一種熱連軋液壓自動厚度控制系統的制作方法

本發明涉及一種熱連軋液壓自動厚度控制系統，適用于機械領域。

背景技術：

傳統的帶鋼熱連軋生產線包括板坯庫、加熱爐區、粗軋區、粗精軋之間的中間輥道及飛剪、精軋區、熱輸出輥道及層流冷卻裝置、卷取區、運輸鏈、成品庫等。帶鋼熱連軋生產工藝在相當長的一段時間內變化不大，直到20世紀90年代連鑄連軋的出現，才發生了明顯的變化，但軋線上的主要設備除加熱及粗軋外，其他設備仍基本相同。

技術實現要素：

本發明提出了一種熱連軋液壓自動厚度控制系統，厚度實時控制以VME總線多處理器框架為基礎，采用綜合AGC控制方式對影響厚度控制精度的各種因素進行動態補償，保證了帶鋼全帶長的厚度控制精度。較為完善的監控和數據記錄系統，保證故障的及時排除。

本發明所采用的技術方案是：所述控制系統包括提供動力源的液壓泵站、安裝在各機架上的由液壓油缸、伺服閥、檢測設備等組成的液壓伺服系統、基于VME總線工控機的各機架控制中心以及用于完成操作、數據記錄的HMI、數據服務器等。

所述液壓泵站由主液壓泵、蓄能器、油箱和輔助液壓泵等組成，是保證液壓系統正常工作的基礎。泵站控制系統采用ABB公司AC800M型PLC，為泵站提供正常運轉所需的溫度、油壓和液位，并控制液壓泵的啟動。系統通過模擬監控畫面顯示工作狀態，并通過以太網為液壓AGC控制系統提供相關信息。

液壓油缸安裝于上支撐輥軸承座和壓下螺釘之間，活塞直徑964mm，最大行程35mm，可提供最大軋制力32000kW。每個油缸裝備兩個MOOG二級伺服閥互為備用，并在必要時雙閥可同時投入。另外，各油缸還安裝兩個分辨率為1μm的油缸位移傳感器和用于間接測量軋制力的油壓傳感器。

所述液壓泵站HMl負責監控整個液壓泵站系統的液位、壓力和溫度，保證泵站的正常運行。液壓AGC系統HMI負責完成操作工對AGC系統的正常操作，包括伺服閥選擇、位移傳感器選擇、油缸位置閉環測試、軋機零位標定、軋機剛度測試、AGC投入選擇等。

所述液壓泵站為短行程HAGC油缸提供穩定的高壓動力(油缸壓力28MPa，最大流量250L/min,油溫38~41℃范圍內，并盡可能減少擾動)。為保證其可靠運行并克服油路較長、油缸設備分散等問題，系統采用4臺主泵(3臺運行，1臺備用)提供動力，采用3臺輔助泵(其中1臺作為預過濾泵使用)為泵站自身提供液壓油過濾、系統冷卻和液位控制。整個泵站系統包括7臺電動機、4臺伺服泵、3臺螺桿泵、6個蓄能器等，并包括本地和遠程監控系統，負責液壓泵站的啟動、運行、停車操作，并實時監控泵站上關鍵部位的溫度、液位、壓力等信號。

所述控制系統采用硬度前饋方法，根據F1機架硬度變化預報下游機架的硬度變化，提供給AGC控制模型修正輥縫調整量。同時，采用張力(活套)-AGC補償方法，減小活套擺動和張力變化造成的調整誤差。針對硬度前饋中FI硬度值在下游機架的定位問題，采用自適應修正方法，根據F1前饋的硬度值和當前機架實際計算的硬度值之差，動態調整硬度預測點的位置，保證AGC控制位置始終都與硬度預測位置相符。針對測厚反饋AGC中史密斯補償器中模型誤差帶來的控制誤差，采用模型自適應修正方法，根據實測厚度與模型預報厚度之差修正模型參數，減小后續預報值與實際值的誤差。

本發明的有益效果是：厚度實時控制以VME總線多處理器框架為基礎，采用綜合AGC控制方式對影響厚度控制精度的各種因素進行動態補償，保證了帶鋼全帶長的厚度控制精度。較為完善的監控和數據記錄系統，保證故障的及時排除。液壓AGC系統投入之后，產品的厚度控制精度明顯提高，同板差基本能夠保持在士(0.03~0.05)mm。同時，由于采用了恒軋制力保護軋制、活套-AGC調整量自適應、電動回抬補償等異常情況下的保護措施，使得軋線的故障率明顯降低。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明的精軋機架液壓厚度控制系統組成結構圖。

圖2是本發明的AGC系統算法結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1，控制系統包括提供動力源的液壓泵站、安裝在各機架上的由液壓油缸、伺服閥、檢測設備等組成的液壓伺服系統、基于VME總線工控機的各機架控制中心以及用于完成操作、數據記錄的HMI、數據服務器等。

液壓泵站由主液壓泵、蓄能器、油箱和輔助液壓泵等組成，是保證液壓系統正常工作的基礎。泵站控制系統采用ABB公司AC800M型PLC，為泵站提供正常運轉所需的溫度、油壓和液位，并控制液壓泵的啟動。系統通過模擬監控畫面顯示工作狀態，并通過以太網為液壓AGC控制系統提供相關信息。

液壓油缸安裝于上支撐輥軸承座和壓下螺釘之間，活塞直徑964mm，最大行程35mm，可提供最大軋制力32000kW。每個油缸裝備兩個MOOG二級伺服閥互為備用，并在必要時雙閥可同時投入。另外，各油缸還安裝兩個分辨率為1μm的油缸位移傳感器和用于間接測量軋制力的油壓傳感器。

液壓泵站HMl負責監控整個液壓泵站系統的液位、壓力和溫度，保證泵站的正常運行。液壓AGC系統HMI負責完成操作工對AGC系統的正常操作，包括伺服閥選擇、位移傳感器選擇、油缸位置閉環測試、軋機零位標定、軋機剛度測試、AGC投入選擇等。

液壓泵站為短行程HAGC油缸提供穩定的高壓動力(油缸壓力28MPa，最大流量250L/min,油溫38~41℃范圍內，并盡可能減少擾動)。為保證其可靠運行并克服油路較長、油缸設備分散等問題，系統采用4臺主泵(3臺運行，1臺備用)提供動力，采用3臺輔助泵(其中1臺作為預過濾泵使用)為泵站自身提供液壓油過濾、系統冷卻和液位控制。整個泵站系統包括7臺電動機、4臺伺服泵、3臺螺桿泵、6個蓄能器等，并包括本地和遠程監控系統，負責液壓泵站的啟動、運行、停車操作，并實時監控泵站上關鍵部位的溫度、液位、壓力等信號。

如圖2，控制系統采用硬度前饋方法，根據F1機架硬度變化預報下游機架的硬度變化，提供給AGC控制模型修正輥縫調整量。同時，采用張力(活套)-AGC補償方法，減小活套擺動和張力變化造成的調整誤差。針對硬度前饋中FI硬度值在下游機架的定位問題，采用自適應修正方法，根據F1前饋的硬度值和當前機架實際計算的硬度值之差，動態調整硬度預測點的位置，保證AGC控制位置始終都與硬度預測位置相符。針對測厚反饋AGC中史密斯補償器中模型誤差帶來的控制誤差，采用模型自適應修正方法，根據實測厚度與模型預報厚度之差修正模型參數，減小后續預報值與實際值的誤差。

考慮到軋輥偏心、軋輥熱膨脹和磨損、油膜厚度變化等對帶鋼成品厚度的影響，系統還設置了相關的補償控制。

油膜厚度補償0支撐輥油膜軸承中油膜厚度變化會造成輥縫變化，從而影響鋼板的厚度精度。油膜厚度與軋制力、軋制速度相關。在模型設定計算中，一般會考慮設定軋制力和速度下的油膜補償。因此，在AGC的油膜補償中，主要考慮的是補償速度變化和軋制力變化時的油膜厚度變化值。

軋輥熱膨脹與磨損補償。軋制過程會造成軋輥的熱膨脹和磨損，從而導致輥徑變化影響鋼板厚度控制精度。該值由二級模刮中的熱磨計算模塊定時計算后發送到ACC系統，然后由AGC系統將該補償量疊加到輥縫調整量中。軋輥偏心補償。偏心補償的方法包括被動補償、主動補償兩大類。系統采用被動偏心控制—死區法來消除控制信號中的周期分量。該方法的優點是簡單易用，可靠性高。雖不能完全消除偏心影響，但可以消除偏心造成的AGC誤動作。由于二級模型的設定計算一般以距離帶鋼頭部5一8m后的測量值為基準，且在帶鋼頭部AGC還沒有投入。因此，帶鋼的頭部通常無法控制到目標厚度。為此，系統在帶鋼頭部進行頭部補償控制，以盡量先減小帶鋼頭部無控制的長度。同時，針對帶鋼尾部失張造成的尾部厚度增加，在上游機架即將拋鋼時自動在下一機架進行失張壓尾控制，保證帶鋼在失張后的尾部厚度控制精度。