軋鋼自動(dòng)化 酸軋聯(lián)合機(jī)組方案

2023/1/13酸軋聯(lián)合機(jī)組機(jī)架控制 演講人：**2023/1/13主要內(nèi)容液壓輥縫控制，簡(jiǎn)稱(chēng)為HGC(HydraulicGapControl),或者RGC（RollGapControl)。機(jī)架間張力控制，簡(jiǎn)稱(chēng)ITC(InterstandTensionControl)。自動(dòng)厚度控制，簡(jiǎn)稱(chēng)AGC(AutomaticGaugeControl)。2023/1/13系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（外環(huán)－內(nèi)環(huán)）2023/1/13內(nèi)外環(huán)結(jié)構(gòu)

2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）主要內(nèi)容概述：檢測(cè)及執(zhí)行單元等；控制模式：輥縫控制，軋制力控制；控制技術(shù)：伺服閥特性補(bǔ)償，泄漏檢測(cè)等；輥縫標(biāo)定；機(jī)架安全；2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）概述液壓輥縫控制功能（HGC）主要實(shí)現(xiàn)機(jī)架的輥縫或軋制力控制，以及傾斜控制或軋制力差控制。每個(gè)機(jī)架安裝有兩個(gè)液壓推上（壓下）缸，一個(gè)在操作側(cè)，一個(gè)在傳動(dòng)側(cè)；液壓缸位置通過(guò)安裝在每個(gè)液壓缸內(nèi)的sony磁尺進(jìn)行檢測(cè)。軋制力則通過(guò)軋制力儀或者推上缸主油路的壓力傳感器進(jìn)行檢測(cè)。缸固定，活塞運(yùn)動(dòng)。每個(gè)活塞的運(yùn)動(dòng)由液壓回路的油流量確定，伺服閥控制油流量，伺服閥線圈電流設(shè)定來(lái)自控制器的模擬輸出。軋制線2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）概述比例伺服閥：200L/min，快速打開(kāi)；伺服閥：90L/min，精細(xì)調(diào)節(jié)；2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）輥縫控制：對(duì)于兩側(cè)輥縫，實(shí)際輥縫＝零輥縫位置－實(shí)際位置。其中，“零輥縫位置”來(lái)自標(biāo)輥程序，作為輥縫計(jì)算的基準(zhǔn)點(diǎn)；零輥縫位置：類(lèi)似使用“增量編碼器＋接近開(kāi)關(guān)”測(cè)量位置時(shí)的接近開(kāi)關(guān)，簡(jiǎn)單地說(shuō)，即把兩側(cè)的軋制力均加載至300ton（人為定義）時(shí)，測(cè)得的液壓缸的位置。例如，加載完畢，假設(shè)兩側(cè)的磁尺位置讀數(shù)為50mm，那么此50mm即為零輥縫位置，定義此處的輥縫為0；當(dāng)液壓缸下降，磁尺位置讀數(shù)為40mm時(shí)，此時(shí)兩側(cè)輥縫＝50mm－40mm，即10mm；輥縫標(biāo)定平均輥縫即兩側(cè)輥縫的算術(shù)平均值，輥縫傾斜即傳動(dòng)側(cè)輥縫減去操作側(cè)輥縫所得差值（人為定義）；2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）軋制力控制：實(shí)際軋制力由軋制力儀測(cè)量或者根據(jù)安裝在液壓油路中的壓力傳感器檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行計(jì)算。使用壓力傳感器計(jì)算，單側(cè)液壓缸推上力＝該側(cè)液壓缸活塞側(cè)油壓*活塞側(cè)橫截面積－該側(cè)液壓缸桿側(cè)油壓*桿側(cè)橫截面積；單側(cè)軋制力＝該側(cè)液壓缸推上力－（下支撐輥重量＋下中間輥重量+下工作輥重量）/2－彎輥力；液壓輥縫控制－概述總軋制力即兩側(cè)軋制力之和，軋制力差即傳動(dòng)側(cè)軋制力減去操作側(cè)軋制力所得差值（人為定義）。2023/1/13液壓輥縫控制控制模式單獨(dú)輥縫控制－位置模式，以各側(cè)的輥縫作為控制對(duì)象（分別閉環(huán)控制），用于輥縫標(biāo)定及單缸調(diào)試；單獨(dú)軋制力控制－軋制力模式，以各側(cè)軋制力作為控制對(duì)象（分別閉環(huán)控制），用于輥縫標(biāo)定；平均輥縫控制－位置模式，以平均輥縫作為控制對(duì)象，用于位置模式軋制；總軋制力控制－軋制力模式，以總軋制力作為控制對(duì)象，用于軋制力模式軋制；通常應(yīng)用于末機(jī)架的光整模式；2023/1/13液壓輥縫控制控制模式傾斜控制－控制傾斜，用于位置模式軋制；軋制力差控制－控制軋制力差，用于軋制力模式軋制；模式切換保證切換的互斥性；通過(guò)賦值當(dāng)前值＋斜坡函數(shù)實(shí)現(xiàn)輥縫控制和軋制力控制之間的無(wú)沖擊切換??！2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）伺服閥特性補(bǔ)償伺服閥的流量與其入口、出口間壓力差的平方根成正比，使得伺服閥在控制系統(tǒng)表現(xiàn)為一個(gè)非線性環(huán)節(jié)，并導(dǎo)致整個(gè)伺服系統(tǒng)響應(yīng)變慢。為了補(bǔ)償這一非線性環(huán)節(jié)，可以通過(guò)對(duì)伺服閥輸出乘以一個(gè)可變?cè)鲆鎭?lái)實(shí)現(xiàn)：其中，Ps為系統(tǒng)壓力，△P為伺服閥入出口壓力差。由于進(jìn)出油兩種情況下入出口壓力差不同，所以補(bǔ)償增益也需要分兩種情況考慮2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）PsPmP=Ps-PmPmP=Pm到油箱PsPmP=Ps-PmPb到油箱PsPmP=Ps-PbPb到油箱3-way4-way油流動(dòng)方向移動(dòng)位置伺服閥特性補(bǔ)償2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）伺服閥泄露檢測(cè)伺服閥在長(zhǎng)期運(yùn)行后其性能將逐漸下降，泄漏（或稱(chēng)零漂）增加。通過(guò)一個(gè)偏差積分單元監(jiān)測(cè)伺服閥的泄漏情況，當(dāng)泄漏檢測(cè)值到達(dá)一定的限幅值后，伺服閥報(bào)警，提示更換伺服閥；參考值恒定檢查RefErrOutSat2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）伺服輸出

PID調(diào)節(jié)器伺服閥參考值位置參考值位置反饋伺服閥流量線性化補(bǔ)償PsPm伺服閥泄露補(bǔ)償增益選擇2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）控制輸出當(dāng)采用平均輥縫控制時(shí)：傳動(dòng)側(cè)輸出＝平均輥縫控制環(huán)輸出＋傾斜控制環(huán)輸出；操作側(cè)輸出＝平均輥縫控制環(huán)輸出－傾斜控制環(huán)輸出；當(dāng)采用總軋制力控制時(shí)：傳動(dòng)側(cè)輸出＝總軋制力控制環(huán)輸出＋軋制力差控制環(huán)輸出；操作側(cè)輸出＝總軋制力控制環(huán)輸出－軋制力差控制環(huán)輸出；2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）輥縫標(biāo)定輥縫標(biāo)定的目的就在于找到各側(cè)的零輥縫位置輥縫計(jì)算，為輥縫計(jì)算提供參考點(diǎn)；酸軋機(jī)組中的機(jī)架標(biāo)定分為有無(wú)帶鋼標(biāo)定和有帶鋼標(biāo)定兩種；無(wú)帶鋼標(biāo)定有帶鋼標(biāo)定2023/1/13液壓輥縫控制（RGC）機(jī)架安全輥縫鎖定急停按鈕；“機(jī)架鎖定”按鈕；輥縫傾斜（軋制力差）超限；檢測(cè)元件（SONY磁尺，壓力傳感器）故障伺服閥（泄漏檢測(cè)，閥芯反饋等）故障；輥縫快開(kāi)上游發(fā)生斷帶；拍下輥縫快開(kāi)按鈕；軋制力超限；液壓站故障；機(jī)架卸荷有快開(kāi)請(qǐng)求，同時(shí)，伺服系統(tǒng)（檢測(cè)元件，執(zhí)行元件，液壓站）故障；2023/1/13機(jī)架間張力控制（ITC)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)速度張力模式/輥縫張力模式2023/1/13機(jī)架間張力控制（ITC)速度張力模式穿帶期間采用速度張力模式；另外對(duì)于4-5機(jī)架間張力，當(dāng)末機(jī)架工作于光整模式時(shí)，采用速度張力模式；速度張力模式又分為張力連續(xù)和張力極限兩種方式。張力連續(xù)指張力控制器連續(xù)調(diào)節(jié)使張力保持為恒值；張力極限指張力控制器僅在張力超限時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)張力調(diào)回目標(biāo)區(qū)間時(shí)，控制器被保持。輥縫張力模式軋制期間（>36m/min）采用輥縫張力模式速度張力模式；輥縫張力模式采用張力極限方式；2023/1/13機(jī)架間張力控制（ITC)2023/1/13機(jī)架間張力控制（ITC)控制說(shuō)明；以1-2機(jī)架間張力控制為例：當(dāng)穿帶進(jìn)入ST2后，1-2之間設(shè)定為穿帶張力，采用張力連續(xù)方式，使帶鋼保持REF恒定，防止帶鋼跑偏。穿帶進(jìn)入ST3后，1-2間張力為設(shè)定張力，采用張力極限方式進(jìn)行控制，當(dāng)實(shí)際張力位于（TMIN,TMAX）內(nèi)時(shí)，控制器不調(diào)節(jié)，當(dāng)張力波動(dòng)至（TMIN,TMAX）以外時(shí)，控制器投入，調(diào)節(jié)張力進(jìn)入（TL2,TH2）區(qū)間時(shí)，控制器被保持。開(kāi)始軋制，輥縫張力模式下，采用張力極限方式，當(dāng)實(shí)際張力位于（TL1,TH1）內(nèi)時(shí)，控制器不調(diào)節(jié)，當(dāng)張力波動(dòng)至（TL1,TH1）以外時(shí)，控制器投入，調(diào)節(jié)張力進(jìn)入（TL2,TH2）區(qū)間時(shí)，控制器被保持。2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式１：第五機(jī)架-光輥2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式2：第五機(jī)架-毛輥（光整模式）2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－入口AGCC1機(jī)架前饋（FF1)前饋控制用于補(bǔ)償入口來(lái)料厚度的動(dòng)態(tài)偏差。入口測(cè)厚儀采樣測(cè)量一段未軋帶鋼的偏差（該測(cè)量段長(zhǎng)度可調(diào)），然后跟蹤該測(cè)量段至其通過(guò)C1輥縫時(shí)，通過(guò)比例調(diào)節(jié)器輸出調(diào)整C1機(jī)架輥縫，同時(shí)對(duì)C1機(jī)架前張力輥速度進(jìn)行修正，以補(bǔ)償輥縫調(diào)節(jié)引起的張力波動(dòng)，并保持進(jìn)入C1機(jī)架的金屬秒流量恒定。2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－入口AGCC1機(jī)架反饋（FB1)反饋控制用于獲得帶鋼所需的絕對(duì)出口厚度。C1機(jī)架余下的帶鋼厚度偏差由出口測(cè)厚儀THG1進(jìn)行測(cè)量，取采樣段內(nèi)測(cè)量值的平均值作為實(shí)際厚度偏差（采樣段長(zhǎng)度可調(diào)，如可取出口測(cè)厚儀與C1輥縫的距離）。厚度偏差經(jīng)過(guò)一個(gè)積分控制器后作用于C1機(jī)架輥縫，直到出口偏差為零。同樣地，在調(diào)節(jié)C1輥縫的同時(shí)對(duì)C1機(jī)架前張力輥速度進(jìn)行修正，以補(bǔ)償輥縫調(diào)節(jié)引起的張力波動(dòng)，并保持進(jìn)入C1機(jī)架的金屬秒流量恒定。該積分控制器通過(guò)改變積分增益進(jìn)行優(yōu)化，積分增益由控制系統(tǒng)的純滯后時(shí)間決定，該純滯后時(shí)間為采樣段帶鋼從輥縫至出口測(cè)厚儀的時(shí)間延遲，因此在算法中引入了速度，輥縫和測(cè)厚儀間的距離越短，系統(tǒng)滯后時(shí)間越短，反饋厚度控制質(zhì)量就越好。2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－入口AGC2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－入口AGCC1機(jī)架秒流量（MFC1)由于前饋控制是開(kāi)環(huán)控制，要求系統(tǒng)模型參數(shù)準(zhǔn)確性，很難完全消除厚差。而反饋控制雖然是閉環(huán)控制，卻存在由于系統(tǒng)帶有純滯后環(huán)節(jié)而響應(yīng)緩慢的問(wèn)題。而秒流量控制則解決了上述兩種控制方式的不足，兼具了準(zhǔn)確性和快速性。秒流量控制能夠計(jì)算出帶鋼在輥縫中變形的帶鋼單元出口厚度值。根據(jù)秒流量方程: h1＝v0/v1×（H0+h0）－H1

式中：v：帶鋼實(shí)際速度（由激光測(cè)速儀測(cè)得） H：帶鋼厚度設(shè)定值 h：帶鋼厚度偏差所以不再需要等待帶鋼出口由軋機(jī)出口測(cè)厚儀測(cè)得的厚度值，這種控制方式能夠?qū)θ?、出口厚度偏差作出快速反?yīng)，避免了輥縫與出口測(cè)厚儀的時(shí)間延遲。2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－入口AGC2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－入口AGCC2機(jī)架前饋（FF2)C1機(jī)架后余留的厚度偏差被測(cè)厚儀THG1記錄下來(lái)，存入存儲(chǔ)器緩沖區(qū)中，并跟蹤至C2機(jī)架的輥縫，然后轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)乃俣刃拚龖?yīng)用到C1機(jī)架和入口張力輥中，以保持進(jìn)入C2機(jī)架的秒流量恒定。為了盡量減少C1-C2機(jī)架間張力的波動(dòng)，C2機(jī)架輥縫控制需根據(jù)速度修正成比例地同時(shí)進(jìn)行調(diào)整。同C1機(jī)架前饋一樣，控制信號(hào)也需經(jīng)過(guò)跟蹤（FIFO)輸出給C1機(jī)架和入口張力輥速度控制進(jìn)行修正。2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－出口AGC出口反饋（FB5S/FB4R)FB5S:該模式用于最后一個(gè)機(jī)架采用的光輥軋制。利用C5出口測(cè)厚儀產(chǎn)生的厚度偏差信號(hào)作為反饋控制的修正信號(hào)作用于C5機(jī)架的速度修正，由于C4-C5間張力設(shè)定總是保持恒定（張力控制中，允許張力實(shí)際值在設(shè)定值上下的一個(gè)范圍內(nèi)，此時(shí)張力調(diào)節(jié)閉環(huán)無(wú)輸出），所以需要C5機(jī)架的輥縫控制的同步調(diào)整以補(bǔ)償速度調(diào)節(jié)引起的過(guò)大的張力波動(dòng)。。FB4R:以下兩種情況時(shí)采用模式2：第一，當(dāng)來(lái)料板形不好，而所軋產(chǎn)品厚度及硬度用4臺(tái)軋機(jī)軋制就能到達(dá)所需出口厚度，最后機(jī)架就相當(dāng)于平整或光整機(jī)架；第二，C5采用毛輥軋制。末機(jī)架的軋制力保持常數(shù)，C5出口測(cè)厚儀產(chǎn)生的厚度偏差信號(hào)作為反饋控制的修正信號(hào)作用于C4機(jī)架的速度；為了保持與C5機(jī)架以及卷取機(jī)的速度關(guān)系，由厚度控制給出的速度偏差也必須應(yīng)用到C5機(jī)架以及卷取機(jī)的速度控制上。

為使C3-C4間張力設(shè)定總是保持恒定，需要C4機(jī)架輥縫控制的同步調(diào)整以補(bǔ)償速度調(diào)節(jié)引起的過(guò)大的張力波動(dòng)。2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－出口AGC監(jiān)控AGC（Monitor)出口反饋的輸出量改變了C4機(jī)架和C5機(jī)架的工作狀態(tài)。由于希望C4機(jī)架和C5機(jī)架盡量保持相對(duì)穩(wěn)定的工作狀態(tài)，因此對(duì)出口反饋的調(diào)節(jié)量作了限幅，監(jiān)控AGC將出口反饋的“超限”部分補(bǔ)償轉(zhuǎn)給入口AGC進(jìn)行調(diào)節(jié)。在監(jiān)控AGC中，對(duì)出口AGC輸出值超出限幅部分進(jìn)行積分。與C1機(jī)架反饋類(lèi)似，該積分器通過(guò)C1機(jī)架到C5機(jī)架出口測(cè)厚儀傳輸時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化。監(jiān)控AGC的輸出分解為以下兩部分： －C1機(jī)架速度 －C1出口測(cè)厚儀的厚度偏差最終的結(jié)果是改變進(jìn)入機(jī)架的金屬秒流量；2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－偏心補(bǔ)償偏心補(bǔ)償為了彌補(bǔ)軋輥熱膨脹、磨損、彈性變形造成的軋輥偏心對(duì)輥縫的周期性影響，使軋輥在受力和受熱軋制時(shí)，仍能保持平直的輥縫，采用了軋輥偏心補(bǔ)償。

偏心信號(hào)有三種方式：一是入口張力，將張力通過(guò)轉(zhuǎn)換系數(shù)（DF_DT）轉(zhuǎn)換成軋制力參與計(jì)算得到偏心信號(hào)；二是出口厚度；三是直接選擇軋制力作為偏心輸入信號(hào)來(lái)參與計(jì)算。將偏心信號(hào)按照傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)：，其中：恒定軋制力

：支撐輥轉(zhuǎn)動(dòng)角速度2023/1/13自動(dòng)厚度控制（AGC)－偏心補(bǔ)償偏心補(bǔ)償因