萊鋼熱連軋中粗軋控制系統的研究

董昌群（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動化部，山東萊蕪，271104）

萊鋼熱連軋中粗軋控制系統的研究

董昌群
（山東鋼鐵股份有限公司萊蕪分公司自動化部，山東萊蕪，271104）

粗軋控制系統主要由電動壓下、液壓AGC、液壓APC組合而成。電動壓下用于長行程輥縫調節，液壓AGC用于輥縫微調和軋制過程中的厚度控制，液壓APC用于位置閉環和壓力閉環的調節。

AGC；APC；輥縫；粗軋

0　前言

本文主要介紹了1500熱軋帶鋼軋機輥縫調整的熱軋帶鋼生產線控制功能。在軋機傳動側和操作側分別安裝電機的壓力和壓力下液壓缸的下臺灣。粗軋機軋輥位置自動控制系統包括電氣控制系統和液壓自動控制系統的位置。電氣位置自動控制系統，在空載縫粗軋機軋輥調整。液壓位置自動控制系統，在軋制過程中輥間隙調整。

1　液壓AGC的控制系統

1.1AGC的原理

液壓AGC技術是機械、液壓、自動控制、軋制工藝等專業密切聯系的綜合性先進技術。它的主要設備由一組控制裝置的計算機和測試元件和液壓系統的基礎上，兩個液壓缸。檢測組件是：兩個壓力傳感器，兩個位置傳感器。

其特點是：液壓系統的加速度可以達到500mm/s2，加速和減速時間只有幾十毫秒。加速約10ms空載啟動后，8ms后可使最大速度達到4mm/s，液壓調節移動100um總共需要43ms。如果在一些小的調節距離，以恒定的速度移動，調整時間會更短。如果調整距離小于32um，調節時間只有26ms。

液壓壓下系統不僅具有伺服閥的定位控制電路，而且還具有定位裝置，并具有用于實際壓力位置的反饋的位置傳感器，并且材料的加速度是液壓缸中的油。500mm/ s2加速度是通過液壓缸和蓄壓器的壓力差來實現。在液壓缸上直接進行位置測量，消除了滯后現象。

軋機的傳動側和操作側設有一個單獨的位置控制回路，可以控制給定位置的目標值，以保證軋輥兩側的平行工作。同步一般是通過添加一個同步控制器來保證的。

1.2AGC壓力控制

系統確定了各機架厚度鎖定值后就進入了厚度閉環調節過程。每個機架的出口厚度被周期性實時計算（循環周期在100毫秒至150毫秒之間）。出口厚度偏差（本機架出口厚度 -本機架鎖定厚度）亦被同樣實時計算。系統根據出口厚度偏差、軋機剛度系數、軋件塑形系數及其它補償量等因素計算出當前的輥縫調節量并發送給液壓 APC執行輥縫調整。此過程持續循環進行直至軋件拋出本機架為止。

厚度計算公式：

式中：h—出口板厚；F—軋制壓力； S—初始輥縫；M—軋機的彈性變形系數； comp —其它補償量

輥縫調節量計算公式：

式中：ΔS：輥縫調節量，單位mm

DHG：厚度偏差，單位 mm

GMGK： HMI參數，范圍（0.0~1.0）

M：軋機剛度，單位 T/mm

Q：軋件塑形，單位 T/mm

SF1：HMI參數，范圍（0.0~1.0）

1.3軋機設定補償控制

軋機各道次的輥縫設定補償控制如圖1所示。h為本道次的鋼板出口厚度的目標值，A為與本道次預測軋制力，Py相對應的軋機彈跳值， 即

Py由所軋軋件的塑性曲線得出，計算而得為本道次未經前一塊鋼板成品厚度差修正的輥縫值（調零以后），

B為前一塊鋼板的成品厚度偏差（由測厚儀測得）分配到本道次的修正量， 帶有正負性S0為本道次經過前一塊鋼板成品厚度偏差修正后的輥縫值， 即輸入到采用自動位置控制（APC）的電動壓下裝置內的輥縫設定值，

Sg為電動壓下裝置完成壓下后由輥縫儀測得的輥縫值△S為電動壓下裝置APC的定位偏差，即△S=S0-Sg帶有正負性，并且其絕對值應有一個最小值，當小于這個最小值時，則認為△S為零，Sy為液壓缸的位置基準（設液壓缸完全壓縮時的液壓缸位置為零）， 一般設Sy為液壓缸行程的一半左右，即液壓缸在中間位置，C為軋輥磨損的補償值，為經△S和C修正后的液壓缸位置給定值，

Sw為液壓缸上的兩個位置傳感器所檢測到的液壓缸位置的平均值， 它是液壓缸的位置反饋值D 為液壓缸的位移量指令，也是伺服閥驅動器6的輸入信號E 為驅動器6輸給電液伺服閥7的電流信號。

圖1中的4、5、6、7、8和9組成液壓缸的位置控制閉環，它是液壓AGC的基本控制閉環和控制內環。當液壓缸位置給定值S’y與Sw不相等， 即D不等于零（實際上，D 應有一個最小值，當D小于等于該最小值時，就認為D已等于零）時，電液伺服閥則得到一個電流信號E，開通油路，使液壓缸8根據電流信號E 的電流方向的不同做壓下或抬起的位移，直到位置傳感器監測到的液壓缸位置反饋：Sw與S’y相等，即D等于零為止。此時E 等于零，電液伺服閥處于中位關閉狀態。當h、A、B、Sg、C切斷輸入，即均等于零時， 液壓缸8 將在液壓缸位置基準Sy的指令下，移動并保持在中間位置，也就是，當完成某一道次軋制后，液壓缸8將自動保持在中間位置， 等待下一道次的輥縫設定。

通過以上說明可知，上一塊鋼板成品厚度偏差對本塊鋼板的補償（補償量為B）在電動壓下裝置的輥縫設定中完成，即電動壓下的輥縫設定值。已經過S0修正B對電動壓下裝置APC定位誤差的補償（補償量為△S） 和對軋輥磨損的補償（補償量為C），在液壓AGC的位置控制內環中完成， 經液壓缸補償后的輥縫值：

這些補償是在輥縫設定時完成的，也可以稱作靜態補償。

2　APC控制系統

2.1位置閉環控制

每個APC控制模塊內包含兩個位置閉環調節器，一個位置閉環調節器負責控制一側的液壓缸活塞在缸內的位置（操作側和傳動側各一個），兩個控制器相互獨立運行。調節器輸出的量為伺服閥閥芯開度的給定，給定值的大小及方向基于位置偏差（位置給定 -位置反饋）。

2.2壓力閉環控制

每個 APC控制模塊內包含兩個壓力閉環調節器，一個壓力閉環調節器負責控制一側的液壓缸活塞在缸內的壓力（操作側和傳動側各一個），兩個控制器相互獨立運行。調節器輸出的量為伺服閥閥芯開度的給定，給定值的大小及方向基于壓力偏差（壓力給定 -壓力反饋）。

2.3零調

零調有手動零調和自動零調兩種方式。零調啟動的連鎖條件：

①壓力檢測元件正常

②壓下系統正常

③速度系統正常且在零調速度下

3　總結

本文介紹液壓AGC控制系統與液壓APC控制系統的研究，使得實際與理論完美的結合，達到了預期的最佳效果。這為液壓AGC的控制工作提供了堅實的理論基礎。

［1］金學俊.液壓AGC 在板帶軋機上的應用［J］. 液壓氣動與密.2000（4）.32

［2］孫蕾，王焱AGC控制技術的發展過程及趨勢［J］. 濟南大學學報.2007，（3）.21

［3］龔文.熱軋帶鋼液壓厚度控制技術的研究［D ］. 重慶：重慶大學， 2004. 45-47

［4］丁修堃.軋制過程自動化［M］.冶金工業出版社.2009，83-211.

董昌群 女 1985年 漢族 籍貫：萊蕪，大學，工程師，研究方向：自動化系統與儀表。

Study on the rolling control system of Laiwu Iron and steel in hot rolling

Dong Changqun
（Automation Department， Shandong Iron & Steel Limited by Share Ltd， Laiwu branch， Laiwu， Shandong 271104， China）

Department of Shandong Iron &； Laiwu branch automation department Abstract：the roughing control system is mainly composed of electric pressure，hydraulic AGC，hydraulic APC combination.Electric pressure for long stroke roll gap adjustment，hydraulic AGC fine-tuning used in roll gap and rolling thickness control in the process of hydraulic APC for position closed loop and the adjustment of pressure closed loop.

AGC；APC；roll gap；roughing

圖1　軋機設定補償控制