单机架可逆式冷轧机PLC控制策略研究

1、 IV 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）单机架可逆式冷轧机PLC控制策略研究摘要 厚度精度与张力控制是板带产品的两大技术指标。目前随着轧制理论、控制理论和人工智能理论的发展，以及它们在轧制工程中的应用，使得板带产品的厚度精度与张力控制有了很大程度的提高。然而，对单机架可逆式冷带轧机采用专门的控制技术，用以实现对板带材的高精度控制，仍是板厚控制领域研究的热点问题之一。本文在剖析恒昌AGC650程序单机架可逆式冷轧机的基础上，探讨了厚度控制系统的理论与实现，对厚度控制系统及相关理论进行了全面系统的研究，为今后研究更高精度的轧机控制系统提供理论依据。研究了液压压下控制系统的工作方式以及伺服阀线性控

2、制的实现方法，建立了板带轧机液压AGC系统的动态模型。所建立动态模型简单且便于分析轧制过程中各种因素对最后轧制精度的影响。通过对单机架可逆式冷轧机PLC的研究，来进一步实现对板钢AGC的控制。 最后，本本文深入入研究了了轧辊偏偏心对板板带材厚厚度的影影响，论论述了轧轧辊偏心心的两种种基本类类型，阐阐明了轧轧辊偏心心的特点点、产生生原因、偏心测测量，指指出了轧轧辊偏心心对板厚厚的影响响。深入入研究了了一种新新的轧辊辊偏心补补偿方案案，由于于通过数数字程序序直接实实现，避避免了传传统的偏偏心补偿偿方案的的缺陷。关键词：可逆冷冷轧机；板厚控控制；液液压AGGC；PPLC研研究；轧轧辊偏心心 Sing

3、gle staand revverssingg coold milll PPLC conntrool sstraateggy rreseearcchAbsttracct Thhickknesss aaccuuraccy aand tennsioon cconttroll iss a plaate witth ttwo majjor tecchniicall inndiccatoors of thee prroduuct. Noow aas tthe rolllinng ttheoory, coontrrol theeoryy annd tthe devveloopmeent of thee t

4、hheorry oof aartiificciall inntellliggencce, as welll aas ttheiir aappllicaatioon iin tthe enggineeeriing of rolllinng, thee thhickknesss aaccuuraccy oof sstriip pprodductts aand thee teensiion conntrool hhas impprovved greeatlly. , hhoweeverr, tthe sinnglee sttandd reeverrsibble colld sstriip rroll

5、lingg ussingg sppeciial conntrool ttechhnollogyy, tto rreallizee thhe hhighh acccurracyy coontrrol of plaate strrip, iss sttilll thhe tthicckneess conntrool ffielld rreseearcch oone of thee hoot iissuues. Baasedd onn thhe aanallysiis oof HHenggChaang AGCC6500 proograam, on thee baasiss off siinglle

6、sstannd rreveersiiblee coold rolllinng mmilll, ddisccussses thee thheorry aand reaalizzatiion of thee thhickknesss cconttroll syysteem, thiicknnesss coontrrol sysstemm annd tthe rellateed ttheoory forr thhe ccompprehhenssivee syysteem oof rreseearcch, forr thhe ffutuure stuudy proovidde ttheoorettic

7、aal bbasiis ffor higgherr acccurracyy off roolliing milll cconttroll syysteem. Thee woorkiingss off a hyddrauulicc prresssuree coontrrol sysstemm iss sttudiied andd thhe rreallizaatioon mmethhod of linnearr seervoo vaalvee coontrrol boaard is esttabllishhed witth ddynaamicc moodell off roolliing mil

8、ll hhydrraullic AGCC syysteem. Thee esstabblisshedd dyynammic moddel is simmplee annd cconvveniientt too annalyysiss inn thhe pproccesss off roolliing thee innfluuencce oof vvariiouss faactoors on thee fiinall roolliing preecissionn. PPLC bassed on sinnglee sttandd reeverrsinng ccoldd roolliing mill

9、l oof tthe ressearrch, too fuurthher reaalizze tthe AGCC coontrrol plaate steeel. Fiinallly, thhis papper deeeplyy sttudiied thee rooll ecccenttriccityy onn thhickknesss oof pplatte sstriip aand rolll eecceentrriciity is disscusssedd, aand thee twwo bbasiic ttypees, cauusess, iilluustrratees tthe ch

10、aaraccterristticss off rooll ecccenttriccityy, eecceentrriciity surrveyyingg, ppoinnts outt thhe iinflluennce of rolll eecceentrriciity on thiicknnesss. SStuddy aa neew kkindd off rooll ecccenttriccityy coompeensaatioon sscheeme, duue tto tthe dirrectt immpleemenntattionn byy diigittal proograams, t

11、oo avvoidd thhe ddefeectss off thhe ttradditiionaal eecceentrric commpennsattionn scchemme.Key worrds: reeverrsibble colld rrolllingg miill; Thhickknesss cconttroll; HHydrraullic AGCC; TThe PLCC reeseaarchh; RRolll ecccenntriicitty目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc14060 摘要 页 辽宁科技大学本科生毕业设计（论文）1 绪论论1.1选

12、选题的背背景和意意义1.1.1 选选题的背背景 对单机机架特种种轧机采采用专门门的控制制技术，以实现现对板带带材的高高精度控控制，是是目前板板厚控制制领域研研究的热热点问题题之一，但由于于整体工工艺装备备技术落落后，高高精度轧轧制技术术同发达达国家相相比仍存存在较大大差距，在实际际应用中中尚有许许多问题题需要解解决。本本文以恒恒昌 AAGC6650程程序为例例，剖析析此程序序中PLLC在单单机架冷冷轧机厚厚度控制制和张力力控制之之中所起起到的应应用。 本课题题以单机机架可逆逆式冷带带轧机为为研究背背景，对对冷带轧轧机厚度度自动控控制系统统进行了了研究。针对目目前对单单机架可可逆式冷冷带轧机机液

13、压AAGC系系统的控控制性分分析大多多集中于于仅研究究液压系系统的响响应特性性，而未未考虑轧轧机辊系系及轧件件本身的的特性变变化，而而实际系系统中影影响出口口板厚的的因素很很多，这这些因素素都将使使轧制时时工作辊辊辊缝发发生变化化，进而而影响轧轧件的出出口厚度度。在此此前提下下，实际际生产中中非常需需建立一一种全面面且有利利于分析析轧制过过程中各各种因素素对最后后轧制精精度影响响的动态态模型。1.1.2 选选题的意意义 板带厚厚度精度度是板带带材的两两大质量量指标之之一，板板带厚度度控制是是板带轧轧制领域域的两大大关键技技术之一一。板带带厚度精精度关系系到金属属的节约约、构建建的重量量以及强强

14、度等使使用性能能，为了了获得高高精度的的产品质质量，系系统必须须具有高高精度的的压下调调节系统统及控制制系统的的支持。在我国国，装备备较先进进的现代代化冷轧轧机及控控制系统统基本上上都是引引进国外外设备，我国自自行研制制的轧机机因技术术含量不不高，生生产出的的产品竞竞争力较较差。每每年需进进口大量量的高精精度板带带产品，来满足足国民经经济的需需求。尤尤其40000余余套窄带带轧机生生产现状状尚不令令人满意意1，厚度度精度亟亟待提高高。要对对这些轧轧机实施施改造，许多理理论和技技术上的的问题尚尚有待进进一步深深入研究究。所以以，本课课题所研研究的单单机架可可逆冷带带轧机的的板厚控控制问题题，不仅

15、仅为今后后研究更更高精度度的轧机机控制系系统提供供理论依依据而且且对生产产实践具具有非常常重要的的指导意意义。1.2板板带轧机机厚度控控制发展展概况 板带轧轧机厚度度控制从从轧机诞诞生起，直到由由计算机机完成各各种复杂杂功能的的控制，其发展展过程是随随着对板板带材尺尺寸精度度要求越越来越高高而相应应发展起起来的，板带轧轧机厚度度控制的的发展大大致可分分为以下下几个阶阶段： 第一阶阶段是上上世纪330年代代以前的的人工操操作阶段段。这一一阶段的的轧机装装机水平平较低，厚度控控制是以以手动压压下或简简单的电电动压下下移动辊辊缝方式式为主。由于当当时各种种检测手手段尚不不完善，轧机调调整和过过程的实

16、实时调节节主要是是凭操作作人员的的经验进进行的。轧制理理论仅在在这一阶阶段的后后期才刚刚刚开始始建立，远没有有达到应应用的程程度；单单回路调调节的自自动控制制理论，尚未应应用于控控制轧机机这类较较复杂的的机器，由于轧轧制过程程是一个个非常复复杂的物物理过程程，轧制制条件和和状态不不断发生生变化，单凭经经验操作作很难达达到较高高要求，致使轧轧机的各各项技术术经济指指标都比比较低，相应的的该阶段段厚度控控制尚未未形成自自动控制制2。 第二阶阶段是上上世纪330年代代到600年代的的常规自自动调整整阶段。直到119499年厚控控方程的的出现，以及119655年由计计算机自自动厚度度控制的的带材轧轧机

17、的建建成投产产才是厚厚度控制制技术出出现的标标志。这这个阶段段轧制理理论从以以力学为为基础，研究轧轧件变形形规律，进入以以力学和和控制论论为基础础研究轧轧件与轧轧机互相相作用变变形规律律。在该该阶段轧轧制理论论的发展展和完善善为板带带轧机的的厚度控控制奠定定了基础础，同时时，随着着自动调调节理论论和技术术的发展展，并逐逐步应用用于轧制制过程，使轧机机的控制制步入了了常规模模拟式调调节的自自动控制制阶段。主要体体现在速速度调节节系统，张力调调节系统统，位置置调节系系统等。这些自自动调整整系统的的实现，为完善善板带轧轧机的厚厚度控制制提供了了先决条条件。早早期的厚厚度控制制系统是是根据测测量出口口

18、板厚偏偏差而调调节电动动机压下下实现的的。这种种装置应应用不久久就暴露露出一系系列的缺缺点：（1）压下下位置改改变比较较慢；（2）传递递时间滞滞后；（3）压下下电动机机容量增增大等。 以X射线测测厚仪测测厚和“厚度计计”式测厚厚，以模模拟量和和逻辑量量的组合合进行执执行机构构的控制制，是这这一阶段段厚度控控制的特特点，由由此构成成的自动动调节系系统可对对轧制过过程进行行有效的的实时调调节，从从而在改改善轧制制过程的的稳定性性，提高高板带材材产品质质量以及及简化操操作等方方面都取取得了明明显的效效果。 60年代代起，随随着计算算机技术术的发展展及应用用，计算算机技术术也逐步步渗透到到钢铁制制造业

19、，使板带带产品的的生产发发生了变变革，形形成了660至80年代代的计算算机控制制阶段，即板厚厚控制的的第三阶阶段。以以弹跳方方程为基基础的厚厚度自动动控制理理论（AAGC）得到广广泛应用用。计算算机在板板厚控制制中应用用首先是是在热连连轧机设设定上开开始的。穿带过过程中，根据被被轧材的的各种情情况，要要求快速速、最优优设定各各机架的的出口厚厚度值、辊缝值值及轧制制速度等等，单凭凭经验及及简单的的计算己己无能为为力了，必须引引入计算算机运算算才能完完成。以以厚度计计式测厚厚实现厚厚度控制制，以计计算机进进行各机机架设定定，很好好地解决决了热连连轧机的的厚度控控制问题题。 70年代代起，液液压厚控

20、控技术（液压AAGC）的应用用，使板板厚控制制技术产产生了重重大变革革。液压压AGCC的响应应速度比比电动AAGC快快2个数量量级以上上，因此此，使AAGC的的内环执执行机构构几乎可可以近似似为一个个比例环环节（相相对于AAGC的的响应速速度），以实现现可变等等效刚度度的控制制效果。由于液液压技术术与计算算机技术术的结合合，使这这一阶段段的板厚厚控制技技术大大大地向前前迈进了了一步。这一阶阶段的大大部分旧旧式控制制方式的的轧机都都进行了了新技术术的改造造。 80年代代末至现现在，板板厚控制制技术向向着大型型化、高高速化、连续化化的方向向发展，成为板板厚技术术发展的的第四个个阶段。这一阶阶段已经

21、经将板厚厚板形控控制的全全部过程程溶于计计算机网网络控制制的过程程自动化化级和基基础自动动化级。在过程程控制级级的控制制中，一一方面采采用最优优控制，多变量量控制，自适应应控制，解耦控控制，HH控制等等控制理理论的最最新成果果，以追追求控制制性能的的更高水水平。在在监控层层的设定定计算中中，一方方面采用用人工智智能，模模糊控制制，神经经网络等等知识工工程的手手法，以以追求系系统的灵灵活性和和多样性性。以上上两方面面的不断断追求融融合在一一起，开开发出高高精度、无人操操作的厚厚度自动动控制系系统是这这一阶段段轧机的的目标。 这一阶阶段中在在板厚控控制的技技术方面面的开发发，也产产生了相相当多的的

22、成果。许多板板带轧机机的精轧轧机上装装备有数数字化的的自动厚厚度控制制器；如如GM-AGCC（Gauuge Metter AGCC），监监控AGGC，张张力AGGC，前前馈AGGC，反反馈AGGC等。可根据据工艺需需要，选选择其中中几种组组合形成成某种轧轧机的AAGC系系统，以以满足板板带厚度度控制之之用。为为了提高高头部板板厚控制制精度，开发出出绝对值值AGCC这种形形式的系系统以GGM-AAGC为为基础，采用液液压压下下，利用用各种补补偿功能能和绝对对值锁定定方式，实现绝绝对值AAGC。对于冷冷连轧机机还开发发了MFF-AGGC（Masss FFloww AGGC）板板厚控制制系统。新开发

23、发的MFF-AGGC可使使板厚精精度达到到0.11%以内内，是当当前AGGC发展展的一个个方向。近年来，为进一一步提高高冷连轧轧产品质质量，广广泛采用用成品带带钢凸度度测量仪仪（沿带带宽多点点X射线源源及矩阵阵式接收收，以获获得沿宽宽度方向向的厚度度分布）和带钢钢激光测测速仪。激光测测速仪的的使用为为流量AAGC的的发展创创造了条条件33。1.3 PLCC软件简简介1.3.1 PLCC的产生生美国数字字设备公公司（DDEC）根据这这一设想想，于119699年研制制成功了了第一台台可编程程序控制制器。由由于当时时主要用用于顺序序控制。只能进进行逻辑辑运算，故称为为可编程程序控制制器（PProgg

24、rammmabble Loggic Conntroolleer，PPLC）。1.3.2 PLCC定义与与分类PLC定定义：可可编程序序控制器器（Prrogrrammmablle LLogiic CConttrolllerr，PLLC），是一台台专为工工业环境境应用而而设计的的制造的的计算机机。它具具有丰富富的输入入/输出出接口，并且具具有较强强的驱动动能力。但由于于PC容容易和个个人计算算机（PPerssonaal CCompputeer）混混淆，所所以人们们还沿用用PLCC作为可可编程序序控制器器的英文文缩写。PLC分分类：11）一体体化紧凑凑型PLLC：电电源、CCPU中中央处理理系统、I

25、/OO接口都都集成在在一个机机壳内。如西门门子S77-2000系列列。2）标准模模块式结结构化PPLC ：各种种模块相相互独立立，并安安装在固固定的机机架（导导轨）上上，构成成一个完完整的PPLC应应用系统统。如：西门子子S7-3000、S77-4000系列列。1.3.3 PPLC特特点高可靠性性、丰富富的I/O接口口模块、采用模模块化结结构、运运行速度度快、功功能完善善、编程程简单，易于使使用、系系统设计计、安装装、调试试方便、维修方方便，维维修工作作量小、总价格格低44。1.4本本章小结结 本章简单单叙述了了选题的的意义和和背景以以及AGGC厚度度控制技技术的发发展历程程，还有有一些PPL

26、C的的基础知知识。了了解PLLC软件件的一些些特点和和应用。2冷轧机机厚度控控制原理理及模型型分析2.1冷冷轧机厚厚度控制制系统概概述在轧机轧轧制过程程中对厚厚度有比比较大的的影响的的因素主主要有辊辊缝的大大小、轧轧制压力力、张力力、速度度等，厚厚度控制制系统主主要是通通过不断断补偿这这些因素素的实际际值与设设定值之之间的偏偏差来实实现厚度度的控制制的。冷轧机的的厚度控控制系统统一般由由液压设设备和AAGC设设备构成成。其中中液压设设备最基基本部分分是机械械设备，其中包包括：液液压伺服服设备；直接与与轧件接接触并轧轧出产品品的轧辊辊；传动动轧辊的的齿轮、减速箱箱、轴承承等；支支撑轧辊辊及作为为

27、轧机“构架”的轧机机机架；将力传传递到轧轧辊的压压下装置置；导位位装置以以及润滑滑系统等等。机械械系统最最重要的的部分是是轧辊的的咬入区区，轧辊辊咬入区区是一个个极复杂杂的函数数，很难难加以表表示它它随着任任何一个个参数（例如温温度、速速度、压压力、张张力、润润滑、轧轧辊表面面状况、咬入角角、成品品的全属属性能或或尺寸等等）的变变化而变变化，从从而影响响出口厚厚度。厚度控制制系统的的设备则则主要包包括：液液压压力力传感器器、液压压缸位移移传感器器、板材材测厚仪仪以及工工控机或或PLCC等运算算单元。AGCC系统的的主要作作用是当当一个或或几个参参数变化化或系统统失去平平衡时能能调节某某些参数数

28、使其出出口厚度度保持恒恒定，因因此必须须将这些些基本参参数连结结在一起起，形成成一个系系统，也也即是AAGC系系统。AGC系系统一般般包括有有：1）压下缸缸位置闭闭环：运运算器随随着轧制制条件的的变化，通过对对位移传传感器测测得的辊辊缝实际际值与给给定制进进行比较较，准确确的控制制轧辊的的压下位位移辊缝缝值是通通过操作作侧和传传动侧液液压缸的的位移取取平均值值得到的的。2）轧制力力闭环：通过控控制轧制制力来实实现对厚厚度的控控制。在在控制时时是通过过不断修修正实际际压力值值与设定定压力值值之间的的偏差来来实现的的。3）测厚仪仪监控闭闭环：由由于出口口厚度和和辊缝、轧制力力、张力力、速度度、温度

29、度、润滑滑液等多多种因素素有关，所以单单靠设定定辊缝大大小是无无法准确确控制出出口厚度度的。为为此在出出口侧装装有侧厚厚仪，利利用监控控系统对对位置闭闭环系统统的辊缝缝设定值值进行修修正，从从而达到到准确标标准出口口厚度5。2.2冷冷轧机厚厚度控制制的工艺艺基础2.2.1影响响轧件厚厚度的因因素 在轧制制中影响响轧件的的干扰因因素源于于以下几几点：轧轧机的机机械及液液压装置置、轧机机的控制制系统、入口轧轧件厚度度。（l）轧轧机机械械及液压压装置的的干扰因因素。轧轧机液压压装置本本身的缺缺点及某某个参数数的变将将会使轧轧机-的的刚度及及空载荷荷下的辊辊缝产生生人们所所不希望望的变化化。而这这种空

30、载载荷下的的辊缝变变化通常常是以下下因素作作用的结结果：轧轧辊偏心心、轧辊辊缝润滑滑剂膜层层厚度的的变化。当轧机机开始承承载载荷荷时，那那些传递递载荷的的轧件构构件将发发生挠曲曲和变形形，从而而使辊缝缝产生额额外的变变化,其其变化的的太小取取决于轧轧机结构构刚度的的大小。而刚度度可以表表述成下下列参数数的函数数：轧辊辊直径!轧辊凸凸度!轧轧辊压扁扁压下螺螺丝及附附件、液液压缸及及附件、轴承油油膜的厚厚度、辊辊缝润滑滑剂膜层层的厚度度、轧件件宽度。轧机控制制系统的的干扰因因素。这这些因素素主要是是由下列列控制系系统本身身不完善善引起的的；轧制制速度的的控制、轧制力力的控制制、弯辊辊的控制制、轧辊

31、辊平衡的的控制、轧辊的的冷却及及润滑控控制。张张力的控控制、厚厚度监控控器的控控制。入口轧件件的干扰扰因素。轧件轧轧制时的的厚度也也能受到到入口轧轧件在以以下几何何形状等等方面的的变化：厚度的的变化、硬度的的变化、宽度的的变化、断面的的变化、平直度度的变化化。2.2.2 弹弹跳方程程影响轧件件厚度变变化的主主要因素素可以从从下面的的著名的的弹跳方方程来分分析: h =+P/M （22.1）式中：hh轧件出出口厚度度；空载荷荷下的辊辊缝； P轧制力力；M轧机刚刚度。弹跳方程程曲线如如图2.1所示示图2.11 弹跳跳方程曲曲线其中曲线线A的斜斜率代表表轧机刚刚度M，其表达达式为 （2.22） 式中

32、：轧制力力增量；辊缝增增量；曲线AA的斜率率；曲线线B的斜斜率代表表轧件塑塑性系数数。 （2.33）式中：轧件厚厚度的增增量；曲线BB的斜率率。 曲线AA与B的的交点用用N表示示，该点点的坐标标便决定定了轧制制力P与与轧件出出口厚度度的值。可以很很方便的的利用方方程来分分析板材材厚度变变化的原原因： （l）初始辊辊缝设置置的影响响。增大大辊缝，从而把把曲线AA向右平平移。当当轧机达达到一个个新的平平衡点时时，轧制制力降低低到P，同时轧轧件出口口厚度变变为，比比原来稍稍大。 （2）来料厚厚度的影影响。增增大来料料厚度，从而把把曲线BB向右平平移，当当轧机达达到新的的平衡点点时，轧轧制力上上升到P

33、P，同时时也导致致轧件的的出口厚厚度增大大到。（3）轧轧机刚度度的影响响。轧机机刚度的的变化相相当于曲曲线A的的斜率发发生变化化。增大大轧机刚刚度如同同增大曲曲线A的的斜率，在轧机机达到新新的平衡衡点时轧轧制力增增大至PP，而轧轧件出口口厚度却却降至从从。2.2.3 轧轧机等效效纵向刚刚度 当上上述参数数发生变变化时，弹跳方方程变为为 （2.44）则只考虑虑压下位位移增量量的影响响时，则则有。如如果压下下位移增增量按给定，式中：为补偿偿系数，联系上上式可得得 （22.5）而定义等等效纵向向刚度模模数为 （22.6）轧机等效效刚度模模数表示示轧机进进行厚度度控制的的能力，这样改改变补偿偿系数的的

34、大小，就可以以实现不不同的控控制方式式： （1）恒辊缝缝控制：当=11时，这时，轧机的的等效纵纵向刚度度模数为为无穷，轧出的的带材厚厚度保持持不变，此时实实现恒辊辊缝控制制（等厚厚轧制）；在这这种情况况下，空空载辊缝缝调整量量，完全全补偿了了机座弹弹性变形形波动量量/M，故使纵纵向厚差差为零。 （2）硬硬特性控控制：当当0MM，。这这时，轧轧机的等等效纵向向刚度模模数大于于其自然然刚度模模数而小小于无穷穷大，辊辊缝调整整量，只只能部分分补偿机机座弹性性变形波波动量，使纵向向厚差减减少，但但不能完完全消除除。 （3）自自然刚度度控制：当=0时时，=MM，。这这时，在在轧制过过程中不不进行压压下调

35、整整，空载载辊缝恒恒定，轧轧机的等等效纵向向刚度模模数等于于其自然然刚度模模数，机机座弹性性变形波波动量完完全不能能补偿。 （4）软软特性控控制：当当0时时，/M。这时，轧机的的等效纵纵向刚度度模数小小于其自自然刚度度模数，辊缝调调整量与与机座弹弹性变形形波动量量的方向向相同，不但不不能减少少反而会会增加轧轧后的纵纵向厚差差。 （5）恒恒压力控控制：当当= -时，=00，=00，这时时轧机的的等效纵纵向刚度度模数为为零，纵纵向厚差差最大，在轧制制过程中中的压下下调整使使轧制力力恒定，所以又又称等压压轧制。实践证明明要使补补偿系数数为=l是是很困难难的。为为了控制制系统的的稳定，目前可可达到的的

36、是=0.9左右右，即轧轧机等效效纵向刚刚度模数数最大等等于其自自然刚度度模数的的10倍倍。采用用硬特性性控制时时，使纵纵向厚差差减小，但使板板形变坏坏。恒辊辊缝控制制使纵向向厚差最最小，但但板形最最坏。采采用软特特性控制制时，使使纵向厚厚差加大大，但板板形变好好。恒压压力控制制使纵向向厚差最最大，但但板形最最好，一一般在平平整轧件件时使用用，以改改善板形形6。2.3本本章小结结 本章的的主要内内容是对对轧机板板厚控制制理论的的研究。首先从从轧机的的弹性变变形和弹弹跳方程程切入课课题，接接着介绍绍了轧件件的塑性性变形与与塑性方方程，进进而得到到了目前前分析厚厚差与板板厚控制制问题的的重要工工具轧

37、轧机的弹弹塑曲线线即P-h图，并运用用轧机的的弹塑曲曲线详细细分析了了轧件厚厚度波动动的原因因，接着着分析了了板带轧轧机厚度度控制系系统的两两种基本本方式，调整压压下来改改变空载载辊缝和和调整带带材的前前后张力力。3恒昌AAGC6650程程序实例例研究3.1西西门子SS7一4400PPLC介介绍 SIIMATTICSS74000是用于于中、高高档性能能范围的的可编程程序控制制器，具具体如图图3.11所示。模块化化无风扇扇的设计计，坚固固耐用，容易扩扩展和广广泛的通通讯能力力，容易易实现的的分布式式结构以以及用户户友好的的操作使使用。SSIMAATICCS74000成为中中、高档档性能控控制领域

38、域中首选选的理想想解决方方案。多多种级别别（功能能逐步升升级）的的CPUU，种类类齐全的的通用功功能的模模板，使使用户能能根据需需要组合合成不同同的专用用系统。当控制制系统规规模扩大大或变得得更加复复杂时，不必投投入很多多费用。任何时时候只要要适当的的增加一一些模板板，便能能使系统统升级和和充分满满足您的的需要。SIMMATIICS774000可编程程控制器器彩用模模块化设设计，性性能范围围宽广的的不同模模板可灵灵活组合合，扩展展十分方方便。图3.11 S77-4000PLLC实物物图SIMAATICCS74000有以下下的技术术特点： 处理速速度显著著提高：CPUU处理速速度比同同型号整整体

39、提高高3到770倍，4177型CPPU最快快高达00.033微秒/位指令令。执行行复杂数数学运算算的速度度最高提提高到原原来的770倍。CPU的的资源裕裕量显著著增加：工作内内存加倍倍，最高高达200MBSS7定时时器和计计数器个个数提高高8倍，达到220488个。CPU通通信性能能显著增增强由于于等时模模式工作作中循环环周期更更短，现现场级通通讯连接接性能有有了显著著提高，特别是是与驱动动装置的的通讯能能力进一一步增强强数据传传输速率率加倍，垂直集集成通讯讯及PLLCPLCC的通信信响应时时间缩短短一半。硬件冗余余CPUU同步速速率更快快，同步步光缆最最高可达达10公公里。同时SIIMATT

40、ICSS74000还具有有很好的的兼容性性，与现现有产品品是零部部件兼容容的，并并继续使使用现有有产品的的电源、机架和和I/OO模板等等的附属属配件。由于采采用了新新的硬件件设计，CPUU可扩展展的DPP模块（MLFFB：66ES779644ZAAAOIOABBO）将将采用新新型产品品（MLLFB：6ESS796642AAA04OABBO），该DPP模块与与老版本本不兼容容。原有有程序移移植到新新型CPPU上不不需要更更改即可可正常工工作。由由于显著著提高了了同步功功能，HH型CPPU将采采用全新新的同步步模块和和同步线线缆。3.2 AGCC系统的的硬件组组成 图3.22 系统统的硬件件组成图

41、图AGC系系统的硬硬件组成成如图33.2所所示，由由西门子子S74000PLCC、TPP270010触触摸屏、各种传传感器和和液压伺伺服系统统等组成成。参与与控制的的信号有有模拟量量和开关关量：其其中模拟拟输入量量主要是是从传感感器采集集的位置置、压力力、张力力、速度度值和测测厚仪所所测的厚厚度值，模拟输输出信号号是张力力、速度度调节量量和对液液压机伺伺服阀传传动线圈圈的调节节量；开开关输入入量有测测厚仪的的状态信信号、泄泄油触发发信号和和控制台台的控制制信号，输出则则包括对对测厚仪仪的控制制、与系系统其他他部分的的通讯信信号等。在整个个系统中中PLCC是核心心部分，要完成成AGCC控制、AP

42、CC闭环控控制、状状态的实实时显示示和报警警信息的的判断与与显示等等全部控控制功能能。由于于AGCC控制是是一个快快速响应应的控制制系统，其采样样周期小小于5 ms,普通的的PLCC难以满满足这样样的采样样周期要要求。西西门子SS74000系列中中的S774144型CPPU，其其逻辑运运算时间间和定点点加运算算时间均均是0.1 s，浮点运运算时间间为0.5s，最小定定时中断断周期为为1 mms，完完全满足足了系统统对采样样周期的的要求。所以系系统选用用了西门门子的SS74000作为核核心控制制部分。 液压与伺伺服系统统则是从从PLCC中输出出的信号号的执行行机构。需要输输出的信信号通过过模拟输

43、输出板转转变为4420 mA伺伺服电流流或是0010 V电压压信号后后通过伺伺服系统统对控制制对象进进行具体体操作。3.3 AGCC系统的的软件组组成系统的软软件部分分可分为为监控软软件和控控制软件件两部分分。监控控软件部部分主要要是通过过依托于于TP2710触触摸屏控控制面板板的PRROTOOOLCCS组态态软件来来进行编编写，可可以实现现各种状状态的显显示（讲讲清楚）、报警警信息的的显示、轧制数数据的输输入、调调试参数数的修改改等功能能。控制制软件采采用的是是SIMMATIICSTTEP77V5.2来编编写，SSTEPP7是基基于WIIN9XX、WIINNTT、WIIN20000的的S73

44、000和S774000的标准准软件开开发包。利用SSTEPP7，用用户可以以通过在在线诊断断PLCC硬件状状态、控控制PLLC运行行状态和和I/OO通道状状态来编编写出符符合自己己需要的的PLCC控制程程序。3.3.1 系系统的功功能块划划分与数数据流信信息 AGCC系统功功能块的的划分和和数据流流信息如如图3.3所示示。系统的功功能主要要分为三三大块，触摸屏屏是用来来实现人人机交互互的设备备，主要要实现实实时数据据、系统统状态和和报警信信息的显显示，操操作人员员对轧制制参数和和规程的的设定和和修改，以及系系统调试试人员对对调试参参数的修修改。触触摸屏与与PLCC是通过过MPII（Muulti

45、iPoiint Intterffaeee）总线线完成连连接的。传感器器和伺服服系统属属于检测测和执行行部分，实时采采集各种种需要的的信号并并传入PPLC，同时将将PLCC输出的的数字或或模拟信信号转换换为伺服服系统的的操作。PLCC部分则则是整个个系统数数据交换换和处理理的中心心，为了了对数据据进行有有效的管管理，我我们按功功能将PPLC分分成了几几大功能能块：数数据标定定、报警警判断、输出显显示、厚厚度控制制器和公公共数据据区。由由于从模模拟板输输入的信信号并不不能直接接参加数数据运算算和显示示，所以以需要经经过数据据标定功功能块标标定之后后，转换换为可以以显示和和参加运运算的数数据。标标定

46、后的的数据经经过报警警判断和和输出显显示两模模块后直直接通过过MPII总线输输出到触触摸屏进进行显示示。此外外，设立立公共数数据区，所有需需要参与与运算的的数字或或模拟量量都存入入公共数数据区，数据区区设为事事件触发发模式。当AGGC控制制器或其其他运算算需要时时，触发发事件就就可以直直接对数数据区的的数据进进行读写写7。 图3.33 功能能划分和和数据分分流3.4 恒昌6650程程序介绍绍表3.11 SIIMATTIC4400OOB中各各模块简简介模块功能FC1008通过调用用FB2208计计算轧制制力、辊辊缝、厚厚差的四四次平均均以及动动态AGGC的设设定、MMAGCC的投入入、启动动、时

47、间间的设定定FC1330总轧制力力、压力力差、辊辊缝值等等数据的的赋值过过程以及及各种报报警传感感器的设设定FC1003液压压下下各数据据的设定定、辊缝缝偏差值值的计算算、APPC的控控制、定定位给定定的相关关计算、液压压压下伺服服阀的控控制FC1004液压压下下自动/手动方方式、咬咬钢判断断、干预预量清零零、压下下缩回以以及调平平、突发发情况判判定FC1002磁尺检测测、磁尺尺清零、实际辊辊缝计算算、实际际辊缝偏偏差FC1001液压压下下受控、清零和和自动方方式以及及压力差差计算、闭环控控制和一一些数据据的判断断是否达达到需求求FC1550启动S55定时器器和设定定时间间间隔FC1000实际

48、总轧轧制力、两侧压压力差、下腔压压力检测测、轧件件厚度偏偏差、模模拟量转转换FC1222高速计数数器设定定、工作作辊压紧紧和弯辊辊方式以以及各种种报警传传感器的的设定FC1886弯辊力控控制、弯弯辊力设设定值、调用FFC2994 AA/D转转换、四四次滤波波、伺服服阀的补补偿FC1220左卷辊道道测速、相邻俩俩周差、右卷辊辊道测速速、记录录脉冲，求平均均值FC5000全线准备备就绪，开始工工作FC1009P_AGGC的参参数设定定与计算算FC1110AGC22的参数数设定表3.22 SIMMATIIC3000OBB1中各各模块简简介 模块功能FC2000AGC用用：满足足某些条条件时，输出某某

49、一个值值为11。例例如：轧轧钢、换换辊、有有钢、警警报、压压下受控控、测厚厚仪、AAGC等等等。FC2001功能同FFC2000，还还有左右右侧速度度的测定定FC1000主机电压压系数计计算、主主机穿带带速度计计算、主主机升速速分段、主机升升速直线线段FC1001左卷张力力给定、左卷张张力高限限幅、左左卷张力力清零等等等FC1003右卷张力力给定、右卷张张力高限限幅、右右卷张力力清零等等等FC1005道次张力力给定、速度给给定、FC2004故障显示示FC2005液压站保保护FC500左卷曲张张力控制制FC511右卷曲张张力控制制 图3.44 单机机架冷轧轧机PLLC控制制过程本系统的的控制设设

50、备选型型和系统统结构设设计遵循循通用、开放、速度快快、可靠靠性高的的原则。基础自自动化控控制系统统采用SSIEMMENSS公司SS7-4400PPLC+IM1153-1的结结构实现现冷带轧轧制设备备的控制制。IMM1533-1具具有非常常高的运运算处理理速度，EXMM4388作为过过程I/O的信信号接口口板。SS7-4400 CPUU与EXXM4338通过过机架总总线进行行快速数数据通讯讯。系统统的构成成主要有有两个部部分，张张力控制制器和AAGC液液压系统统控制器器两部分分。采用用双CPPU并行行工作设设计方案案，由SS7-4400CCPU和和FM4458+EXMM4388对轧机机进行高高性

51、能控控制。FFM4558+EEXM4438的的主要配配置如下下：FMM4588：1.8A，EXMM4388：2.8A；FM4458：8DII；EXXM4338：44SSII，8IIE，55AI，8AOO，166DI，8DOO 。张张力控制制主要在在S7-4000内完成成，AGGC液压压系统控控制在FFM4558内完完成。液液压站逻逻辑控制制等均采采用S77-3000PLLC控制制完成。PLCC S77-3000以及及S7-4000和其他他数据信信息的传传递通过过PROOFIBBUS-DP现现场总线线来完成成。控制制系统的的人机界界面采用用SIEEMENNSIPPC工业业计算机机，图形形开发软软

52、件为WWINCCC。3.4.1 SSIMAATICC 4000 OOB1程序段11：FC1008中：Netwworkk1：FB2008：其中FBB2088的作用用是输入入四个数数，加和和除去44，得到到一个平平均值。而DBB11008中调调用了FFB2008数据据块，通通过地址址MD110000输入一一个数，循环一一次，直直到4次次循环结结束后，经过FFB2008的运运算，赋赋值给地地址MDD18000，轧轧制力的的四次滤滤波。Netwworkk2：其中FBB2088功能同同上，而而DB111811同样是是调用了了FB2208的的四次平平均值的的功能。所以通通过地址址MD115544输入一一个

53、数，循环一一次，直直到4次次循环结结束后，经过FFB2008的运运算，赋赋值给地地址MDD18004，辊辊缝的四四次滤波波。Netwworkk3：其中DBB11884和DDB11185都都调用了了FB2208数数据块。当常闭闭开关MM0.11为00时，执行DDB11185模模块，通通过FBB2088的运算算，赋值值给MDD18550，若若常闭开开关M00.1为为1时，则则执行DDB11184模模块，通通过FBB2088运算，赋值给给MD118500。厚差差4次滤滤波。Netwworkk 4：当常闭开开关M226.44为00时，后面模模块才运运行。通通过赋值值模块MMOVEE把0赋赋值给MMD2

54、5576，同时把把0赋值值给MDD18116，动动态AGGC的设设定。Netwworkk 5：POS （地址址上升沿沿检测）比较II1199.1的的信号状状态与前前一次扫扫描的信信号状态态（存储储在M555.44中）。如果当当前RLLO状态态为11且其其前一状状态为0（检测到到上升沿沿），执执行此指指令后RRLO位位将是1。SR 复位优优先型SSR双稳稳态触发发器如果S输输入端的的信号状状态为1，R输入入端的信信号状态态为00，则则置位SSR （复位优优先型SSR双稳稳态触发发器）。否则，如果SS输入端端的信号号状态为为0，R输输入端的的信号状状态为1，则复位位触发器器。如果果两个输输入端的的

55、RLOO状态均均为11，则则指令的的执行顺顺序是最最重要的的。SRR触发器器先在指指定M225.44执行置置位指令令，然后后执行复复位指令令，以使使该地址址在执行行余下的的程序扫扫描过程程中保持持复位状状态。只有在RRLO为为1时，才才会执行行S （置位）和R （复位位）指令令。这些些指令不不受RLLO00的影影响，指指令中指指定的地地址保持持不变。*MAGGC投入入满足下下列条件件时，输输出Q1113.5的信信号状态态将是1：*输入II1199.1有有上升沿沿,Q1113.5为0*输入II1199.1和和I1113.55的信号号状态是是1而M555.55为11*执行SS输入端端为00，RR输

56、入端端为11，复复位触发发Netwworkk6：S_ODDTS保保持接通通延时SS5定时时器如果在启启动（SS）输入入端有一一个上升升沿，SS_ODDTS（保持接接通延时时S5定定时器）将启动动指定的的定时器器。信号号变化始始终是启启用定时时器的必必要条件件。定时时器以在在输入端端TV指指定的时时间间隔隔运行，即使在在时间间间隔结束束前，输输入端SS的信号号状态变变为00。定定时器预预定时间间结束时时，输出出端Q的的信号状状态为1，而无论论输入端端S的信信号状态态如何。如果在在定时器器运行时时输入端端S的信信号状态态从00变为为1，则定定时器将将以指定定的时间间重新启启动（重重新触发发）。如果

57、复位位（R）输入从从0变为1，则无论论S输入入端的RRLO如如何，定定时器都都将复位位。然后后，输出出端Q的的信号状状态变为为0。可在输出出端BII和BCCD扫描描当前时时间值。时间值值在BII端是二二进制编编码，在在BCDD端是BBCD编编码。当当前时间间值为初初始TVV值减去去定时器器启动后后经过的的时间。*如果MM25.4和MM22.4的信信号状态态同时从从0变为1（RLOO中的上上升沿），则定定时器TT5将启启动，定定时时间间为1 s。无无论M225.44和M222.44的信号号是否从从1变为0，定时器器都将运运行。如如果在定定时器达达到指定定时间前前，M225.44和M222.44的

58、信号号状态从从0变为1，则定时时器将重重新触发发。如果果定时器器达到指指定时间间，则输输出端MM27.4将变变为11。（如果输输入端MM25.4和MM22.4的信信号状态态从00变为为1，则无无论S处处的RLLO如何何，时间间都将复复位。）延迟11 s锁锁定目标标值，投投入MAAGC。Netwworkk7：当M277.4为为1时，执执行MAAGC，经过赋赋值指令令MOVVE，把把0赋值给给地址MMD18854。Netwworkk8：当M0.1为1时时，I1111.6为1，通过MMOVEE赋值指指令，把把DB112.DDBD992赋值值给DBB14662。II1111.5为为1，通过过MOVVE

59、赋值值指令，把DBB13.DBDD92赋赋值给DDB14462。MUL_R 实数乘乘，在启启用（EEN）输输入端通通过一个个逻辑1来来激活MMUL_R （实数乘乘）。IIN1和和IN22相乘，结果通通过OUUT查看看。如果果该结果果超出了了浮点数数允许的的范围（溢出或或下溢），OVV位和OOS位将将为11并且且ENOO为逻辑辑0，这样样便不执执行此数数学框后后由ENNO连接接的其它它函数（层叠排排列）。通过乘乘法数据据运算，把地址址中MDD1622中数据据乘以11，输出出到地址址MD114622中。当M0.0为1，通过CCMP=R实实数比较较运算，比较地地址MDD14662中的的数值和和350

60、00 ，并且MMD14462=35500时时，通过过MOVVE赋值值模块，把35500赋赋值给MMD14462。当M0.0为1，通过CCMP=R实实数比较较运算，比较地地址MDD14662中的的数值和和-35500 ，并且且MD114622=RR 实实数比较较 当M211.0为为1时，执执行SUUB_DDI 指指令，地地址IDD2600中的数数减去地地址MDD25444中 的数，输出到到地址MMD14412中中，地址址MD114122中的长长整数经经过DII_REEAL指指令转化化为浮点点型，输输出到地地址MDD14116中，再经过过ABSS指令，把地址址MD114166中浮点点数的绝绝对值输