本發明涉及五機架冷連軋機系統,特別涉及一種冷連軋機厚度擴展前饋控制方法。
背景技術:
厚度精度是冷軋帶鋼最重要的質量指標之一。隨著汽車、航空、家電、精密儀表、民用建筑、食品罐頭等行業的興起與發展,對冷軋帶鋼的厚度精度具有嚴格的要求。
冷連軋機是冶金行業中最復雜、自動化程度最高、精度要求最嚴的裝備之一,它在一定程度上代表了鋼鐵工業技術發展的水平。冷連軋機厚度前饋控制是保證冷軋帶鋼成品厚度精度的重要手段。來料厚差是冷軋帶鋼成品產生厚差的重要原因,因此傳統的冷連軋機厚度前饋控制使用在機架前直接測量的來料厚差進行前饋控制。
圖1為傳統的五機架冷連軋機厚度前饋控制原理圖,該冷連軋機包括五個機架,即第一機架S1、第二機架S2、第三機架S3、第四機架S4和第五機架S5,只在第一機架S1前、第二機架S2前和第五機架S5前分別安裝有第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15。通常,只有在機架前安裝測厚儀,該機架才進行前饋控制。現有的冷連軋機厚度前饋控制方法,在第一機架S1、第二機架S2和第五機架S5采用第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15直接測量的來料厚差分別用于所述第一機架S1、第二機架S2和第五機架S5的前饋控制,前饋控制的調節機構為第一機架液壓控制、第二機架液壓控制和第五機架液壓控制。
現有的冷連軋機厚度前饋控制方法的具體流程如下:
開始時,帶鋼運動到第一機架SI機架入口前的第一測厚儀11,第一測厚儀11測量到第一機架入口厚度偏差,第一機架入口厚度偏差通過第一厚度信息表T1移位到第一機架S1位置,信息表的移動速度與第一機架S1入口帶鋼的運動速度同步,在第一機架S1位置根據第一機架入口厚度偏差調整輥縫實施前饋控制;
隨后,帶鋼由第一機架S1位置運動到第二機架S2入口前的第二測厚儀12,第二測厚儀12測量到第二機架入口厚度偏差,第二機架入口厚度偏差通過第二厚度信息表T2移位到第二機架S2位置,信息表的移動速度與第二機架S2入口帶鋼的運動速度同步,在第二機架S2位置根據第二機架入口厚度偏差調整輥縫實施前饋控制;
接著,帶鋼由第二機架S2位置運動到第三機架S3位置,由于無法測量第三機架入口厚度偏差,在第三機架S3位置不調整輥縫,即不實施前饋控制;
同樣,當帶鋼由第三機架S3位置運動到第四機架S4位置,由于無法測量第四機架入口厚度偏差,在第四機架S4位置也不調整輥縫,即不實施前饋控制;
最后,帶鋼由第四機架S4位置運動到第五機架S5入口前的第五測厚儀15,第五測厚儀15測量到第五機架入口厚度偏差,第五機架入口厚度偏差通過第五厚度信息表T5移位到第五機架S5位置,信息表的移動速度與第五機架S5入口帶鋼的運動速度同步,在第五機架S5位置根據第五機架入口厚度偏差調整輥縫實施前饋控制,帶鋼由第五機架出口方向運動,完成前饋控制。
由于用戶對冷軋產品厚度精度要求的提升以及冷軋來料厚度的波動較大,現有冷連軋機前饋控制能力不足,因此,考慮將沒有參與厚度前饋的機架也投入厚度前饋控制。第三機架S3和第四機架S4沒有參加厚度控制的原因,主要是在機架入口處沒有安裝測厚儀。隨著由第一機架S1到第五機架S5的軋制厚度不斷減薄,來料的硬度不斷加大,第一機架S1和第二機架S2消除來料厚差的能力有所不足,為此,有必要增加第三機架S3和第四機架 S4厚度前饋控制。按照傳統的厚度前饋控制方法,增加第三機架S3和第四機架S4厚度前饋控制,需在第三機架S3和第四機架S4前增加測厚儀。在第三機架S3和第四機架S4前各增加一臺測厚儀,設備的投資費用巨大,同時設備維護負擔加重。
技術實現要素:
為解決上述問題,本發明提供一種冷連軋機厚度擴展前饋控制方法,將未安裝測厚儀的機架投入前饋控制,保證整個鋼卷長度方向上成品帶鋼厚度的一致性。
為實現上述目的,本發明的冷連軋機厚度擴展前饋控制方法,該冷連軋機包括第一機架、第二機架、第三機架、第四機架和第五機架,在第一機架、第二機架和第五機架的入口前分別安裝有第一測厚儀、第二測厚儀和第五測厚儀,第一測厚儀、第二測厚儀和第五測厚儀分別測量第一機架、第二機架和第五機架的入口來料厚度偏差,所述厚度偏差分別用于所述第一機架、第二機架和第五機架的前饋控制;根據第二測厚儀實測得到的厚度偏差預估出第三機架入口厚度偏差,并將預估出的第三機架入口厚度偏差傳遞到第三機架進行厚度前饋控制;根據所述預估出的第三機架入口厚度偏差預估出第四機架入口厚度偏差,并將預估出的第四機架入口厚度偏差傳遞到第四機架進行厚度前饋控制。
優選地,所述根據第二測厚儀實測得到的厚度偏差預估出第三機架入口厚度偏差,采用公式計算,其中
ΔH3:預估的第三機架S3入口厚度偏差;
ΔH2:第二測厚儀實測的第二機架入口厚度偏差
M2:第二機架的縱向剛度系數;
W2:在第二機架位置的帶鋼塑性剛度系數;
根據所述預估出的第三機架入口厚度偏差預估出第四機架入口厚度偏差,采用公式計算,其中
ΔH4:預估的第四機架入口厚度偏差;
M3:第三機架的縱向剛度系數;
W3:在第三機架位置的帶鋼塑性剛度系數;
優選地,所述第三機架前饋調節量ΔY3和第四機架前饋調節量ΔY4采用如下公式計算:
優選地,前饋控制的算法在PLC中執行。
采用本發明的冷連軋機厚度擴展前饋控制方法,不需要增加設備投入,提高了厚度控制的精度,對于確保整個鋼卷長度方向上成品帶鋼厚度精度,對減少成品帶鋼厚度波動以及保證軋制穩定具有積極意義。
附圖說明
圖1為傳統的五機架冷連軋機厚度前饋控制原理圖;
圖2為本發明的冷連軋機厚度擴展前饋控制原理圖;
圖3為圖2中第三機架和第四機架厚度前饋控制原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作進一步描述。
如圖2和3所示,本發明的冷連軋機厚度擴展前饋控制方法,該冷連軋機包括第一機架S1、第二機架S2、第三機架S3、第四機架S4和第五機架S5,在第一機架S1、第二機架S2和第五機架S5的入口前分別安裝有第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15,第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15分別檢測第一機架S1、第二機架S2和第五機架S5的入口 帶鋼厚度偏差。在第一機架S1、第二機架S2和第五機架S5采用第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15直接測量的來料厚度偏差分別用于所述第一機架S1、第二機架S2和第五機架S5的前饋控制。
對第三機架S3和第四機架S4的前饋控制采用如下方法:首先,根據第二機架S2入口第二測厚儀12實測得到的厚度偏差預估出第二機架S2出口厚度偏差即第三機架S3入口厚度偏差,第三機架S3入口厚度偏差傳遞到第三機架S3進行厚度前饋控制;同理,根據第三機架S3入口厚度偏差預估出第三機架S3出口厚度偏差即第四機架S4入口厚度偏差,第四機架S4入口厚度偏差傳遞到第四機架S4進行厚度前饋控制。
第三機架S3和第四機架S4厚度前饋控制的具體做法是對帶鋼進行跟蹤,將第三機架S3和第四機架S4前得到的每段帶鋼的預估厚度偏差值分別存貯在第三厚度信息表T3和第四厚度信息表T4中,并隨著帶鋼軋制速度向前移動,在該段帶鋼進入第三機架S3或第四機架S4機架前,取出與該段帶鋼相應的厚度偏差值,根據相應的前饋控制算法得到每個機架液壓控制的調節量用于實時厚度前饋控制。
第三機架S3和第四機架S4入口厚度偏差的預估方法如下:
根據第二機架S2入口第二測厚儀12實測得到的厚度偏差預估出第三機架S3入口厚度偏差,采用如下公式一:
ΔH3:預估的第三機架S3入口厚度偏差;
ΔH2:第二測厚儀12實測的第二機架S2入口厚度偏差
M2:第二機架S2的縱向剛度系數;
W2:在第二機架S2位置的帶鋼塑性剛度系數;
按照預估的第三機架S3入口厚度偏差預估第四機架S4入口厚度偏差,如下公式二:
ΔH4:預估的第四機架S4入口厚度偏差;
M3:第三機架S3的縱向剛度系數;
W3:在第三機架S3位置的帶鋼塑性剛度系數;
帶鋼厚度偏差信息傳遞的方法如下:由裝在各個機架工作輥上的脈沖計數器信號來獲得帶鋼前進的長度。當帶鋼前進的長度大于第一機架S1入口第一測厚儀11到第二機架S2的距離時,提取第一機架S1的第一厚度信息表T1中的第一機架S1入口厚度偏差實測值;當帶鋼前進的長度大于第二機架S2入口第二測厚儀12到第二機架S2的距離時,提取第二機架S2的第二厚度信息表T2中的第二機架S2入口厚度偏差實測值,同時根據公式一預估出第三機架S3入口厚度偏差值,保存到第三機架S3的第三厚度信息表T3中的首地址;當帶鋼前進的長度大于第二機架S2和第三機架S3間的距離時,提取第三厚度信息表T3中的第三機架S3入口預估厚度偏差值,根據公式二預估出第四機架S4入口厚度偏差值,保存到第四機架S4的第四厚度信息表T4中的首地址;當帶鋼前進的長度大于第三機架S3和第四機架S4間的距離時,提取第四機架S4的第四厚度信息表T4中的第四機架S4入口預估厚度偏差值;當帶鋼前進的長度大于第五機架S5入口第五測厚儀15到第五機架S5的距離時,提取第五機架S5的厚度信息表T5中的第五機架S5入口厚度偏差實測值。
根據提取的第三機架S3和第四機架S4入口預估厚度偏差值,計算擴展前饋控制調節量實施厚度控制。根據提取的第一機架S1、第二機架S2和第五機架S5入口厚度偏差實測值,計算常規前饋控制調節量實施厚度控制。
第一機架S1至第五機架S5厚度前饋控制算法分別為:
第一機架S1厚度前饋控制算法,如下公式三:
ΔY1:第一機架S1前饋調節量;
ΔH1:實測的第一機架S1入口厚度偏差;
M1:第一機架S1的縱向剛度系數;
W1:在第一機架S1位置的帶鋼塑性剛度系數;
第二機架S2厚度前饋控制算法,如下公式四:
ΔY2:第二機架S2前饋調節量;
ΔH2:實測的第二機架S2入口厚度偏差;
M2:第二機架S2的縱向剛度系數;
W2:在第二機架S2位置的帶鋼塑性剛度系數;
第三機架S3厚度前饋控制算法,如下公式五:
ΔY3:第三機架S3前饋調節量;
ΔH3:預估的第三機架S3入口厚度偏差,由公式一計算得出;
M3:第三機架S3的縱向剛度系數;
W3:在第三機架S3位置的帶鋼塑性剛度系數;
第四機架S4厚度前饋控制算法,如下公式六:
ΔY4:第四機架S4前饋調節量;
ΔH4:預估的第四機架S4入口厚度偏差,由公式二計算得出;
M4:第四機架S4的縱向剛度系數;
W4:在第四機架S4位置的帶鋼塑性剛度系數;
第五機架S5厚度前饋控制算法,如下公式七:
ΔY5:第五機架S5前饋調節量;
ΔH5:實測的第五機架S5入口厚度偏差;
M5:第五機架S5的縱向剛度系數;
W5:在第五機架S5位置的帶鋼塑性剛度系數;
軋機厚度擴展前饋控制算法要求計算速度快,因此,該算法的工業應用在PLC中執行。在PLC中分為程序運行區和數據存儲區。厚度控制算法的相關參數以及帶鋼信息表保存在數據存儲區。針對第一機架S1至第五機架S5機架的前饋控制輸出,將厚度控制算法分為5個獨立的程序進行計算。
由各測厚儀到各機架的距離和機架間距離確定的兩類數據表,用于入口厚度偏差的保存、移動和提取。如圖2中,設各測厚儀到各對應機架的距離和機架間的距離分別為L1和L2,設第一厚度信息表T1和第二厚度信息表T2分別為第一測厚儀11和第二測厚儀12到第一機架S1和第二機架S2的厚度信息表,設第三厚度信息表T3和第四厚度信息表T4分別為第二機架S2到第三機架S3的厚度信息表和第三機架S3到第四機架S4的厚度信息表,設厚度信息表T5為機架前第五測厚儀15到第五機架S5的厚度信息表。為了從圖2中的數據表中準確獲得相應厚度值,需要對帶鋼進行實時跟蹤,可以 由裝在各個機架工作輥上的脈沖計數器信號來完成,當某個機架的脈沖計數器增加一定數量,則表示帶鋼前進了一段固定的距離。
例如:設距離L1和L2分別為2000毫米和4500毫米,由于每個脈沖計數信號所對應的帶鋼分段控制長度L0為20毫米,因此可由容量為100的厚度信息表T1、T2、T5和容量為225厚度信息表T3、T4來完成信息的傳遞。其中,移動1次信息表是將當前單元的信息值移動到下一單元;厚度信息表的保存、移動、提取均由PLC程序完成。以容量為100的第一厚度信息表T1為例說明厚度信息表的移動原理。PLC程序是按定周期來執行的,例如每50毫秒進行一次計算。每次計算的順序如下:首先,讀取第一厚度信息表T1中第100個單元的第一機架S1入口厚度偏差值。然后,根據接收到的第一機架S1工作輥脈沖數移動第一厚度信息表T1,1個脈沖表示帶鋼移動了20毫米。以接收到2個脈沖數為例,需要將第一厚度信息表T1由左向右移動2次。最后,將當前第一機架S1入口厚度偏差測量值保存到第一厚度信息表T1的前2個單元。
厚度控制PLC程序是按定周期來執行的,如每50毫秒進行一次計算。其中,每個機架對應一個獨立的運行程序,每個程序的計算過程如下。
①對應第一機架S1的PLC程序的計算流程
●讀取第一厚度信息表T1中第100個單元的第一機架S1入口厚度偏差值;
●從數據存儲區里提取參數M1和W1;
●按照公式三計算得到液壓控制的調節量;
●輸出液壓控制的調節量;
●接收到N個第一機架S1工作輥上的脈沖計數器信號;
●移動N次第一厚度信息表T1;
●將當前第一機架S1入口厚度偏差測量值保存到前N個單元;
②對應第二機架S2的PLC程序的計算流程
●讀取第二厚度信息表T2中第100個單元的第二機架S2入口厚度偏差值;
●從數據存儲區里提取參數M2和W2;
●按照公式四計算得到液壓控制的調節量;
●輸出液壓控制的調節量;
●接收到N個第二機架S2工作輥上的脈沖計數器信號;
●移動N次第二厚度信息表T2;
●將當前第二機架S2入口厚度偏差測量值保存到前N個單元;
③對應第三機架S3的PLC程序的計算流程
●讀取第三厚度信息表T3中第225個單元的第三機架S3入口厚度偏差值;
●從數據存儲區里提取參數M3和W3;
●按照公式五計算得到液壓控制的調節量;
●輸出液壓控制的調節量;
●接收到N個第三機架S3工作輥上的脈沖計數器信號;
●移動N次第三厚度信息表T3;
●讀取第二厚度信息表T2中第100個單元的第二機架S2入口厚度偏差值,根據公式一預估出第三機架S3入口厚度偏差值,將其保存到第三厚度信息表T3的前N個單元;
④對應第四機架S4的PLC程序的計算流程
●讀取第四厚度信息表T4中第225個單元的第四機架S4入口厚度偏差值;
●從數據存儲區里提取參數M4和W4;
●按照公式六計算得到液壓控制的調節量;
●輸出液壓控制的調節量;
●接收到N個第四機架S4工作輥上的脈沖計數器信號;
●移動N次第四厚度信息表T4;
●讀取第三厚度信息表T3中第225個單元的第三機架S3入口厚度偏差值,根據公式二預估出第四機架S4入口厚度偏差值,將其保存到第四厚度信息表T4的前N個單元;
⑤對應第五機架S5的PLC程序的計算流程
●讀取第五厚度信息表T5中第100個單元的厚度偏差值;
●從數據存儲區里提取參數M5和W5;
●按照公式七計算得到液壓控制的調節量;
●輸出液壓控制的調節量;
●接收到N個第五機架S5工作輥上的脈沖計數器信號;
●移動N次第五厚度信息表T5;
●將當前第五機架S5入口厚度偏差測量值保存到前N個單元;
本發明雖然以較佳實施例公開如上,但其并不是用來限定本發明,任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內,都可以做出可能的變動和修改。因此,凡是未脫離本發明技術方案的內容,依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾,均落入本發明權利要求所界定的保護范圍之內。