AGC自动控制系统.doc

AGC自动控制系统在六辊可逆轧机中的应用 刘建星 ，韩宝军，张丽（山东泰钢集团冷轧薄板厂）摘要：随着生产的发展和技术的进步，用户对板厚精度的要求也越来越高，如何选择一个适合自身设备条件及工艺要求的厚度自动控制系统（Automatic Gauge control简称AGC），对于一个轧钢厂来说至关重要。本文以西安重型机械研究所为泰钢设计的950mm冷轧机为例，全面介绍了AGC自动控制系统在六辊可逆冷轧机中的应用。关键词：AGC 位置控制 压力控制 预控 监控 物质流1 前言随着生产的发展和技术的进步，用户对板厚精度的要求也越来越高，尤其在生产流水线中，板厚超差常常会造成组装失败甚至造成无法生产。因此，提高板带产品厚度精度，减少超差现象发生是各轧钢厂一直致力追求的目标。如何选择一个适合自身设备条件及工艺要求的厚度自动控制系统（Automatic Gauge control简称AGC），对于一个轧钢厂来说至关重要。AGC系统在近几十年得到了迅速的发展，从四五十年代的单机自动化阶段发展成为现在的多线分散控制阶段，从单一的根据带钢出口厚度与设定值之间的偏差进行控制调节的计算机发展成为如今具有根据工况状态自动设定各工艺参数，速度、厚度、压力、辊缝等的过程机，它具有对不断变化的诸多因素如油膜、轧制力、宽度等进行自动修正的多种功能，从先前的电动压下发展为液压压下，使AGC系统无论是在控制精度、准确度以及响应速度各方面都有了进一步的提高。本文以西安重型机械研究所为泰钢设计的950mm冷轧机为例，全面介绍了AGC自动控制系统在六辊可逆冷轧机中的应用。2 控制系统的配置方案 本系统由AGC控制站和AGC操作站组成是集轧机过程控制、过程管理、AGC控制和故障报警诊断为一体的计算机系统。AGC控制站完成厚度控制所需的实时控制和逻辑控制功能, AGC操作站完成厚度控制系统所需的操作、显示、管理和维护功能, 两者互为依存,缺一不可。控制站硬件包含一台工控计算机及其外围设备,在工控机内装有高精度的模拟量输入输出板卡、开关量输入输出板卡、数字量及脉冲量的输入输出板卡等硬件。控制站软件具有以下主要功能: 油缸位置控制、油缸压力控制、厚度前馈控制、厚度反馈控制、物流量厚度控制、压力补偿厚度控制、自动压靠控制、辅助调试支持等功能。操作站硬件包含一台工控计算机及其外围设备。操作站是管理人员和操作人员与AGC控制系统之间的交互界面。操作软件是用MS-VB、MS-VC、MS-API编制的基于图示的应用系统, 主要功能有: 控制目标值设定、实时数据数值显示、历史数据趋势显示、控制状态设定、轧制工艺文件输入输出、入/出口厚度采样记录及统计、控制参数显示/修改及输入输出、回路参数整定、AGC故障显示等。控制站计算机运行在MS-DOSV6.22操作系统下， 操作站计算机运行在WINDOWS2000XP中文版SERVICE PACK3操作系统下。操作站和控制站之间的数据通信采用以太网、开放式网络结构、TCPIP网络通讯协议。控制站和操作站计算机均选用Pentium 4以上档次的工业控制计算机。3 AGC自动控制系统的主要功能3.1 位置控制。位置控制是AGC控制的基本内环，它与其他AGC模式一起使用。本系统位置的检测采用位移传感器，位移传感器安装在轧机压上油缸。在轧机的操作侧和传动侧分别有一个位移传感器获取位置反馈信号，这个反馈信号和一个辊缝给定信号相比较，用两者的差值来驱动伺服阀，调整压上油缸使差值趋于零。3.2 压力控制。压力控制是AGC控制的第二个基本内环，它也需与其它AGC模式一起使用。安装于压上油缸上的压力传感器检测油缸的压力，经转换得到轧机轧制力反馈信号，这个信号和一个压力给定信号相比较，用两者的差值来驱动伺服阀，调整压上油缸使差值趋于零。压力控制主要用于压力-张力速度AGC控制、轧机预压靠调零，轧机调试及故障诊断。3.3 厚度预控。取入口测厚仪的厚度测量值与厚度给定值之差，进行偏差闭环控制。这种控制方式在偏差量与作用量之间不能构成有效的反馈控制，因而不是目标控制而是相对厚度控制，一般用于减小带卷沿长度方向的厚度差。3.4 厚度监控。这是一种有效的直接厚度反馈控制，即取出口测厚仪的厚度测量值与厚度给定值之差，进行偏差闭环控制。因出口厚度含有控制作用量的信号，故此构成了厚度目标控制。当来料厚度一致性很好时，这种控制方式具有很高的厚度控制精度，一般在成品的后几道次必须投入。厚度监控方式虽然是直接厚度反馈控制，但反馈量的固有滞后特性迫使控制周期拖得较长（本系统测厚仪距轧机为2.385米），因此消差效率不很高，更适合用于多道次轧制。3.5 压力补偿控制：这是一种辅助控制，对轧机机架因轧制压力产生的拉伸变形量进行油缸位置补偿，也称作可变的刚性控制。一般在恒辊缝控制时投入压力补偿控制，可获得较准确的位置控制效果。在厚度监控时，压力补偿控制也能减少初期厚度目标逼近的时间。3.6 物流量厚度控制：物流量控制方法是对监控方法的改进，理想情况下可获得较高精度和更高的消差效率。为了克服厚度测量滞后特性，取入口测厚仪信号和入出口走带速度信号，依入出口物流量相等的原理，计算轧辊出口处的厚度（忽略宽度变化）： 出口厚度=入口厚度（入口速度/出口速度）其中入口厚度没有滞后，计算厚度的准确性和快速性取决于速度测量的方法和软件算法。本系统物流量控制方法具有比监控更为快速的消差能力。4 提高轧机生产率的手段本AGC系统配置有轧制工艺数据库，可以存储几百种轧制工艺。每种轧制工艺包括：轧制道次、入口厚度、出口厚度、卷材厚度、辊缝、轧制力、轧制速度和一些控制参数。在轧制不同规格的带材时。只需要调出相应的轧制工艺，即可在每次开始轧制前自动设置轧制状态。5 数据显示和报表记录 在操作站设计有丰富的人机接口画面，可以显示17个过程量实时数据以及7个过程量曲线，并可在轧制过程中修改这些参数，并在每卷带材的每道次结束后，自动生成带卷报表，并能打印。6 故障诊断 本AGC故障诊断系统提供了大量的系统保护、检测和报警手段，HMI主画面设有21个与AGC相关的轧制及故障状态显示（红色表示状态真，灰色表示状态假），用以帮助现场技术人员快速查找故障、排除故障。7 结束语 AGC自动控制系统在950mm