材料成形過(guò)程自動(dòng)化課件

材料成形過(guò)程自動(dòng)化

第1章緒論

1.1材料成形過(guò)程自動(dòng)化的重要性和必要性1.2本課程的核心內(nèi)容和特點(diǎn)1.3如何學(xué)好本課程1.4解決問(wèn)題示例1.5中厚板工程介紹1.1金屬塑形加工學(xué)-軋製理論與工藝大力開發(fā)高精度軋製技術(shù)；（高精度化）以物理冶金理論為基礎(chǔ)，加強(qiáng)控制軋製和控制冷卻研究和應(yīng)用，提高產(chǎn)品的冶金品質(zhì)，擴(kuò)大品種；（組織和性能）大力推廣連鑄連軋工藝及短流程軋製技術(shù)；（新工藝）軋製過(guò)程連續(xù)化的新進(jìn)展-無(wú)頭軋製技術(shù)；（連續(xù)化）採(cǎi)用柔性化的軋製技術(shù)；（自由化）軋製過(guò)程的自動(dòng)控制和智能控制；深加工現(xiàn)代軋製工藝技術(shù)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)：1.1本學(xué)科（材料成型與控制工程）特點(diǎn)以材料加工力學(xué)、金屬學(xué)、摩擦學(xué)為理論基礎(chǔ)，軋製工藝學(xué)；軋製過(guò)程賦予金屬一定的尺寸和形狀；精確化（高精度化）、高速化、連續(xù)化，與自動(dòng)化學(xué)科的結(jié)合；軋製過(guò)程賦予金屬一定的組織和性能；控制軋製和控制冷卻；溫度（加熱冷卻）、變形、組織（演變）、性能；與材料學(xué)科的結(jié)合；1.1本課程的重要性和必要性本課程歷史沿革授課年級(jí)第學(xué)期課程名稱學(xué)時(shí)類型“檢測(cè)技術(shù)”200097級(jí)7壓力加工自動(dòng)化32考查單獨(dú)200198級(jí)6成形過(guò)程控制及自動(dòng)化40考試單獨(dú)200299級(jí)7材料成形過(guò)程自動(dòng)化60考試併入1.1本課程的重要性和必要性工藝技術(shù)人員為什麼要學(xué)習(xí)自動(dòng)化知識(shí)？材料成形過(guò)程更加連續(xù)化、高速化、大型化、自動(dòng)化；用戶對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)要求更高、更苛刻；過(guò)程和控制、工藝和自動(dòng)化聯(lián)繫越來(lái)越緊密；強(qiáng)烈需要複合型人才掌握複合型知識(shí)和技術(shù)；1.2本課程的核心內(nèi)容和特點(diǎn)工藝：材料成形理論與工藝（型、棒線，板、帶，管），控制軋製與控制冷卻，金屬學(xué)與熱處理設(shè)備：機(jī)械設(shè)備（軋機(jī)輥道等），動(dòng)力設(shè)備（電力拖動(dòng)和液壓傳動(dòng)），加熱和冷卻設(shè)備自動(dòng)化：關(guān)鍵工藝參數(shù)和工藝過(guò)程的控制，以保證工藝路線的實(shí)現(xiàn)；1.2本課程的核心內(nèi)容和特點(diǎn)需要解決問(wèn)題：效益，品種，品質(zhì)，成本，產(chǎn)量品種是有無(wú)的問(wèn)題品質(zhì)是好壞的問(wèn)題成本是盈虧的問(wèn)題產(chǎn)量是快慢的問(wèn)題效益是最終的問(wèn)題工藝是龍頭，設(shè)備是基礎(chǔ)，自動(dòng)化是保證；1.2本課程的核心內(nèi)容和特點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)驅(qū)動(dòng)：液壓和電氣傳動(dòng)（位置/壓力）關(guān)鍵工藝參數(shù)和工藝過(guò)程的控制厚度、張力、溫度、寬度、板凸度和平直度（板形）、平面形狀、側(cè)彎、頭部翹曲；1.3如何學(xué)好本課程正確認(rèn)識(shí)，多學(xué)習(xí)專業(yè)相關(guān)知識(shí)抓住核心，工藝-設(shè)備-自動(dòng)化相結(jié)合聽(tīng)課和閱讀相結(jié)合，多看書和文獻(xiàn)與教師密切配合，多思考多問(wèn)1.4示例1-中厚板平面形狀控制工藝問(wèn)題提出：中厚板軋製過(guò)程通常採(cǎi)用固定尺寸的坯料生產(chǎn)不同寬度和不同厚度的鋼板，通常採(cǎi)用縱-橫-縱或橫-縱軋製方式，由於鋼板頭尾與中部在軋輥中的流動(dòng)不一致，成品形狀並不是矩形。為提高成材率，減少切損，能否實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品近矩形化？成材率損失組成1.4示例1-中厚板平面形狀控制不同的展寬和延伸得到鋼板最終形狀不同，平面形狀控制是使最終產(chǎn)品矩形化，減小軋件的切頭尾和切邊損失，從而提高成材率的有效方法?；舅枷耄簩?duì)軋製終了的鋼板平面形狀進(jìn)行定量預(yù)測(cè)，依據(jù)“體積不變?cè)怼睋Q算後，在成形階段和展寬階段最末道次上進(jìn)行厚度調(diào)整，改善最終的矩形度。1.4示例1-中厚板平面形狀控制1.4示例1-中厚板平面形狀控制實(shí)現(xiàn)以上功能的控制要點(diǎn)：根據(jù)不同產(chǎn)品的展寬比和延伸比計(jì)算板坯的帶載壓下形狀（數(shù)學(xué)模型）根據(jù)軋製速度校核軋機(jī)液壓缸帶載壓下速度是否滿足要求（設(shè)備條件，在1m/s軋製速度下，液壓壓下速度>20mm/s）平面形狀控制模型計(jì)算結(jié)果設(shè)定（與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)通訊）鋼板在輥縫中的微跟蹤精度，要求液壓缸壓下與抬起對(duì)稱；液壓缸位置控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性（基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)控制演算法，設(shè)定與回饋跟隨情況）1.4示例1-中厚板平面形狀控制僅頭尾形狀控制一項(xiàng)可提高成材率1%以上，按中厚板廠年產(chǎn)120萬(wàn)噸計(jì)算，可直接帶來(lái)1.2萬(wàn)噸的效益。液壓缸油柱跟隨情況1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制問(wèn)題提出：鋼板咬入時(shí)由於一些不穩(wěn)定因素的影響，常常發(fā)生頭部上翹或下扣的情況，上翹過(guò)大會(huì)損傷軋機(jī)、影響冷卻和矯直；下扣過(guò)大會(huì)損害輥道壽命，常見(jiàn)的影響因素包括：鋼板上下表面溫度差異下工作輥標(biāo)高與軋製中心線不一致上下輥尺寸不一致其他設(shè)備因素等實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程要求鋼板頭部最佳狀態(tài)為微翹頭，如何做到？1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制控制手段：鋼板的頭部彎曲狀態(tài)可以通過(guò)咬鋼時(shí)對(duì)上下工作輥的轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，即“雪橇軋製”，但首先要找到上下輥速差與頭部彎曲之間的關(guān)係。1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制利用有限元軟體進(jìn)行數(shù)值模擬：初始條件：入口厚度：10mm-150mm壓下率：5%-30%上下輥速差：1.0-1.2模擬結(jié)果：軋出1m處頭部高度1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制對(duì)數(shù)值模擬計(jì)算的離散化結(jié)果進(jìn)行擬合處理，可採(cǎi)用多種方法，下圖為利用模糊神經(jīng)網(wǎng)路訓(xùn)練，建立輸入與輸出之間的關(guān)係。H=20mmH=40mm1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制通過(guò)對(duì)鋼板頭部彎曲的人工回饋和所需的設(shè)定值，在擬合的關(guān)係中找到所需的輥速差設(shè)定，輸出至主電機(jī)實(shí)現(xiàn)頭部彎曲的雪橇控制。1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制實(shí)現(xiàn)以上功能的控制要點(diǎn)：擬合得到上下輥速差與鋼板頭部彎曲之間關(guān)係（數(shù)學(xué)模型）上下輥主電機(jī)否滿足雪橇控制要求（設(shè)備條件，電流不能超過(guò)限幅）根據(jù)頭部彎曲回饋計(jì)算輥速差設(shè)定（通訊傳遞數(shù)據(jù)）咬鋼時(shí)控制主電機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)“雪橇”控制（基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)）1.5中厚板工程介紹-首鋼3340mm

時(shí)間：1998年，99年10月12－21日，中修10日，恢復(fù)生產(chǎn)專案：首鋼中板廠3340mm精軋機(jī)液壓AGC的改造專案

技術(shù)特點(diǎn)：投資較少，多項(xiàng)專有技術(shù)，產(chǎn)品精度達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水準(zhǔn)成果：2001年中國(guó)冶金科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)和2002年北京市科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1.5中厚板工程介紹-首鋼3500mm時(shí)間：2000年，2001年，2002年10月10日－2003年1月14日，98天專案：首鋼3500mm中厚板四輥精軋機(jī)液壓AGC及控軋、控冷自動(dòng)化控制系統(tǒng)

國(guó)家十五攻關(guān)專案：首鋼3500mm中厚板軋機(jī)核心軋製技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備研製背景：當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)共有27套中厚板軋機(jī)，除酒泉鋼廠一套為全部引進(jìn)外，其餘26套大多是60～70年代的水準(zhǔn)；裝備水準(zhǔn)低：軋製力小，無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制軋製；無(wú)軋後冷卻系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)控制冷卻；自動(dòng)化程度低：不能實(shí)現(xiàn)全過(guò)程控制；產(chǎn)品品質(zhì)差：無(wú)論從產(chǎn)品的尺寸公差還是品種品質(zhì)，均遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要；通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收、改造，已經(jīng)積累了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)和經(jīng)驗(yàn)；國(guó)家從行業(yè)的全局出發(fā)，從具備的條件和國(guó)家發(fā)展需要出發(fā)，決定支持中厚板軋機(jī)核心軋製技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備研製的國(guó)產(chǎn)化1.5中厚板工程介紹-首鋼3500mm首鋼3500裝備的中國(guó)之最液壓缸：直徑1450mm壓下速度29mm/s牌坊單側(cè)重325噸高度：13.320m7000kW×2交流調(diào)速軋製力：70400kN軋機(jī)剛度：10700kN/mm最完備的控制冷卻系統(tǒng)1.5中厚板工程介紹-首鋼3500mm2004年冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

2005年國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)1.5中厚板工程介紹-唐鋼3500mm軋機(jī)1.5中厚板工程介紹南鋼中板技術(shù)改造工程2500四輥精軋機(jī)液壓AGC及控軋、控冷自動(dòng)化控制系統(tǒng)，2001營(yíng)口中板廠技術(shù)改造工程四輥精軋機(jī)液壓AGC系統(tǒng)，2002河北文豐3000mm中厚板精軋機(jī)液壓AGC和軋後冷卻控制系統(tǒng)，2004河北普陽(yáng)鋼鐵有限公司3500mm中厚板軋鋼工程HAGC系統(tǒng)，2006邯鄲鋼鐵股份有限公司3500mm中厚板工程HAGC控制系統(tǒng)，2006唐山中厚板材有限公司3500mm中厚板軋鋼生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)，2006河北敬業(yè)集團(tuán)3000mm中厚板軋線自動(dòng)化控制系統(tǒng)，2007福建三鋼3000mm中板軋鋼工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，2007江陰長(zhǎng)達(dá)2800mm中板軋機(jī)HAGC控制系統(tǒng)，2007重鋼集團(tuán)環(huán)保搬遷4100mm寬厚板工程AGC、AWC、過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)，2007武鋼熱軋總廠中厚軋板分廠技術(shù)改造工程主軋線自動(dòng)化系統(tǒng)，2010首秦4300mm中厚板軋機(jī)二級(jí)模型控制技術(shù)開發(fā)，2012福建三鋼3000mm中板平面形狀控制和自動(dòng)化系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)，2013唐山中厚板雙機(jī)架AGC系統(tǒng)及平面形狀開發(fā)，20151.5中厚板工程介紹-控制系統(tǒng)分級(jí)電腦技術(shù)和網(wǎng)路技術(shù)的發(fā)展，使自動(dòng)化控制系統(tǒng)規(guī)模更大、應(yīng)用更廣；包括控制自動(dòng)化和管理自動(dòng)化；一般分為4級(jí)，目前尚無(wú)絕對(duì)的一定的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)行業(yè)不同、企業(yè)規(guī)模不同以及管理者的管理理念不同，系統(tǒng)分級(jí)並不統(tǒng)一。分級(jí)控制特點(diǎn)4—企業(yè)資源計(jì)畫（ERP）3—製造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）2—過(guò)程控制級(jí)（PCS）1—基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)（BA）0—檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)1.5中厚板工程介紹-控制系統(tǒng)分級(jí)具體內(nèi)容4ERP全稱EnterpriseResourcesPlanning，即企業(yè)資源計(jì)畫，其核心內(nèi)容是計(jì)畫（Planning）。

3MES製造執(zhí)行系統(tǒng)（ManufacturingExecutionSystemAssociation）生產(chǎn)控制級(jí)（區(qū)域管理）：各工序之間的生產(chǎn)協(xié)調(diào)、物流管理、坯料和成品庫(kù)的管理等；2過(guò)程控制級(jí)PCS：核心是基於模型的設(shè)定計(jì)算，圍繞這個(gè)核心包括初始數(shù)據(jù)輸入、跟蹤、模型優(yōu)化和自適應(yīng)等；1基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)：PLC和DCS系統(tǒng)，邏輯順序和閉環(huán)控制系統(tǒng)；0檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)：現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)的檢測(cè)和各種信號(hào)的執(zhí)行；第2章材料成形過(guò)程電腦控制系統(tǒng)2.1控制系統(tǒng)的組成2.2控制系統(tǒng)的基本要求2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介2.1控制系統(tǒng)的組成涵蓋內(nèi)容：被控對(duì)象（傳遞函數(shù)常微分方程高階）被控量檢測(cè)環(huán)節(jié)執(zhí)行變數(shù)、干擾量給定值比較環(huán)節(jié)控制器、調(diào)節(jié)器

自動(dòng)控制系統(tǒng)基本包括以下幾個(gè)部分：被控對(duì)象、被控量、干擾量、檢測(cè)環(huán)節(jié)、給定量、比較環(huán)節(jié)、控制器。給定環(huán)節(jié)、檢測(cè)環(huán)節(jié)、比較環(huán)節(jié)、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行結(jié)構(gòu)組合在一起，構(gòu)成控制系統(tǒng)，目的是對(duì)被動(dòng)量進(jìn)行控制。2.1控制系統(tǒng)的組成系統(tǒng)微分方程描述m左右皆作傅立葉變換就得到其頻響函數(shù)將二階系統(tǒng)系統(tǒng)傳遞函數(shù)2.2控制系統(tǒng)的基本要求1、穩(wěn)定性2、快速回應(yīng)性3、穩(wěn)態(tài)靜差2.2控制系統(tǒng)的基本要求經(jīng)典控制理論在複域（特別是頻域）內(nèi)利用傳遞函數(shù)（或頻率特性）來(lái)研究與解決－單輸入單輸出，線性、定常系統(tǒng)的穩(wěn)定性、回應(yīng)快速性與回應(yīng)準(zhǔn)確性問(wèn)題；常微分方程描述的對(duì)象特性；

閉環(huán)回饋動(dòng)態(tài)2.2控制系統(tǒng)的基本要求現(xiàn)代控制理論主要是在時(shí)域內(nèi)利用狀態(tài)空間分析和綜合的方法來(lái)研究與解決－多輸入多輸出系統(tǒng)的最優(yōu)化控制問(wèn)題；高階常微分方程轉(zhuǎn)化為一階微分方程組，用以描述系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，即狀態(tài)空間法?？梢越鉀Q多輸入多輸出問(wèn)題，系統(tǒng)既可以是線性的、定常的，也可以是非線性的、時(shí)變的。2.2控制系統(tǒng)的基本要求智能控制理論研究和模擬人類智能活動(dòng)及其控制與資訊傳遞過(guò)程的規(guī)律，研製具有某些仿人智能的工程控制與資訊處理系統(tǒng)；為了解決精確性與複雜性的矛盾，出現(xiàn)了模糊數(shù)學(xué)和模糊理論；人具有運(yùn)用模糊概念的能力，人腦的重要特點(diǎn)就是能對(duì)模糊事物進(jìn)行識(shí)別和判決。2.2控制系統(tǒng)的基本要求控制分類：回饋控制最優(yōu)控制隨機(jī)控制，或稱為試探控制，對(duì)於一個(gè)可能性空間很大的控制對(duì)象，只要選擇速度快，可採(cǎi)用隨機(jī)控制自適應(yīng)控制，能修正自己的特性以適應(yīng)對(duì)象和擾動(dòng)的動(dòng)態(tài)特性的變化自組織（自學(xué)習(xí)）控制，根據(jù)環(huán)境變化和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)改變自身結(jié)構(gòu)和行為參數(shù)進(jìn)行控制

智能控制2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理4企業(yè)資源計(jì)畫（ERP）..公司級(jí)3製造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）..車間（廠）級(jí)2過(guò)程控制級(jí)（PCS）..生產(chǎn)線1基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)（BA）..設(shè)備0檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理4ERP企業(yè)資源計(jì)畫(EnterpriseResourcesPlanning)

四級(jí)系統(tǒng)(L4級(jí))，企業(yè)資源計(jì)畫系統(tǒng)(ERP)是整合企業(yè)管理理念、業(yè)務(wù)流程、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、人力物力、電腦硬體和軟體於一體的企業(yè)資源管理系統(tǒng);主要實(shí)現(xiàn)銷售與分銷售、物料管理、生產(chǎn)計(jì)畫管理、財(cái)務(wù)管理、成本控制、品質(zhì)管理、設(shè)備管理、人力資源管理，以及企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)、指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析。2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理3MES製造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem)位於上層計(jì)畫管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之間的、面向車間層的管理資訊系統(tǒng)。MES為操作人員、管理人員提供計(jì)畫的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備、物料、客戶需求等方面）的當(dāng)前狀態(tài)資訊。

MES能通過(guò)資訊傳遞，對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成整個(gè)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠裏面有即時(shí)事件發(fā)生時(shí)，MES能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，並用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理三級(jí)系統(tǒng)(L3級(jí))，製造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)屬於生產(chǎn)車間級(jí)的管理資訊系統(tǒng)，是生產(chǎn)與計(jì)畫之間的資訊“集線器”，是四級(jí)企業(yè)資源計(jì)畫系統(tǒng)和二級(jí)過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)之間的“中間處理器”。主要實(shí)現(xiàn)原料管理、生產(chǎn)訂單處理、工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過(guò)程管理、人力資源管理、維護(hù)管理、品質(zhì)管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析和生產(chǎn)實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)採(cǎi)集。一般由區(qū)域管理電腦系統(tǒng)完成線上作業(yè)計(jì)畫和生產(chǎn)調(diào)度管理、品質(zhì)跟蹤控制等功能。3MES製造執(zhí)行系統(tǒng)(ManufacturingExecutionSystem)2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2PCS過(guò)程控制級(jí)（ProcessControlSystem）主要功能：實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程設(shè)定與優(yōu)化核心：基於模型的設(shè)定計(jì)算功能：初始數(shù)據(jù)輸入(PDI)、跟蹤、模型優(yōu)化和自適應(yīng)等2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2PCS過(guò)程控制級(jí)（ProcessControlSystem）過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，一般稱為二級(jí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)(L2級(jí))。它是提高產(chǎn)品品質(zhì)、保證生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)化控制的重要環(huán)節(jié)，主要實(shí)現(xiàn)控制功能設(shè)定計(jì)算、過(guò)程監(jiān)視、區(qū)域跟蹤等，並將最終設(shè)定的計(jì)算結(jié)果傳遞給基礎(chǔ)自動(dòng)化具體執(zhí)行。另外，過(guò)程控制系統(tǒng)還具備數(shù)據(jù)通訊、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、跟蹤管理等為設(shè)定計(jì)算服務(wù)的功能以及人機(jī)介面輸出、工藝數(shù)據(jù)報(bào)表、記錄等為生產(chǎn)過(guò)程服務(wù)的功能。設(shè)定計(jì)算功能是過(guò)程控制系統(tǒng)的核心，以軋製過(guò)程的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，通過(guò)軋製負(fù)荷分配計(jì)算、板形控制參數(shù)計(jì)算和平面形狀控制參數(shù)計(jì)算來(lái)保證軋機(jī)實(shí)現(xiàn)高精度厚度控制、板形控制以及平面形狀控制，並通過(guò)模型自學(xué)習(xí)來(lái)提高數(shù)學(xué)模型的精度。2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理1BA基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(BasicAutomation)

設(shè)備控制級(jí)邏輯控制、順序控制、狀態(tài)監(jiān)視和操作控制；位置自動(dòng)控制系統(tǒng)；張力控制系統(tǒng)；厚度、寬度、板形、溫度等自動(dòng)控制；PLC和DCS系統(tǒng)，邏輯順序和閉環(huán)控制系統(tǒng)；2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理1BA基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)(BasicAutomation)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)，一般稱為一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)(L1級(jí))。承擔(dān)生產(chǎn)工藝參數(shù)的計(jì)量檢測(cè)和設(shè)備控制功能。它從過(guò)程控制系統(tǒng)接受過(guò)程控制指令，從零級(jí)檢測(cè)系統(tǒng)採(cǎi)集並處理過(guò)程信號(hào)，並向零級(jí)設(shè)備驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)單體設(shè)備以及多個(gè)設(shè)備的安全、有序、高精度的控制運(yùn)轉(zhuǎn)，以保證生產(chǎn)過(guò)程的順利進(jìn)行?；A(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)一般由可編程控制器PLC組成，實(shí)現(xiàn)順序控制、邏輯控制、設(shè)備控制和品質(zhì)控制。其中，順序控制和邏輯控制是指輥道的運(yùn)轉(zhuǎn)控制、功能連鎖、功能執(zhí)行、停止控制等；設(shè)備控制是指基礎(chǔ)自動(dòng)化接收來(lái)自過(guò)程控制系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)定值或人機(jī)介面輸入的設(shè)定值(輥縫、速度、彎輥力等)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)；品質(zhì)控制是指具體執(zhí)行厚度控制、板形控制、平面形狀控制等。另外，基礎(chǔ)自動(dòng)化還要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的採(cǎi)集和處理、故障的診斷和報(bào)警、數(shù)據(jù)通訊等輔助功能。2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理0檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)：現(xiàn)場(chǎng)各種信號(hào)的檢測(cè)和各種信號(hào)的執(zhí)行信號(hào)分為以下三類（接在PLC的輸入輸出範(fàn)本上）模擬量：AI/AO，電壓/電流數(shù)字量（開關(guān)量）：DI/DO，電壓脈衝量：脈衝輸入和輸出，增量/絕對(duì)值編碼器2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理0檢測(cè)驅(qū)動(dòng)級(jí)設(shè)備驅(qū)動(dòng)和過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)，一般稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)的零級(jí)(L0級(jí))。包括各種類型的電氣傳動(dòng)設(shè)備控制系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)設(shè)備控制系統(tǒng)以及各種類型的過(guò)程檢測(cè)儀錶和感測(cè)器，它居於整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的最底層，分佈於生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)部位，與構(gòu)成生產(chǎn)過(guò)程的各類裝置和設(shè)備緊緊聯(lián)繫在一起。在中厚板軋機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)和過(guò)程檢測(cè)系統(tǒng)包括：主傳動(dòng)系統(tǒng)、輥道傳動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)壓下傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓/潤(rùn)滑泵站系統(tǒng)，以及各類重要的感測(cè)器和檢測(cè)儀錶，包括軋機(jī)本體上的壓頭、壓下螺絲位移感測(cè)器、液壓缸位移感測(cè)器、油壓感測(cè)器等，以及佈置在生產(chǎn)線上的測(cè)厚儀、測(cè)寬儀、紅外測(cè)溫儀、熱金屬檢測(cè)器等。2.3控制系統(tǒng)的分級(jí)和基本原理2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介過(guò)程自動(dòng)化硬體：（1）伺服器：惠普PCServerDL580；（2）操作系統(tǒng)：WindowsServer2013；（3）模型開發(fā)：VisualStudio2012，C++封裝?；A(chǔ)自動(dòng)化硬體：（1）機(jī)架控制器：選用SIMATICTDC，完成高精度APC和AGC控制；（2）主令控制器：SIMATICS7-400PLC；（3）HMI組態(tài)軟體：WinCC；（4）通訊網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)匯流排ProfibusDP。2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-PLC系統(tǒng)1、S7系列PLC系統(tǒng)組成軋機(jī)控制系統(tǒng)常用S7-300，S7-400範(fàn)本眾多，DI、DO、AI、AO、INC、AENC支持現(xiàn)場(chǎng)匯流排ProfibusDP、以太網(wǎng)易於遠(yuǎn)程IO擴(kuò)展使用STEP7組態(tài)工具進(jìn)行組態(tài)與編程：支持LAD(梯形圖)、STL、SCL2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-PLC系統(tǒng)2、硬體組態(tài)使用STEP7組態(tài)工具HWConfig進(jìn)行組態(tài)分配各範(fàn)本插槽位置，要求與實(shí)際訂貨號(hào)對(duì)應(yīng)CPU中定時(shí)中斷(OB)時(shí)間設(shè)定DP範(fàn)本組態(tài)以太網(wǎng)範(fàn)本組態(tài)硬體組態(tài)編譯、存儲(chǔ)2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-PLC系統(tǒng)3、ProfibusDP通訊一個(gè)主站與多個(gè)從站通訊，站與站之間通訊CPU範(fàn)本一般自帶DP通訊端口專用DP通訊範(fàn)本，CP343-5，CP443-5與其它PLC或設(shè)備通訊，速度ms級(jí)，即時(shí)與遠(yuǎn)程IO連接，對(duì)CPU進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)分佈式IO常見(jiàn)：現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)程IO櫃，操作臺(tái)，主電機(jī)控制器，輥道變頻器組態(tài)時(shí)分配地址，程式中可直接使用可配置為MPI形式，程式監(jiān)控與下載2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-PLC系統(tǒng)4、以太網(wǎng)通訊支持Siemens的S7協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議組態(tài)時(shí)配置IP地址支持與其它硬體之間使用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議發(fā)送與接收數(shù)據(jù)一個(gè)PLC可建立多個(gè)網(wǎng)路連接可選擇CPU帶以太網(wǎng)端口的範(fàn)本專用以太網(wǎng)範(fàn)本，CP343-1，CP443-1支持程式監(jiān)控與下載2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-PLC系統(tǒng)5、變數(shù)的定義與使用組態(tài)時(shí)分配的地址I，Q，如I0.0，I10.5，Q3.7，Q5.6IW，QW，如IW100，IW102，QW200，QW202記憶體變數(shù)M，布爾型，如M0.0，M10.1MW，整形，如mw100,mw102MD，浮點(diǎn)型或整形，如MD1000記憶體變數(shù)使用前最好在符號(hào)表中進(jìn)行定義，包括名稱、類型及對(duì)應(yīng)的地址DB中定義變數(shù)dbx，布爾型，如db100.dbx0.0，db100.dbx20.5dbw，整形，如db100.dbw200，db100.dbw102dbd,浮點(diǎn)型，如db200.dbd12，db200.dbd362.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-PLC系統(tǒng)6、函數(shù)FC與FB系統(tǒng)自帶一些功能塊SFC、SFB、FC、FB自定義功能塊FC、FB每個(gè)FB在調(diào)用時(shí)對(duì)應(yīng)一個(gè)DB，此DB中數(shù)據(jù)在FB中直接訪問(wèn)（不需要DB名稱）FC、FB中常見(jiàn)使用LAD（梯形圖）、STL、SCL（高級(jí)語(yǔ)言）編寫FC、FB本身不執(zhí)行，完成後必須被OB直接或間接調(diào)用FC、FB支持輸入/輸出參數(shù)定義2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-PLC系統(tǒng)7、中斷調(diào)用模式中斷時(shí)間在組態(tài)時(shí)設(shè)定OB1特殊，大部分程式均放在OB1中調(diào)用，OB1按順序從前至後依次執(zhí)行其他的OB由系統(tǒng)按中斷時(shí)間或觸發(fā)調(diào)用，如OB35，OB36，OB37等OB1優(yōu)先順序最低，需要等待其他OB執(zhí)行完成再繼續(xù)執(zhí)行如果FC或FB運(yùn)行佔(zhàn)用時(shí)間超出了OB定義時(shí)間，PLC將崩潰2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-PLC系統(tǒng)8、示例在允許條件下，鋼板溫度超過(guò)500度打開噴水閥門，也可以手動(dòng)開啟。DI數(shù)字量輸入範(fàn)本：允許檢測(cè)I0.0，手動(dòng)開啟檢測(cè)：I0.1DO數(shù)字量輸出範(fàn)本：閥門打開輸出：Q0.0AI模擬量輸入範(fàn)本：鋼板溫度測(cè)量：IW20溫度測(cè)量值4-20mA，檢測(cè)得到0-27648，對(duì)應(yīng)0-1000度，500度對(duì)應(yīng)讀數(shù)138242.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-支撐平臺(tái)

過(guò)程控制系統(tǒng)支撐平臺(tái)規(guī)範(fàn)整個(gè)過(guò)程電腦數(shù)學(xué)模型的數(shù)據(jù)流、模型間通訊機(jī)制以及模型開發(fā)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

功能涵蓋以下方面：進(jìn)程與線程消息機(jī)制共用記憶體，數(shù)據(jù)傳遞進(jìn)程間通訊機(jī)制數(shù)據(jù)管理日誌2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-支撐平臺(tái)Siemens中厚板過(guò)程電腦模型結(jié)構(gòu)介面進(jìn)程控制進(jìn)程非控制進(jìn)程SUBSYS軟體包C語(yǔ)言庫(kù):ACE+TAO使用CORBA介面模型C語(yǔ)言開發(fā)2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-支撐平臺(tái)RAL平臺(tái)，基於通訊與模型相分離的兩層進(jìn)程結(jié)構(gòu)2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-支撐平臺(tái)簡(jiǎn)化的過(guò)程控制結(jié)構(gòu)2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-基礎(chǔ)自動(dòng)化入爐軋件跟蹤軋件運(yùn)送爐前定位粗軋鋼坯展寬控制平面形狀控制主機(jī)控制輥道控制推床對(duì)中控制精軋鋼坯溫度控制APC控制AGC控制板形控制主機(jī)/輥道/推床控制中厚板軋機(jī)基礎(chǔ)自動(dòng)化核心功能：（1）電液快速擺輥縫技術(shù)：節(jié)省道次輥縫切換時(shí)間；（2）軋機(jī)自動(dòng)調(diào)零與剛度測(cè)試：軋機(jī)彈跳模型參數(shù)整定；（3）軋件微跟蹤：維護(hù)軋線軋件佇列，跟蹤每塊軋件的具體位置；（4）軋件水準(zhǔn)自動(dòng)運(yùn)送控制：按工藝要求實(shí)現(xiàn)軋件的調(diào)度與運(yùn)送；（5）軋件柔性待溫控制：盡可能利用待溫區(qū)長(zhǎng)度，待溫更多軋件；（6）自動(dòng)軋鋼控制：自動(dòng)規(guī)程、自動(dòng)軋製，減少干預(yù)；（7）模擬軋鋼技術(shù)：測(cè)試系統(tǒng)邏輯、檢測(cè)設(shè)備狀態(tài)。2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-微跟蹤軋件微跟蹤技術(shù)是鋼板自動(dòng)運(yùn)送、自動(dòng)軋製的前提條件。跟蹤資訊：軋件頭部位置；軋件長(zhǎng)度、寬度和厚度資訊；軋件在佇列中所處狀態(tài)。微跟蹤方法：對(duì)熱區(qū)建立軋件跟蹤管理佇列；利用輥道速度計(jì)算軋件的位置；利用軋線儀錶修正軋件位置；跟蹤軋製規(guī)程的變化跟蹤軋件尺寸變化；根據(jù)佇列中軋件位置關(guān)係進(jìn)行校驗(yàn)修正。2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-推床系統(tǒng)特點(diǎn)：常見(jiàn)結(jié)構(gòu)：操作側(cè)與傳動(dòng)側(cè)獨(dú)立，各採(cǎi)用一比例閥控制，通過(guò)電氣方式同步；對(duì)中控制：檢測(cè)兩側(cè)位置偏差，通過(guò)PI控制器對(duì)比例閥施調(diào)整，保證推床在夾緊、打開過(guò)程中對(duì)稱軋製線，減少側(cè)彎的發(fā)生。推床打開與夾緊時(shí)偏差變化情況2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-主電機(jī)主電機(jī)功能：（1）基於ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)匯流排與PLC通訊，設(shè)定速度；（2）鋼板頭部咬入時(shí)通過(guò)設(shè)定上、下輥速度差實(shí)現(xiàn)雪橇軋製；（3）按照不同厚度規(guī)格制定速度制度，包括咬鋼、穩(wěn)定軋製和拋鋼速度；（4）軋製過(guò)程中，根據(jù)鋼板長(zhǎng)度，軋機(jī)前後輥道速度隨動(dòng)主機(jī)。速度制度：低速咬鋼高速軋製低速拋鋼雪橇參數(shù)：輥速差投入時(shí)間2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-溫度預(yù)測(cè)溫度線上預(yù)測(cè)：（1）基於PLC計(jì)算軋線佇列中每塊鋼板溫度變化；（2）通過(guò)關(guān)鍵測(cè)溫點(diǎn)時(shí)對(duì)溫度計(jì)算誤差進(jìn)行修正；（3）即時(shí)查看軋件溫度分佈；（4）預(yù)測(cè)值變化平滑穩(wěn)定，彌補(bǔ)了現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量誤差對(duì)模型設(shè)定精度的影響。計(jì)算方法：採(cǎi)用一維顯式有限差分公式佇列中軋件每100ms計(jì)算一次熱物性參數(shù)基於碳含量和溫度通過(guò)插值求解2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-均勻冷卻控制輥道微加速控制，長(zhǎng)度方向均勻性控制

利用輥道速度的連續(xù)變化，採(cǎi)用輥道微加速控制消除鋼板長(zhǎng)度方向的整體溫度梯度，防止出現(xiàn)控制結(jié)果的波動(dòng)2.4系統(tǒng)功能簡(jiǎn)介-均勻冷卻控制邊部遮蔽控制，寬度方向均勻性控制

遮擋寬度方向鋼板兩側(cè)的冷卻水，減少邊部熱量損失，使鋼板寬度方向溫度分佈更加均勻。2.1軋鋼設(shè)備組成3.1軋機(jī)相關(guān)設(shè)備組成3.1軋機(jī)相關(guān)設(shè)備組成工作輥-四列圓錐棍子軸承支撐輥-油膜軸承3.2位置控制基本概念位置自動(dòng)控制

——在指定時(shí)刻將被控對(duì)象的位置自動(dòng)地控制到預(yù)先給定的目標(biāo)值上，使控制後的位置與目標(biāo)位置之差保持在允許的偏差範(fàn)圍之內(nèi)的控制，通常簡(jiǎn)稱為APC（Automatic

position

control）。3.2位置控制基本概念A(yù)PC在軋製控制中的應(yīng)用：加熱段：如爐前鋼坯定位、推鋼機(jī)行程控制、出鋼機(jī)行程控制。軋製段：如立輥開口度設(shè)定、推床開口度設(shè)定、軋機(jī)APC等。其他：如夾送輥輥縫設(shè)定、助卷輥輥縫設(shè)定等

在軋製過(guò)程中，是指以被控對(duì)象的位置為被控量進(jìn)行定位或隨動(dòng)控制的系統(tǒng)。主要包括兩大類：一類是電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)拖動(dòng)物體進(jìn)行定位控制；一類是液壓缸作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)液壓缸活塞位置進(jìn)行隨動(dòng)控制；3.2位置控制基本概念A(yù)PC閉環(huán)控制系統(tǒng)基本構(gòu)成：被控對(duì)象執(zhí)行機(jī)構(gòu)D/A轉(zhuǎn)換控制系統(tǒng)位置設(shè)定+-檢測(cè)裝置A/D轉(zhuǎn)換3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制MTS:磁致伸縮位移感測(cè)器

量程：25~7600mm

解析度：1μm，2μm，5μm，10μm

線性度：小於±0.01%

重複性：小於±0.001%

溫度係數(shù)：小於15ppm/°C

滯後：小於4μm，典型2μm

工作環(huán)境溫度：-40~75oC

工作環(huán)境相對(duì)濕度：90%無(wú)凝結(jié)防護(hù)等級(jí)：IP67

供電：DC24，100mA3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制感測(cè)器安裝16020

150

138

40感測(cè)器磁環(huán)感測(cè)器導(dǎo)線小頂罩大頂罩壓下箱體上蓋頂帽感測(cè)器10

150磁環(huán)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制電動(dòng)位置檢測(cè)3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制理想定位過(guò)程運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，包括電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載的品質(zhì)、摩擦和阻尼；運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性隨時(shí)間、環(huán)境、整定值、位置的變化；減速點(diǎn)時(shí)間上的精確性過(guò)高，難以實(shí)現(xiàn)；首先以最大允許加速度加速到最大速度；維持最大速度直到一定的位置偏差；以最大減速度減速到0，且位置差為0。理想定位過(guò)程存在問(wèn)題提前進(jìn)入減速段；速度設(shè)定值與位置偏差對(duì)應(yīng)；設(shè)置死區(qū)修正3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制

電動(dòng)壓下APC控制基本要求：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)電動(dòng)機(jī)和機(jī)械系統(tǒng)的最大允許轉(zhuǎn)矩——安全啟動(dòng)能在最短時(shí)間裏完成定位動(dòng)作——速度快定位餘差小——精度高在控制過(guò)程中不應(yīng)產(chǎn)生超調(diào)現(xiàn)象，並且系統(tǒng)應(yīng)穩(wěn)定——無(wú)反復(fù)調(diào)節(jié)為了滿足上述要求，必須按最佳控制曲線來(lái)進(jìn)行控制。3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制速度整定曲線速度給定信號(hào)與位置偏差（設(shè)定值與實(shí)際值之差）之間的關(guān)係曲線，常用折線代替。x軸-位置偏差，ZE-死區(qū)，Vcrawl-爬行速度3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制壓下電機(jī)定位曲線：

斜線、折線、二次曲線等定位曲線要求：

定位精度高、定位速度快，無(wú)回調(diào)影響定位精度因素：

死區(qū)長(zhǎng)度越小精度越高爬行速度小，不易超調(diào)影響定位速度因素：

調(diào)速區(qū)加速度越大，定位速度越快3.3電動(dòng)位置自動(dòng)控制由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的被控對(duì)象，存在有齒隙，如減速齒輪傳動(dòng)中、位置檢測(cè)環(huán)節(jié)（如自整角機(jī)發(fā)信機(jī)）中的被控對(duì)象是通過(guò)齒輪箱與電動(dòng)機(jī)相連。為了消除間隙對(duì)位置設(shè)定精度的影響，位置自動(dòng)控制系統(tǒng)在對(duì)某些控制回路（如帶鋼熱連軋機(jī)的出鋼機(jī)的控制、壓下位置設(shè)定、立輥開口度設(shè)定、側(cè)導(dǎo)板開口度設(shè)定等）設(shè)定時(shí)必須保證設(shè)備按單方向進(jìn)行。方法是：不論位置設(shè)定值是在當(dāng)時(shí)實(shí)際位置的前方還是後方，電腦總是使電動(dòng)機(jī)最後停止前的轉(zhuǎn)向?yàn)槟骋灰?guī)定方向。例如規(guī)定某方向?yàn)檎?，那麼如果位置設(shè)定值在當(dāng)時(shí)實(shí)際位置的後方，然後再正轉(zhuǎn)，調(diào)到所要求的位置上。這樣就保證了設(shè)備在任何情況下，都能在固定的運(yùn)動(dòng)方向上停車，從而消除了間隙對(duì)位置設(shè)定精度的影響。提高精度的可靠性3.4液壓位置自動(dòng)控制數(shù)字，增量型，解析度為1

mSONY磁尺3.4液壓位置自動(dòng)控制系統(tǒng)組成1、被控對(duì)象：液壓缸（軋機(jī)）2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)：伺服閥3、檢測(cè)裝置：位置、油壓、壓力檢測(cè)4、控制系統(tǒng)：電腦控制系統(tǒng)3.4液壓位置自動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)電動(dòng)：頻響1-2Hz,加速度:2mm/s2,上升時(shí)間:400ms,定位0.1mm；液壓：頻響10-20Hz,加速度:500mm/s2,上升時(shí)間:30ms,定位0.005mm。3.4液壓位置自動(dòng)控制3.4液壓位置自動(dòng)控制液壓缸尺寸確定根據(jù)最大軋製力：F=74000KN，油缸最大壓力：P=22MPa計(jì)算伺服缸活塞面積：A=F/P=（74/2）/22=1.6818（平方米）計(jì)算油缸直徑：D=1.463m取油缸直徑：D=1450mm直徑（截面積）和壓力的矛盾和協(xié)調(diào)；位移感測(cè)器中心安裝和對(duì)角安裝；液壓缸的行程保護(hù)；注意問(wèn)題3.4液壓位置自動(dòng)控制伺服閥結(jié)構(gòu)P口：油源壓力；T口：油箱壓力（0壓力），Y口洩漏油口；A口：液壓缸無(wú)桿腔；B口：封閉；三位四（三）通電液伺服閥；節(jié)流口面積與控制電流成正比；3.4液壓位置自動(dòng)控制液壓缸結(jié)構(gòu)液壓推上液壓壓下軋機(jī)改造一般採(cǎi)用液壓壓下，壓下螺絲截短，牌坊銑薄；液壓推上可以方便調(diào)整軋製線，油柱調(diào)整範(fàn)圍不能太大；液壓推上不易損壞，但也不易維護(hù)。優(yōu)缺點(diǎn)液壓缸移動(dòng)速度一般情況：5mm/s；特殊情況：25mm/s，帶載壓下，LP板軋製，平面形狀控制3.4液壓位置自動(dòng)控制伺服閥的流量要受控制電流和閥兩側(cè)壓力差的共同影響，具有變?cè)鲆嫣匦?；流量非線性補(bǔ)償分上下運(yùn)動(dòng)兩種情形，設(shè)Ps為油源壓力，Pc為液壓缸內(nèi)油壓，則：

液壓缸上行：液壓缸下行：變?cè)鲆鎮(zhèn)S數(shù)作如下整定：,為液壓缸油源壓力這樣，伺服閥流量與伺服閥電流成線性關(guān)係，可以通過(guò)程式對(duì)其進(jìn)行精確的控制。

液壓缸的變?cè)鲆婵刂?.4液壓位置自動(dòng)控制液壓缸APC控制(PI)連續(xù)形式PID控制器：離散形式PID控制器：其中e(t)、e(k)為誤差（設(shè)定值與實(shí)際值之差）3.4液壓位置自動(dòng)控制液壓缸設(shè)定值與回饋值3.5輥縫計(jì)算3.5輥縫計(jì)算壓下電機(jī)：被控量：壓下電機(jī)轉(zhuǎn)速（ProfibusDP通訊或硬線），離合器開閉，抱閘回饋：壓下螺絲位置控制演算法：速度整定曲線液壓缸：被控量：伺服閥（-10mA—10mA對(duì)應(yīng)-100%—100%）回饋：油柱高度控制演算法：PID3.5輥縫計(jì)算快速擺輥縫控制擺輥縫前，液壓缸油柱基準(zhǔn)值設(shè)為一固定值，如10mm；根據(jù)當(dāng)前輥縫設(shè)定值和液壓缸基準(zhǔn)值計(jì)算電動(dòng)壓下基準(zhǔn)值；開始擺輥縫，液壓缸和電動(dòng)壓下系統(tǒng)分別按照基準(zhǔn)值擺輥縫；電動(dòng)到位後，停止電動(dòng)壓下，由當(dāng)前道次輥縫設(shè)定值和電動(dòng)實(shí)際值計(jì)算液壓缸基準(zhǔn)值；液壓缸按照新計(jì)算的基準(zhǔn)值擺輥縫；液壓缸到位後，擺輥縫完畢；精軋機(jī)末3道次輥縫差<δ（如12mm），直接使用液壓缸擺輥縫。原則：大行程使用壓下電機(jī)，小行程使用液壓缸，保證擺輥縫速度和精度4.1厚度控制簡(jiǎn)介厚度控制重要性厚度是軋製成品基本的和重要的技術(shù)指標(biāo)；隨著鋼板用戶連續(xù)化自動(dòng)化作業(yè)水準(zhǔn)的快速發(fā)展，和不斷追求節(jié)能降耗控制成本提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的需要，厚度指標(biāo)越來(lái)越受到重視；厚度自動(dòng)控制（AutomaticGaugeCongtrol，簡(jiǎn)稱AGC)。厚度控制發(fā)展厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成：厚度、輥縫、速度等檢測(cè)環(huán)節(jié)、傳動(dòng)和壓下執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)、控制模型、軋機(jī)及其輔助設(shè)備等。

軋製理論、自動(dòng)控制理論、電腦技術(shù)、液壓技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、軋機(jī)設(shè)計(jì)製造技術(shù)等相關(guān)學(xué)科理論和技術(shù)的發(fā)展，有利地推動(dòng)了厚度自動(dòng)控制理論和技術(shù)的發(fā)展及厚度控制精度的提高。4.1厚度控制簡(jiǎn)介厚度控制的發(fā)展，具有里程碑意義的關(guān)鍵技術(shù)厚度控制發(fā)展1953年R.B.Sims發(fā)明利用軋機(jī)彈性變形、軋製力以及壓下螺絲位置計(jì)算出所軋帶材的厚度方法；1955年冷軋機(jī)上開始使用AGC；1958年在熱連軋機(jī)上開始使用AGC；1967年以前採(cǎi)用的是模擬式AGC；1969年在BSCDalzell廠液壓AGC被投入商業(yè)應(yīng)用；1976年在日本板材軋機(jī)上首次成功應(yīng)用絕對(duì)值A(chǔ)GC。厚度計(jì)模型的提出、液壓壓下系統(tǒng)的應(yīng)用、電腦控制、厚度、壓力、線速度等重要感測(cè)器的研製成功、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的應(yīng)用等。液壓壓下系統(tǒng)和電腦控制技術(shù)成為厚度自動(dòng)控制歷史上最重要的具有劃時(shí)代意義的技術(shù)。4.1厚度控制簡(jiǎn)介厚度控制的發(fā)展，具有里程碑意義的關(guān)鍵技術(shù)厚度控制發(fā)展1953年R.B.Sims發(fā)明利用軋機(jī)彈性變形、軋製力以及壓下螺絲位置計(jì)算出所軋帶材的厚度方法；1955年冷軋機(jī)上開始使用AGC；1958年在熱連軋機(jī)上開始使用AGC；1967年以前採(cǎi)用的是模擬式AGC；1969年在BSCDalzell廠液壓AGC被投入商業(yè)應(yīng)用；1976年在日本板材軋機(jī)上首次成功應(yīng)用絕對(duì)值A(chǔ)GC。厚度計(jì)模型的提出、液壓壓下系統(tǒng)的應(yīng)用、電腦控制、厚度、壓力、線速度等重要感測(cè)器的研製成功、現(xiàn)代控制理論和智能控制理論的應(yīng)用等。液壓壓下系統(tǒng)和電腦控制技術(shù)成為厚度自動(dòng)控制歷史上最重要的具有劃時(shí)代意義的技術(shù)。4.2軋機(jī)彈跳方程軋機(jī)彈跳的概念

軋製過(guò)程中，軋輥對(duì)軋件施加的軋製力使軋件發(fā)生塑性變形，使軋件從入口厚度H壓薄到出口厚度h；與此同時(shí)，軋件也給軋輥以大小相等、方向相反的反作用力，這個(gè)反作用力經(jīng)由軋輥、軸承傳到壓下螺絲、液壓缸和牌坊上，受力部件均會(huì)發(fā)生一定的彈性變形，這些部件彈性變形的累計(jì)結(jié)果都反映在軋輥的輥縫上，使軋製前的軋機(jī)空載輥縫由S增大為軋製時(shí)的有載輥縫h。軋機(jī)的這種在軋製力作用下輥縫增大的現(xiàn)象，稱為軋機(jī)彈跳（也稱輥跳）。軋件厚度比空載輥縫大；軋製過(guò)程中軋製力變化引起厚度波動(dòng)。4.2軋機(jī)彈跳方程彈跳方程

如果忽略軋件離開軋輥後微小的彈性恢復(fù)，軋件出口厚度就等於軋機(jī)有載輥縫。軋機(jī)有載輥縫，在空載輥縫的基礎(chǔ)上，隨著軋製力的增大而增大。有載輥縫、空載輥縫和軋製力三者之間的關(guān)係可以表示為：

h-S=f(P)

式中：

h—有載輥縫(等於軋件出口厚度)，mm；

S—空載輥縫，mm；

P—軋製力，kN；

(h-S)—軋機(jī)彈性變形量，mm；

f(P)—軋機(jī)彈性變形量對(duì)軋製力的函數(shù)關(guān)係；彈跳方程的重要性

軋機(jī)彈跳方程是進(jìn)行軋機(jī)空載初始輥縫設(shè)定和厚度自動(dòng)控制的根本依據(jù)，其精度對(duì)於軋製成品的同板差和異板差都有決定性的影響。4.2軋機(jī)彈跳方程輥縫計(jì)算方法4.2軋機(jī)彈跳方程軋機(jī)彈跳曲線P—h坐標(biāo)系上任意一條確定的軋機(jī)彈性曲線，其對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ褪?，保持空載輥縫不變，即軋機(jī)的壓下螺絲和液壓缸均保持初始位置不變，在兩個(gè)工作輥中間放置一個(gè)壓力發(fā)生源（比如負(fù)載缸），不斷改變作用於兩工作輥間的壓力，同時(shí)記錄對(duì)應(yīng)的有載輥縫值。理想測(cè)量情況4.2軋機(jī)彈跳方程軋輥壓靠時(shí)軋機(jī)受力分析，所包含變形：軋機(jī)牌坊立柱彈跳支承輥軸頭彎曲支撐輥與工作輥輥身彎曲（邊部與中部壓扁量不同造成，很?。┕ぷ鬏佒g壓扁、工作輥與支承輥之間壓扁4.2軋機(jī)彈跳方程軋機(jī)剛度測(cè)試：工作輥接觸，改變液壓油柱，記錄壓力與輥縫的變化剛度測(cè)試曲線測(cè)量步驟：控制壓下電機(jī)，工作輥靠近停止壓下電機(jī)逐步調(diào)整液壓缸油柱軋製力100t，200t，…5000t記錄不同軋製力下輥縫值利用公式擬合曲線得到軋機(jī)剛度參數(shù)剛度曲線中含有哪些彈性變形？4.2軋機(jī)彈跳方程軋鋼時(shí)軋機(jī)受力分析，所包含變形：軋機(jī)牌坊立柱彈跳支承輥軸頭彎曲支承輥與工作輥輥身彎曲（懸臂梁，工作輥與支撐輥壓扁量不同）支承輥與工作輥間壓扁，軋件與工作輥的壓扁4.2軋機(jī)彈跳方程軋機(jī)彈跳曲線彈性變形：軋機(jī)牌坊、軋輥在軋製過(guò)程中發(fā)生的彈性變形塑性變形：鋼坯在軋製過(guò)程中發(fā)生的塑性變形將輥系彈性變形與鋼坯塑性變形表示在一個(gè)坐標(biāo)系中，橫軸為厚度變化，縱軸為軋製壓力S0—初始輥縫——軋機(jī)彈性變形H—入口厚度h—出口厚度4.2軋機(jī)彈跳方程軋機(jī)剛度概念

鋼板的實(shí)際軋出厚度h與預(yù)調(diào)輥縫值S0和軋機(jī)彈跳值ΔS之間的關(guān)係可用彈跳方程描述：h=S0+ΔS=S0+P/Km，由它所繪成的曲線稱為軋機(jī)彈性曲線。其斜率Km稱為軋機(jī)剛度，它表徵使軋機(jī)產(chǎn)生單位彈跳量所需的軋製力（kN/mm）。軋機(jī)剛度曲線在低壓力段由於設(shè)備間隙等原因呈非線性，隨著壓力的增大變?yōu)榫€性分佈。軋機(jī)清零使兩工作輥靠近產(chǎn)生一定壓力，進(jìn)入線性段後，設(shè)定此時(shí)輥縫為零?？紤]零點(diǎn)輥縫，實(shí)際厚度計(jì)算：h=S0+ΔS=S0+(P-P0)/Km4.2軋機(jī)彈跳方程塑性曲線說(shuō)明

軋件塑性曲線與橫坐標(biāo)軸的交點(diǎn)，對(duì)應(yīng)於軋件軋前入口厚度H，當(dāng)軋前入口厚度H變化時(shí)，相應(yīng)於軋件塑性曲線平移到一個(gè)新的位置，而影響軋製力的其他因素發(fā)生變化時(shí)，包括軋件寬度B、摩擦係數(shù)μ、軋輥半徑R、軋製溫度T、前張力Th、後張力TH以及變形抗力σ等，對(duì)應(yīng)於軋件塑性曲線的切線斜率發(fā)生了變化。摩擦係數(shù)μ越大、軋製溫度t越低、前張力Th或後張力TH越小、變形抗力σ越大，對(duì)應(yīng)的軋件塑性曲線的切線斜率（塑性係數(shù)）就越大，使軋件產(chǎn)生單位壓下量所需的軋製力就越大。4.2軋機(jī)彈跳方程彈塑性曲線說(shuō)明將軋機(jī)彈性曲線和軋件塑性曲線繪製於同一P—h坐標(biāo)系上，就構(gòu)成了彈塑性曲線，簡(jiǎn)稱P—h圖；鋼板軋製過(guò)程既是軋件發(fā)生塑性變形的過(guò)程，又是軋機(jī)發(fā)生彈性變形的過(guò)程，二者同時(shí)發(fā)生；一方面，由於軋製力引起的軋機(jī)彈跳，使軋機(jī)從其空載輥縫S彈性變形為有載輥縫（等於軋出的軋件厚度）h，軋機(jī)的彈跳量等於（h-S）；另一方面，軋件在軋製力作用下，從其入口厚度H塑性變形到出口厚度h，產(chǎn)生了（H-h）的壓下量；軋機(jī)彈性曲線和軋件塑性曲線的交點(diǎn)，對(duì)應(yīng)於軋件軋製時(shí)的狀態(tài)：軋製力和軋件出口厚度，軋機(jī)和軋件在此點(diǎn)達(dá)到平衡；交點(diǎn)處軋製力使軋機(jī)從空載輥縫經(jīng)過(guò)彈性變形至此有載輥縫，使軋件從軋前入口厚度經(jīng)過(guò)塑性變形至此出口厚度（出口厚度=有載輥縫）。4.2軋機(jī)彈跳方程鋼板厚度變化原因與特點(diǎn)變形抗力對(duì)出口厚度的影響溫度↑→變形抗力↓→軋製力↓→彈跳↓→鋼板厚度變薄↓4.2軋機(jī)彈跳方程鋼板厚度變化原因與特點(diǎn)來(lái)料厚度均對(duì)出口厚度影響入口厚度↓→壓下率↓→軋製力↓→彈跳↓→鋼板厚度變薄↓4.2軋機(jī)彈跳方程鋼板厚度變化原因與特點(diǎn)張力對(duì)出口厚度的影響張力↑→變形抗力↓→軋製力↓→彈跳↓→鋼板厚度變薄↓4.2軋機(jī)彈跳方程軋件厚度波動(dòng)原因任何影響軋機(jī)彈性曲線和軋件塑性曲線的因素，都將影響兩曲線交點(diǎn)的位置，從而影響軋件出口厚度；影響空載輥縫的因素：壓下螺絲位置和液壓缸位置，軋輥偏心，軋輥磨損與熱膨脹，油膜軸承厚度，軋機(jī)震動(dòng)等；影響軋機(jī)剛度因素：軋件寬度，軋製力，軋輥直徑變化；軋件入口厚度變化；影響軋件塑性剛度因素：軋製溫度，前後張力，摩擦係數(shù)，軋製速度，影響變形抗力的其他因素（如組織變化）；4.2軋機(jī)彈跳方程

根據(jù)軋機(jī)彈跳方程可知，軋製壓力、初始輥縫及油膜厚度等因素的變化將影響實(shí)際軋出厚度：

軋件因素

軋機(jī)剛度油膜厚度、軋輥偏心等厚度影響主要因素：溫度、軋製速度、來(lái)料縱向厚度波動(dòng)4.3軋機(jī)剛度高精度計(jì)算軋機(jī)總剛度M：軋機(jī)牌坊彈性變形、輥系的彎曲變形。軋機(jī)剛度測(cè)試過(guò)程：全輥身壓靠，記錄不同的軋製力與輥縫之間的關(guān)係，得到剛度曲線，用曲線擬合。軋機(jī)剛度計(jì)算某3000mm軋機(jī)剛度測(cè)試過(guò)程輥縫與軋製力之間的關(guān)係操作側(cè)傳動(dòng)側(cè)4.3軋機(jī)剛度高精度計(jì)算y=a0+a1*x+a2*x*xdy/dx=a1+2a2*xM=1/(a1+2a2*x)y=a0+a1*x^0.5+a2*x+a3*x^1.5+a4*x^2二次曲線擬合多次曲線擬合4.4厚度計(jì)算出口厚度影響因素初始輥縫軋機(jī)牌坊變形軋輥撓曲軋輥壓扁油膜厚度軋輥磨損軋輥熱膨脹以上厚度影響項(xiàng)只有輥縫可以利用感測(cè)器直接測(cè)量，其他影響項(xiàng)無(wú)法直接測(cè)量，需要根據(jù)軋製力、寬度、速度等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。4.4厚度計(jì)算剛度測(cè)試數(shù)據(jù)中輥縫變化包括：軋機(jī)牌坊變形支承輥輥徑彎曲工作輥之間及工作輥與支承輥之間的彈性壓扁數(shù)據(jù)處理方法一：?jiǎn)为?dú)計(jì)算支承輥輥徑彎曲、支承輥與工作輥壓扁及工作輥間壓扁，並在測(cè)量數(shù)據(jù)中刨除，得到的數(shù)據(jù)為軋機(jī)牌坊變形與軋製力之間的對(duì)應(yīng)關(guān)係；實(shí)際軋鋼時(shí)計(jì)算牌坊變形+工作輥彎曲+輥間壓扁+工作輥與軋件壓扁數(shù)據(jù)處理方法二：將支承輥輥徑彎曲、壓扁及軋機(jī)牌坊變形與軋製力密切相關(guān)因素作為一個(gè)整體進(jìn)行曲線回歸，得到這些變形與軋製力關(guān)係；實(shí)際軋鋼時(shí)計(jì)算以上變形+附加彎曲(P,width)-工作輥壓扁+輥件壓扁4.4厚度計(jì)算多次曲線擬合軋機(jī)剛度測(cè)試軋機(jī)工作輥直接接觸，不斷增加液壓缸油柱，記錄輥縫與軋製力關(guān)係4.4厚度計(jì)算方法一厚度計(jì)算軋件厚度=實(shí)際輥縫+牌坊立柱變形(P)+支承輥彎曲(P,width)*2+工作輥與支承輥之間壓扁*2+工作輥與軋件壓扁*2+軋輥磨損*2-軋輥熱凸度*2-油膜軸承厚度*2+ZPC（零點(diǎn)修正，測(cè)厚儀測(cè)量值與計(jì)算值偏差）在全輥身壓靠曲線中剔除軋輥彎曲與壓扁，只留下牌坊變形4.4厚度計(jì)算方法二厚度計(jì)算軋件厚度=輥縫+Y(全輥身壓靠時(shí)支承輥輥徑彎曲/輥間壓扁/牌坊變形)+軋輥附加彎曲補(bǔ)償(P,width)-工作輥間壓扁+工作輥與軋件壓扁*2+軋輥磨損*2-軋輥熱凸度*2-油膜軸承厚度*2+ZPC4.4厚度計(jì)算厚度計(jì)算公式示例：牌坊變形軋輥撓曲輥縫軋製時(shí)牌坊變形清零時(shí)牌坊變形軋製時(shí)軋輥撓曲清零時(shí)軋輥撓曲熱膨脹磨損零點(diǎn)修正4.4厚度計(jì)算軋輥壓扁（Hitchcock公式）軋輥磨損（離散化）工作輥與軋件磨損工作輥與支承輥磨損4.4厚度計(jì)算軋輥熱凸度計(jì)算將軋輥沿軸向等距離劃分為n片，沿徑向分為m層等截面積的圓環(huán),採(cǎi)用二維有限差分方法計(jì)算軋輥溫度場(chǎng)。輥間接觸換熱軋輥、鋼板接觸換熱軋輥與冷卻液換熱軋輥與空氣換熱傳熱微分方程4.4厚度計(jì)算有限元模型求解壓扁與彎曲，驗(yàn)證公式結(jié)果軋製力6000t支承輥彎曲4.4厚度計(jì)算有限元模型求解壓扁與彎曲，驗(yàn)證公式結(jié)果軋製力6400t4.4厚度計(jì)算有限元模型求解壓扁與彎曲，驗(yàn)證公式結(jié)果4.4厚度計(jì)算厚度計(jì)算不準(zhǔn)確：軋製力變化時(shí)，計(jì)算厚度與測(cè)量值有偏差,分析原因？影響厚度主要因素是牌坊剛度和軋輥撓曲軋製寬板與軋製窄板比較偏差情況判斷兩種情況偏差相近，主要影響因素為牌坊剛度偏差相差很多，主要影響因素為軋輥撓曲計(jì)算誤差重新進(jìn)行剛度測(cè)試，測(cè)量牌坊剛度查詢?nèi)照I中撓曲計(jì)算值，與有限元計(jì)算結(jié)果對(duì)比修正4.5中厚板AGC系統(tǒng)組成4.5中厚板AGC系統(tǒng)組成檢測(cè)元件：

壓下螺絲位移檢測(cè)，MTS液壓缸位移檢測(cè)，MTS，或SONY磁尺軋製壓力檢測(cè)，ABB、KELK液壓缸油壓檢測(cè)，HYDAC液壓缸伺服閥閥芯位置回饋，4mA~20mA-100%~+100%控制元件：

壓下電機(jī)，ProfibusDP網(wǎng)通訊伺服閥，-10mA~+10mA-100%~+100%4.5中厚板AGC系統(tǒng)組成AGC控制系統(tǒng)基本形式1、回饋式厚度控制系統(tǒng)（回饋式AGC）

測(cè)厚儀安裝在軋機(jī)出口側(cè)，測(cè)量出實(shí)際軋出厚度，與設(shè)定厚度值相比較，當(dāng)有厚度偏差時(shí)，計(jì)算輥縫調(diào)節(jié)量，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，消除偏差。滯後的調(diào)節(jié)手段2、前饋式厚度控制系統(tǒng)（前饋式AGC）

測(cè)量軋機(jī)入口處軋件厚度，並與入口厚度H0比較，有厚度偏差時(shí)，計(jì)算為消除此偏差所需的輥縫調(diào)節(jié)量，當(dāng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)完成調(diào)節(jié)時(shí)，控制點(diǎn)正好到達(dá)輥縫處，消除厚差。超前控制，與回饋配合使用。3、厚度計(jì)式AGC（GM-AGC）

根據(jù)檢測(cè)軋製力、輥縫，由彈跳方程計(jì)算實(shí)際軋出厚度，比較與厚度設(shè)定值偏差，計(jì)算所需輥縫調(diào)節(jié)量，進(jìn)行控制調(diào)節(jié)?？朔?，對(duì)厚度模型要求較高。GM-AGC目前廣泛的應(yīng)用在中厚板軋機(jī)生產(chǎn)過(guò)程中。4.5中厚板AGC系統(tǒng)組成回饋模型：4.5中厚板AGC系統(tǒng)組成回饋模型：

4.5中厚板AGC系統(tǒng)組成前饋模型：4.5中厚板AGC系統(tǒng)組成前饋模型：

4.5中厚板AGC系統(tǒng)組成GM-AGC模型：目標(biāo)厚度：h0實(shí)際厚度：hact輥縫調(diào)節(jié)量：推導(dǎo)過(guò)程：4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGCAGC控制模型相對(duì)值A(chǔ)GC：不論鋼板頭部是否符合目標(biāo)值，都以頭部的實(shí)際厚度作為鎖定值，鋼板上的各點(diǎn)的厚度調(diào)整以鎖定厚度為基準(zhǔn)。執(zhí)行過(guò)程：咬鋼後延遲一段時(shí)間，讓過(guò)頭部厚度不穩(wěn)定區(qū)；連續(xù)採(cǎi)集一段時(shí)間輥縫與軋製力數(shù)據(jù)，並計(jì)算平均值，作為鋼板的頭部鎖定值；按照AGC公式，依據(jù)鎖定值對(duì)鋼板的後續(xù)部分進(jìn)行厚度控制。特點(diǎn)：保證頭部鎖定值精度；能夠保證同板差；頭部咬入衝擊，厚度變化大，即使輥縫設(shè)定正確也難以保證異板差。4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGC絕對(duì)值A(chǔ)GC：依賴於厚度計(jì)模型，每道次均以設(shè)定的目標(biāo)厚度為基準(zhǔn)進(jìn)行厚度控制；需要過(guò)程電腦提供目標(biāo)厚度和預(yù)設(shè)定輥縫；能夠保證同板差和異板差。要求：開發(fā)出高精度厚度計(jì)模型；高精度數(shù)據(jù)的線上測(cè)量（軋製力、輥縫）；控制系統(tǒng)的快速回應(yīng)。關(guān)鍵：高精度厚度計(jì)模型只要軋機(jī)彈性變形、軋輥彎曲變形計(jì)算精確，軋輥磨損和熱膨脹可依靠測(cè)厚儀或卡量修正。4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGC關(guān)於絕對(duì)值絕對(duì)值A(chǔ)GC的關(guān)鍵是：高精度的軋機(jī)彈跳模型，切實(shí)考慮了各種補(bǔ)償?shù)母呔鹊能垯C(jī)彈跳方程，包括全輥身長(zhǎng)空壓靠模型、軋件寬度的影響模型、軋輥的熱凸度和磨損模型、油膜軸承油膜厚度模型等。要求利用軋製力、輥縫數(shù)據(jù)通過(guò)模型計(jì)算的厚度與實(shí)際厚度誤差很?。贿^(guò)程電腦（二級(jí)）與基礎(chǔ)自動(dòng)化採(cǎi)用的厚度計(jì)算模型相同，當(dāng)絕對(duì)AGC投入時(shí)，過(guò)程電腦（二級(jí)）系統(tǒng)首先進(jìn)行預(yù)計(jì)算，設(shè)定每道次初始輥縫，軋件咬鋼後的厚度調(diào)節(jié)由完全由基礎(chǔ)自動(dòng)化來(lái)實(shí)現(xiàn)。每一道次軋製完成後，二級(jí)系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際檢測(cè)的軋製力、輥縫等數(shù)據(jù)對(duì)後續(xù)道次進(jìn)行修正計(jì)算，對(duì)後續(xù)道次的初始輥縫進(jìn)行更新設(shè)定。理想情況：按照二級(jí)設(shè)定輥縫進(jìn)行軋製，實(shí)際厚度正好等於設(shè)定厚度如果二級(jí)系統(tǒng)設(shè)定輥縫誤差大，由於系統(tǒng)回應(yīng)，鋼板頭部厚度常會(huì)出現(xiàn)超差現(xiàn)象。4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGC厚度控制實(shí)施方法：方法一，利用相對(duì)值A(chǔ)GC

厚度計(jì)模型嵌入過(guò)程電腦中，過(guò)程電腦提供預(yù)設(shè)定輥縫，要求軋機(jī)在使用預(yù)設(shè)定輥縫值軋製時(shí)，相對(duì)值A(chǔ)GC的鎖定厚度等於目標(biāo)厚度。由於頭部衝擊造成厚度不穩(wěn)定，控制難度大；方法二，利用絕對(duì)AGC

基礎(chǔ)自動(dòng)化中和過(guò)程電腦使用一致的厚度計(jì)模型，過(guò)程電腦提供目標(biāo)厚度和預(yù)設(shè)定輥縫，咬鋼後由基礎(chǔ)自動(dòng)化比較目標(biāo)厚度和實(shí)際厚度，進(jìn)行厚度調(diào)節(jié)，保證實(shí)際厚度與目標(biāo)厚度一致；

咬鋼過(guò)程中頭部厚度不穩(wěn)定，方法一難於實(shí)現(xiàn)精確的厚度控制；4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGC相對(duì)AGC：4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGCP0——預(yù)報(bào)軋製力S0——預(yù)報(bào)軋製力——補(bǔ)償項(xiàng)h0——目標(biāo)厚度絕對(duì)AGC：4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGC絕對(duì)AGC：4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGC4.6相對(duì)AGC與絕對(duì)AGC絕對(duì)AGC實(shí)現(xiàn)：基礎(chǔ)自動(dòng)化L1與過(guò)程自動(dòng)化L2共同配合L1與L2的厚度計(jì)算模型一致。L1即時(shí)計(jì)算牌坊立柱彈跳、軋輥壓扁、軋輥彎曲、油膜厚度（根據(jù)週期採(cǎi)集的軋製力、輥縫、軋製速度、軋件寬度）加上L2發(fā)送的軋輥磨損、軋輥熱膨脹和零點(diǎn)修正量（厚度修正量）即時(shí)計(jì)算軋件厚度；L2厚度計(jì)算模型包含以上所有厚度影響項(xiàng)，先按照道次厚度分配確定道次平均軋製力，進(jìn)而確定輥縫。鋼坯軋製前，L2按照PDI數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)計(jì)算，分配各道次輥縫、設(shè)定厚度、軋製速度並同時(shí)把厚度修正量一起併發(fā)送給L1；L1按照L2發(fā)送的輥縫進(jìn)行電-液擺輥縫控制，咬鋼後，L1根據(jù)計(jì)算厚度與設(shè)定厚度差值進(jìn)行液壓油柱調(diào)整，實(shí)現(xiàn)厚度AGC控制；一道次軋製完成，L1發(fā)送平均軋製力和輥縫等數(shù)據(jù)至L2，L2進(jìn)行軋輥磨損和熱膨脹計(jì)算和道次修正計(jì)算，改變後續(xù)道次輥縫設(shè)定，併發(fā)送給L1；所有道次軋製完成後，測(cè)厚儀數(shù)據(jù)發(fā)送給L2，由L2進(jìn)行自學(xué)習(xí)計(jì)算，對(duì)軋輥磨損、熱膨脹等因素偏差進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的厚度修正量用於下塊鋼。4.7AGC補(bǔ)償方法AGC系統(tǒng)補(bǔ)償壓下螺絲竄動(dòng)油膜厚度補(bǔ)償軋件頭尾補(bǔ)償軋輥偏心補(bǔ)償4.7AGC補(bǔ)償方法——壓下螺絲竄動(dòng)壓下螺絲竄動(dòng)原因：主平衡力不夠，壓下螺絲有間隙，咬鋼後間隙變化影響鋼板厚度壓下螺絲本身的彈性變形軋製過(guò)程壓下MTS讀數(shù)變化壓下位置通過(guò)壓下MTS可以直接測(cè)量出來(lái)，咬鋼後使用液壓缸對(duì)壓下位置的改變進(jìn)行補(bǔ)償。解決方法：4.7AGC補(bǔ)償方法——油膜厚度補(bǔ)償油膜厚度補(bǔ)償轉(zhuǎn)速↑(或軋製力↓)→油膜越厚↑→軋件越薄↓轉(zhuǎn)速↓(或軋製力↑)→油膜越薄↓→軋件越厚↑4.7AGC補(bǔ)償方法——油膜厚度補(bǔ)償油膜厚度補(bǔ)償軋製過(guò)程中，當(dāng)加軋機(jī)速或減速時(shí)，支撐輥軸承的油膜將發(fā)生變化當(dāng)軋製力變化時(shí)，油膜了也發(fā)生變化；轉(zhuǎn)速不變時(shí)，軋製力越大油膜越??；軋製力不變時(shí)，轉(zhuǎn)速越大油膜越厚；為補(bǔ)償因油膜厚度變化對(duì)鋼板出口厚度產(chǎn)生的干擾，AGC系統(tǒng)利用不同軋製力下轉(zhuǎn)動(dòng)速度和厚度構(gòu)成的曲線來(lái)計(jì)算油膜厚度的變化V：軋機(jī)速度，mm/sP：?jiǎn)蝹?cè)壓力，kNa,b,c：模型參數(shù)4.7AGC補(bǔ)償方法——油膜厚度補(bǔ)償油膜厚度測(cè)量過(guò)程軋機(jī)速度設(shè)為1m/s，液壓位置不動(dòng)，進(jìn)行電動(dòng)壓下，直至兩輥壓靠；兩輥壓靠後，液壓缸切換至壓力閉環(huán)，設(shè)定單側(cè)基準(zhǔn)壓力為5000kN；逐步改變軋機(jī)速度至5m/s，同時(shí)記錄軋製力和輥縫；軋機(jī)速度到達(dá)5m/s後，恢復(fù)至1m/s，重複步驟2，逐步改變壓力閉環(huán)的基準(zhǔn)壓力至20000kN；以上步驟完成後，將採(cǎi)集數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，擬合可求得參數(shù)a，b，c。某3000mm軋機(jī)油膜厚度變化4.7AGC補(bǔ)償方法——油膜厚度補(bǔ)償在軋機(jī)主傳動(dòng)為10r/min的速度下進(jìn)行空壓靠,分別在2000、4000、6000、8000、10000kN的壓力(單側(cè)平均壓力)下對(duì)輥縫讀數(shù)進(jìn)行採(cǎi)樣並記錄。之後,分別在20、30、40、50、60、70、80r/min的速度下,重複上述過(guò)程,並記錄所採(cǎi)集的數(shù)據(jù)。4.7AGC補(bǔ)償方法——油膜厚度補(bǔ)償油膜厚度無(wú)法通過(guò)感測(cè)器測(cè)量軋製力越大，油膜越薄轉(zhuǎn)速越高，油膜越厚4.7AGC補(bǔ)償方法——油膜厚度補(bǔ)償令，，y為油膜厚度4.7AGC補(bǔ)償方法——頭尾補(bǔ)償鋼板頭尾補(bǔ)償―常規(guī)補(bǔ)償方法考慮鋼板頭尾由於散熱面積大，溫度相對(duì)較低，使得變形抗力增大，軋製後頭尾部厚厚偏厚補(bǔ)償方法：規(guī)程設(shè)定的頭尾補(bǔ)償量與補(bǔ)償長(zhǎng)度按照三角形變化逐步疊加到輥縫設(shè)定值中，見(jiàn)下圖頭部補(bǔ)償：，當(dāng)時(shí)；，當(dāng)時(shí)。尾部補(bǔ)償：，當(dāng)時(shí)；，當(dāng)時(shí)。式中Staper——每一採(cǎi)樣週期的頭部/尾部補(bǔ)償量；

Lout——每一採(cǎi)樣週期的鋼板長(zhǎng)度暫態(tài)值。4.7AGC補(bǔ)償方法——頭尾補(bǔ)償尾部補(bǔ)償問(wèn)題：手動(dòng)軋鋼時(shí)，拋鋼速度難於溫度控制，常常較快，尾部厚度變化劇烈，液壓系統(tǒng)壓下速度跟不上的厚度的變化。方法：根據(jù)中厚板軋機(jī)的可逆軋製規(guī)律，可在倒數(shù)第二道次對(duì)鋼板的頭部增加補(bǔ)償量，這樣在最後一道次頭尾互換時(shí)，尾部的厚度偏差已經(jīng)事先被減小了，較小的厚度偏差可以得到更好的補(bǔ)償。

4.7AGC補(bǔ)償方法——偏心補(bǔ)償偏心補(bǔ)償軋輥偏心會(huì)干擾AGC系統(tǒng)對(duì)板厚的調(diào)節(jié)；壓力AGC本身無(wú)法消除偏心影響，相反會(huì)造成誤預(yù)報(bào)，誤調(diào)節(jié)，使厚度精度更加惡化；支撐輥的直徑較大，偏心影響嚴(yán)重，偏心補(bǔ)償主要針對(duì)於支承輥；從控制角度分為被動(dòng)偏心補(bǔ)償和主動(dòng)偏心補(bǔ)償方法。

4.7AGC補(bǔ)償方法——偏心補(bǔ)償被動(dòng)偏心補(bǔ)償方法―浮動(dòng)死區(qū)法目的是消除由軋輥偏心所引起的軋製力的週期性波動(dòng)；死區(qū)的幅度被設(shè)定的比偏心週期分量振幅的正負(fù)峰值間幅值稍大一些。死區(qū)上下限隨著輸入信號(hào)的變化而上下浮動(dòng)，但死區(qū)寬度始終不變。當(dāng)輸入信號(hào)最大暫態(tài)值超過(guò)上一次的死區(qū)最大值時(shí)，則死區(qū)的最大值上移到新的最大值；當(dāng)輸入信號(hào)最小暫態(tài)值低於上一次的死區(qū)最小值時(shí)，則死區(qū)的最小值下移到新的最小值；實(shí)際的軋製力為浮動(dòng)死區(qū)的平均值。在沒(méi)有安裝偏心測(cè)量?jī)x的中厚板軋機(jī)上通常採(cǎi)用的就是軋製力浮動(dòng)死區(qū)法。4.7AGC補(bǔ)償方法——偏心補(bǔ)償主動(dòng)偏心補(bǔ)償方法支承輥軸頭安裝絕對(duì)值編碼器（偏心編碼器）；在液壓缸位置或壓力閉環(huán)狀態(tài)，獲得與軋輥旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)應(yīng)的輥縫變化量，進(jìn)而求出與軋輥旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)應(yīng)的偏心量；按軋輥位置將上下支承輥的偏心量組合，得到上、下支承輥總的偏心量；將偏心值送給AGC系統(tǒng)，控制油柱進(jìn)行補(bǔ)償。

偏心量的求解方法有很多，常見(jiàn)的是採(cǎi)用傅裏葉分析法。4.7AGC補(bǔ)償方法——偏心補(bǔ)償4.8AGC控制效果AGC投入後軋製力與輥縫變化示意AGC投入後鋼板縱向厚度變化

4.8AGC控制效果4.8AGC控制效果5.1張力基本概念張力的產(chǎn)生

張力是由於在軋件長(zhǎng)度方向上存在著速度差，使得軋件上不同部位處的金屬有相對(duì)位移而產(chǎn)生張應(yīng)力，平均單位張力σ

乘以所作用的面積就是作用在軋件上的張力

T。5.1張力基本概念張力的特性1、基本關(guān)鍵字：彈性體，應(yīng)力，應(yīng)變，胡克定律；2、張力與長(zhǎng)度的對(duì)等性，張力與兩點(diǎn)間（兩機(jī)架間）的金屬量的對(duì)等性；3、張力與速度差之間存在著積分關(guān)係：速度差為零，兩點(diǎn)間金屬量保持不變；速度差不為零，兩點(diǎn)間金屬量不斷在變化，張力在變化中（不恒定）；5.1張力基本概念連軋與張力1、軋件同時(shí)在幾架軋機(jī)上軋製並保持單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)各軋機(jī)體積相等（秒流量相等）的軋製稱為連軋；2、保證連軋過(guò)程正常進(jìn)行的條件應(yīng)是各機(jī)架在單位時(shí)間內(nèi)的秒流量完全相等。若秒流量不等便會(huì)引起機(jī)架之間的軋件有張力作用或者失張，從而導(dǎo)致拉鋼或堆鋼。秒流量完全相等是實(shí)現(xiàn)無(wú)張力軋製的理想狀態(tài)。3、在實(shí)際軋製過(guò)程中影響機(jī)架間張力的工藝參數(shù)很多，不可能完全做到絕對(duì)無(wú)張力軋製。5.1張力基本概念張力的作用防止軋件跑偏。張力條件下，如果存在跑偏，張力自動(dòng)加大，使軋件回到中間。張力反應(yīng)迅速，無(wú)時(shí)滯，有利於穩(wěn)定軋製。使所軋帶鋼板形平直。軋製時(shí)給軋件施加一定的單位張力，使帶鋼沿寬度方向的縱向變形趨於一致，減少板帶殘餘應(yīng)力，利於平直。降低金屬的變形抗力和變形功。無(wú)張力條件下，金屬在變形區(qū)是受三向壓應(yīng)力的作用，當(dāng)前後張力足夠大時(shí)，可以使水準(zhǔn)出口方向的應(yīng)力變?yōu)槔瓚?yīng)力，減小垂直方向的壓應(yīng)力，軋製總壓力降低。相對(duì)而言，後張力對(duì)降低單位壓力和軋製壓力的效果更明顯。調(diào)節(jié)主電動(dòng)機(jī)負(fù)荷分配。適當(dāng)調(diào)節(jié)帶鋼厚度。張力變化引起軋製壓力改變，軋機(jī)彈跳隨著改變，在連軋過(guò)程中，可以作為厚度的微調(diào)手段。5.1張力基本概念張力與其它工藝參數(shù)之間的關(guān)係穩(wěn)定的張力控制是連軋過(guò)程得以實(shí)現(xiàn)的條件；軋件和軋機(jī)的各種因素波動(dòng)均對(duì)張力構(gòu)成干擾；張力的波動(dòng)對(duì)軋製過(guò)程中的厚度、板形均構(gòu)成影響；張力在連軋過(guò)程中的作用是“牽一發(fā)而動(dòng)全身”，敏感而迅速；5.1張力基本概念連軋發(fā)展與張力控制19世紀(jì)在歐洲開始試驗(yàn)熱連軋技術(shù)，由於設(shè)備和控制技術(shù)的限制，未能成功；1925年美國(guó)試驗(yàn)成功了熱連軋技術(shù)，隨後推廣到歐洲、蘇聯(lián)和日本；解放後，鞍鋼1700mm熱連軋生產(chǎn)線，採(cǎi)用蘇聯(lián)技術(shù)。之後國(guó)內(nèi)先後建設(shè)了本鋼1700mm、上鋼一廠1200mm、武鋼1700mm等熱連軋生產(chǎn)線；考慮到帶鋼溫度對(duì)塑性變形的影響，熱連軋機(jī)帶鋼張力應(yīng)控制在不影響軋件拉窄拉薄的範(fàn)圍內(nèi)，屬於小張力連軋，熱連軋的張力控制範(fàn)圍非常狹窄，直接控制困難。冷軋機(jī)張力一般為熱連軋的20—120倍?？紤]熱連的溫降和操作要求，熱連軋不能象冷軋那樣在爬行狀態(tài)下穿帶，需要在較高速度下穿帶，穿帶時(shí)軋機(jī)動(dòng)態(tài)速降引起的附加套量必須採(cǎi)用特殊措施進(jìn)行清除，方能實(shí)現(xiàn)連軋的正常進(jìn)行。熱連軋與冷連軋張力控制5.1張力基本概念熱連軋與冷連軋張力控制冷軋機(jī)張力可調(diào)範(fàn)圍大，一般由張力計(jì)測(cè)量出張力值與設(shè)定張力值差，調(diào)整軋輥速度使張力接近目標(biāo)張力；冷連軋機(jī)常選定中間機(jī)架為基準(zhǔn)機(jī)架保持速度不變，調(diào)整前後機(jī)架速度穩(wěn)定張力。熱連軋機(jī)張力可調(diào)範(fàn)圍小，如果熱連軋帶鋼也象冷連軋那樣將其直接繃緊在機(jī)座之間，則當(dāng)?shù)∷佼a(chǎn)生波動(dòng)時(shí)就幾乎沒(méi)有張力的調(diào)節(jié)餘地了，所以在熱連軋精軋機(jī)組相鄰機(jī)座間設(shè)置一個(gè)能將帶鋼托起並繃緊的機(jī)械裝置—活套支撐器，作用：支套、恒張。熱連軋精軋機(jī)組常通過(guò)活套機(jī)構(gòu)（活套恒力矩馬達(dá)）實(shí)現(xiàn)張力的穩(wěn)定控制；熱連軋機(jī)一般選用成品機(jī)架為