一种热连轧液压自动厚度控制系统的制作方法

本发明涉及一种热连轧液压自动厚度控制系统，适用于机械领域。

背景技术：

传统的带钢热连轧生产线包括板坯库、加热炉区、粗轧区、粗精轧之间的中间辊道及飞剪、精轧区、热输出辊道及层流冷却装置、卷取区、运输链、成品库等。带钢热连轧生产工艺在相当长的一段时间内变化不大，直到20世纪90年代连铸连轧的出现，才发生了明显的变化，但轧线上的主要设备除加热及粗轧外，其他设备仍基本相同。

技术实现要素：

本发明提出了一种热连轧液压自动厚度控制系统，厚度实时控制以VME总线多处理器框架为基础，采用综合AGC控制方式对影响厚度控制精度的各种因素进行动态补偿，保证了带钢全带长的厚度控制精度。较为完善的监控和数据记录系统，保证故障的及时排除。

本发明所采用的技术方案是：所述控制系统包括提供动力源的液压泵站、安装在各机架上的由液压油缸、伺服阀、检测设备等组成的液压伺服系统、基于VME总线工控机的各机架控制中心以及用于完成操作、数据记录的HMI、数据服务器等。

所述液压泵站由主液压泵、蓄能器、油箱和辅助液压泵等组成，是保证液压系统正常工作的基础。泵站控制系统采用ABB公司AC800M型PLC，为泵站提供正常运转所需的温度、油压和液位，并控制液压泵的启动。系统通过模拟监控画面显示工作状态，并通过以太网为液压AGC控制系统提供相关信息。

液压油缸安装于上支撑辊轴承座和压下螺钉之间，活塞直径964mm，最大行程35mm，可提供最大轧制力32000kW。每个油缸装备两个MOOG二级伺服阀互为备用，并在必要时双阀可同时投入。另外，各油缸还安装两个分辨率为1μm的油缸位移传感器和用于间接测量轧制力的油压传感器。

所述液压泵站HMl负责监控整个液压泵站系统的液位、压力和温度，保证泵站的正常运行。液压AGC系统HMI负责完成操作工对AGC系统的正常操作，包括伺服阀选择、位移传感器选择、油缸位置闭环测试、轧机零位标定、轧机刚度测试、AGC投入选择等。

所述液压泵站为短行程HAGC油缸提供稳定的高压动力(油缸压力28MPa，最大流量250L/min,油温38~41℃范围内，并尽可能减少扰动)。为保证其可靠运行并克服油路较长、油缸设备分散等问题，系统采用4台主泵(3台运行，1台备用)提供动力，采用3台辅助泵(其中1台作为预过滤泵使用)为泵站自身提供液压油过滤、系统冷却和液位控制。整个泵站系统包括7台电动机、4台伺服泵、3台螺杆泵、6个蓄能器等，并包括本地和远程监控系统，负责液压泵站的启动、运行、停车操作，并实时监控泵站上关键部位的温度、液位、压力等信号。

所述控制系统采用硬度前馈方法，根据F1机架硬度变化预报下游机架的硬度变化，提供给AGC控制模型修正辊缝调整量。同时，采用张力(活套)-AGC补偿方法，减小活套摆动和张力变化造成的调整误差。针对硬度前馈中FI硬度值在下游机架的定位问题，采用自适应修正方法，根据F1前馈的硬度值和当前机架实际计算的硬度值之差，动态调整硬度预测点的位置，保证AGC控制位置始终都与硬度预测位置相符。针对测厚反馈AGC中史密斯补偿器中模型误差带来的控制误差，采用模型自适应修正方法，根据实测厚度与模型预报厚度之差修正模型参数，减小后续预报值与实际值的误差。

本发明的有益效果是：厚度实时控制以VME总线多处理器框架为基础，采用综合AGC控制方式对影响厚度控制精度的各种因素进行动态补偿，保证了带钢全带长的厚度控制精度。较为完善的监控和数据记录系统，保证故障的及时排除。液压AGC系统投入之后，产品的厚度控制精度明显提高，同板差基本能够保持在士(0.03~0.05)mm。同时，由于采用了恒轧制力保护轧制、活套-AGC调整量自适应、电动回抬补偿等异常情况下的保护措施，使得轧线的故障率明显降低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的精轧机架液压厚度控制系统组成结构图。

图2是本发明的AGC系统算法结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1，控制系统包括提供动力源的液压泵站、安装在各机架上的由液压油缸、伺服阀、检测设备等组成的液压伺服系统、基于VME总线工控机的各机架控制中心以及用于完成操作、数据记录的HMI、数据服务器等。

液压泵站由主液压泵、蓄能器、油箱和辅助液压泵等组成，是保证液压系统正常工作的基础。泵站控制系统采用ABB公司AC800M型PLC，为泵站提供正常运转所需的温度、油压和液位，并控制液压泵的启动。系统通过模拟监控画面显示工作状态，并通过以太网为液压AGC控制系统提供相关信息。

液压油缸安装于上支撑辊轴承座和压下螺钉之间，活塞直径964mm，最大行程35mm，可提供最大轧制力32000kW。每个油缸装备两个MOOG二级伺服阀互为备用，并在必要时双阀可同时投入。另外，各油缸还安装两个分辨率为1μm的油缸位移传感器和用于间接测量轧制力的油压传感器。

液压泵站HMl负责监控整个液压泵站系统的液位、压力和温度，保证泵站的正常运行。液压AGC系统HMI负责完成操作工对AGC系统的正常操作，包括伺服阀选择、位移传感器选择、油缸位置闭环测试、轧机零位标定、轧机刚度测试、AGC投入选择等。

液压泵站为短行程HAGC油缸提供稳定的高压动力(油缸压力28MPa，最大流量250L/min,油温38~41℃范围内，并尽可能减少扰动)。为保证其可靠运行并克服油路较长、油缸设备分散等问题，系统采用4台主泵(3台运行，1台备用)提供动力，采用3台辅助泵(其中1台作为预过滤泵使用)为泵站自身提供液压油过滤、系统冷却和液位控制。整个泵站系统包括7台电动机、4台伺服泵、3台螺杆泵、6个蓄能器等，并包括本地和远程监控系统，负责液压泵站的启动、运行、停车操作，并实时监控泵站上关键部位的温度、液位、压力等信号。

如图2，控制系统采用硬度前馈方法，根据F1机架硬度变化预报下游机架的硬度变化，提供给AGC控制模型修正辊缝调整量。同时，采用张力(活套)-AGC补偿方法，减小活套摆动和张力变化造成的调整误差。针对硬度前馈中FI硬度值在下游机架的定位问题，采用自适应修正方法，根据F1前馈的硬度值和当前机架实际计算的硬度值之差，动态调整硬度预测点的位置，保证AGC控制位置始终都与硬度预测位置相符。针对测厚反馈AGC中史密斯补偿器中模型误差带来的控制误差，采用模型自适应修正方法，根据实测厚度与模型预报厚度之差修正模型参数，减小后续预报值与实际值的误差。

考虑到轧辊偏心、轧辊热膨胀和磨损、油膜厚度变化等对带钢成品厚度的影响，系统还设置了相关的补偿控制。

油膜厚度补偿0支撑辊油膜轴承中油膜厚度变化会造成辊缝变化，从而影响钢板的厚度精度。油膜厚度与轧制力、轧制速度相关。在模型设定计算中，一般会考虑设定轧制力和速度下的油膜补偿。因此，在AGC的油膜补偿中，主要考虑的是补偿速度变化和轧制力变化时的油膜厚度变化值。

轧辊热膨胀与磨损补偿。轧制过程会造成轧辊的热膨胀和磨损，从而导致辊径变化影响钢板厚度控制精度。该值由二级模刮中的热磨计算模块定时计算后发送到ACC系统，然后由AGC系统将该补偿量叠加到辊缝调整量中。轧辊偏心补偿。偏心补偿的方法包括被动补偿、主动补偿两大类。系统采用被动偏心控制—死区法来消除控制信号中的周期分量。该方法的优点是简单易用，可靠性高。虽不能完全消除偏心影响，但可以消除偏心造成的AGC误动作。由于二级模型的设定计算一般以距离带钢头部5一8m后的测量值为基准，且在带钢头部AGC还没有投入。因此，带钢的头部通常无法控制到目标厚度。为此，系统在带钢头部进行头部补偿控制，以尽量先减小带钢头部无控制的长度。同时，针对带钢尾部失张造成的尾部厚度增加，在上游机架即将抛钢时自动在下一机架进行失张压尾控制，保证带钢在失张后的尾部厚度控制精度。