的比例凸度保持不变,从而保证带钢平直度。 ?BF = (?RF)KBF /KRF 式中 ?BF:弯辊力变化量 ?RF:轧制力变化量 KBF:轧机弯辊力横向刚度系数 KRF:轧机轧制力横向刚度系数 当某一机架轧制力波动太大以至于本机架的弯辊力前馈调节量达到极限时, 还需根据一定的策略调节相邻机架的弯辊力。

2.3.2 板形板厚解耦控制
板形板厚解耦控制的功能是当某一个机架或几个机架的工作辊弯辊力进行 调节变化时,其对应机架的轧制力也相应的进行调整控制,以保证带钢的目标厚 度。 板形板厚解耦控制模型的计算公式为: ?RF =(2?BF)MRF /MBF 式中 ?RF:轧制力变化量 ?BF:弯辊力变化量 MBF:轧机弯辊力纵向刚度系数 MRF:轧机轧制力纵向刚度系数

2.3.3 平直度反馈调节
平直度反馈控制功能是某一个机架或几个机架工作辊弯辊力对检测的平直 度偏差进行反馈控制。 目标平直度是根据带钢张力补偿和温度分布补偿以及层流对平直度冷却影 响模型得到的板形平直度良好条件。
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平直度偏差信号是目标平直度与实测平直度的差, 通过模式识别后确定板形 平直度缺陷的类型和大小。 根据平直度偏差信号反馈调节弯辊力。 弯辊力反馈调节增量的计算公式为: ?BF = KBFF(FLATT - FLATM) 式中 FLATT:目标平直度(根据带钢张力补偿和温度分布补偿以及层流对平直度 冷却影响模型得到的板形平直度良好条件) FLATM:实测平直度 KBFF:弯辊力对平直度的影响系数
?BF:弯辊力的反馈调节量

2.4 精轧区板形检测仪表
精轧区板形相关的检测仪表主要有: 多功能板形仪, 平直度仪, 位移传感器, 油压传感器,

2.4.1 多功能板形仪
多功能板形仪是精轧区主要的检测仪表之一,用来测量成品带钢的凸度、楔 形,也可以测量带钢中心线厚差。

2.4.2 平直度仪
多功能板形仪是精轧区主要的检测仪表之一,用来测量成品带钢的平直度。

2.4.3 位移传感器
位移传感器选用的是 MTS,精轧区常用的 MTS 的参数为 25 位 gary 码、精 度为 2 微米。

2.4.4 油压传感器

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油压传感器用于检测弯辊液压系统的压力大小,信号类型为 4~20mA,压力 大小及压力报警在 HMI 上显示,压力大小并用于压力闭环控制。

2.5 精轧区板形通讯
精轧区板形的通讯包括:精轧板形与精轧速度控制系统、精轧板形与精轧压 下控制系统、精轧板形与精轧飞剪控制系统、精轧板形与卷取控制系统以及精轧 板形与二级控制系统的通讯。

2.5.1 精轧板形与精轧主速度控制系统 2.5.2 精轧板形与精轧压下控制系统 2.5.3 精轧板形与精轧飞剪控制系统 2.5.4 精轧板形与卷取控制系统通讯
精轧板形与卷取控制系统通讯内容为: ? 1 号卷取机咬钢信号 ? 2 号卷取机咬钢信号 ? 3 号卷取机咬钢信号

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