新型六辊冷轧机工艺控制系统的可行性研究

1、 9/9新型六辊辊冷轧机机工艺控控制系统统的可行行性研究究一、六辊辊冷轧机机工艺控控制系统统的简介介六辊冷轧轧机是国国际上最最新出现现的新型型冷轧机机，目前前国内也也仅引进进了几台台由德国国著名厂厂商SMMS DDemaag生产产的六辊辊冷轧，价格昂昂贵，但但由于其其产品的的质量和和效率相相对于传传统的四四辊冷轧轧机、有了很很大的提提升，所所以已成成为有色色金属加加工领域域未来发发展的主主要装备备之一。六辊冷轧轧机的核核心技术术是其工工艺控制制系统，主要包包括主传传动控制制（MDDC），自动厚厚度控制制（AGGC）和和自动板板型控制制（AFFC）等等，如下下图所示示：如上图所所示，其其中关键键

2、的控制制系统包包括：主传动控控制系统统（MDDC）包包括开卷卷，主轧轧机，和和卷取的的电机和和驱动器器。MDDC和传传动间通通过光纤纤通讯，以保证证高速的的控制需需求。自动厚度度控制系系统（AGCC）系统能为为轧机机机架位置置液压控控制，辊辊缝控制制提供高高速的闭闭环运算算处理。MDCC和AGGC控制制集成于于同一个个工业控控制机（AC8800PPEC）内，为为MDCC和AGGC的参参数提供供紧密的的高集成成度数据据处理。自动板型型控制系系统（AAFC）控制将将会独立立的由另另一个工工业控制制机（AAC8000PEEC）完成。AGCC与AFFC之间间通过光光纤进行行高速通通讯。光光纤通讯讯能为

3、AAFC控控制倾斜斜与弯辊辊的数据据以最小小延迟时时间传递递到AGGC控制制器。AAFC控控制器通通过TCCP/IIP网路路链接以以VIPP协议和和板型测测量控制制系统实实现接口口。系统同时时也能为为以下第第三方设设备提供供Proofibbus接接口：测厚仪喷嘴阀控控制通用轧机机输入/输出轧机逻辑辑控制部部分PLLC数据分析析记录系系统（IIBA）包含在在AGCC/AFFC包之之中。IIBA是是设备调调试运行行和后期期的工艺艺分析的的重要工工具。重重要的数数据都会会在IBBA里配配置完成成。客户户可随时时方便的的调用。工艺数据据监控和和系统诊诊断系统统，能对对轧制过过程中的的系统数数据自动动的

4、进行行分析并并反馈给给工艺工工程师。是一个个将控制制系统保保持在一一个高效效的生产产效率的的工具。目前六辊辊冷轧机机工艺控控制系统统主要由由国外公公司如SSMS Demmag和和Achhenbbachh等公司司提供，国内在在这方面面的研究究还比较较薄弱，本科研研成果提提供的六六辊冷轧轧机工艺艺控制系系统包括括如下内内容：主传动控控制 (MDCC): 提供了了主传动动的控制制，包括括主速度度曲线控控制。轧机动作作控制: 提供供了压上上缸的控控制，中中间辊和和工作辊辊弯辊控控制，中中间辊移移动位置置控制，轧机机机架逻辑辑控制。自动厚度度控制: 提供供了辊缝缝闭环控控制及偏心补补偿控制制。提供供了涡

5、流流式测厚厚仪和其其配套的的系统接接口。自动板型型控制: 通过过控制中中间辊的的位置和和工作辊辊及中间间辊的弯弯辊控制制，轧机机倾斜，工作辊辊喷嘴梁梁来控制制板型。工艺管理理系统: 结合合了轧机机参数设设置表和和轧机基基本控制制逻辑功功能。二、六辊辊冷轧机机工艺控控制系统统的主要要内容1. 主主传动控控制 (MDCC)基于工业业控制机机（AC8000PECC）开发发的传动动控制程程序,为为铝加工工行业六六辊轧机机开发的的功能块块能提供供了优越越的速度度控制和和张力控控制的运运算模型型，程序序开发界界面以面面向客户户方便使使用的FFBD功功能块为为编程语语言，根根据多年年的控制制系统调调试经验验

6、，开发发了专有有的传动动控制功功能块，系统控控制功能能块和工工艺控制制功能块块。所有有这些功功能块注注重于传传动和工工艺的控控制，并并提供友友好化的的用户界界面和结结构化的的编程。主传动控控制控制轧辊辊的主传传动系统统基于速速度控制制。主传传动的速速度为轧轧机的主主速度，并以一一个速度度斜坡的的平缓方方式将速速度参数数传递到到其它传传动系统统，综合合计算压压下量和和前滑值值，经处处理的斜斜坡速度度用于控控制入口口侧和出出口侧的的带材速速度。针针对于入入口侧和和出口侧侧，加减减速率也也会经运运算补偿偿输出。出口侧出口侧卷卷取机采采取张力力控制。控制方方式为开开环控制制，并会会对系统统进行机机械损

7、耗耗和转动动惯量的的补偿运运算。卷卷取张力力建立于于工作辊辊和卷取取机之间间，本科科研成果果的卷径径计算伺伺服器能能为卷取取机提供供精确的的实时卷卷径。摩擦力补补偿计算算和自动动优化功功能摩擦补偿偿一般说说来就是是对设备备中轴承承，齿轮轮和其他他可测量量的规律律性机械械损耗进进行补偿偿计算。补偿的数数值基于于测量值值假定于轴轴承和齿齿轮补偿偿的数值值基于测测量值损损耗与关关联是转转速. 通过传动动系统在在空载时时从零速速到最高高速的各各个速度度段所测测量到的的空载力力矩我们们能测算算出一条条摩擦力力补偿曲曲线当张力控控制被投投入的同同时，摩摩擦补偿偿也被激激活补偿曲线线能通过过用户控控制界面面

8、自动的的进行计计算得出出并自动动保存于于传动控控制的力力矩计算算模块内内卷径计算算卷径计算算的基本本公式为为: D = VV / (pii * n * z)其中V为带材材速度，n为电机机转速，z为减速速比为了得出出稳定的的计算值值剔除误误差值，基于带带材厚度度和卷取取机转速速在计算算中设定定了限定定范围（直径的的增减速速度限定定在带材材每转22倍的料料厚范围围内），精确的的卷径计计算能带带来稳定定的张力力控制，尤其是是轧机的的起速阶阶段。加速度补补偿加速补偿偿的意义义就是基基于前滑滑值和实实际料卷卷的转动动惯量计计算出的的加速率率，然后在在卷取机机上增加加一个额额外的力力矩。加速补偿偿功能用用

9、于补偿偿设备在在加减速速过程中中所需的的额外的的力矩。补偿的计计算基于于料卷的的实时转转动惯量量。知道了料料卷的实实时转动动惯量和和加减速速所需的的额外力力矩就能能精确的的计算出出加速率率。入口侧开卷机基基于张力力控制。张力控控制方式式为开环环，带有有机械摩摩擦力损损耗补偿偿和转动动惯量及及加速度度补偿。入口张张力建立立于工作作辊和开开卷机之之间。设备操作作控制卷取和开开卷机张张力投入入/撤除在在主操作作台上设设有单独独控制的的按钮。轧机穿带带功能：操作员员工通过过点击穿穿带控制制按钮，轧机能能启动并并加速到到设定的的穿带速速度（所所有穿带带所需的的联锁条条件都需需得到满满足，并并在操作作员控

10、制制电脑上上通过不不同颜色色的指示示灯显示示条件状状态）。轧机加速速功能：操作员员工通过过点击加加速控制制按钮，轧机会会自动的的加速到到设定目目标速度度并保持持该速度度运行（所有加加速所需需的联锁锁条件都都需得到到满足，并在操操作员控控制电脑脑上通过过不同颜颜色的指指示灯显显示条件件状态）。轧机停车车功能：操作员员工通过过点击停停车控制制按钮，轧机会会自动的的降速到到停车状状态，所所有速度度控制的的传动运运行命令令会被取取消，但但是保留留进行力力矩控制制的开卷卷和卷取取机运行行命令，以保持持带材张张力，直直到操作作员工按按下撤张张按钮。轧机快停停功能：操作员员工通过过点击快快速停车车控制按按钮

11、，轧轧机会自自动的以以保持设设备稳定定的最快快速度进进行降速速直到停停车。并并保持开开卷和卷卷取机的的张力。所有速速度控制制的传动动运行命命令会被被取消，但是保保留进行行力矩控控制的开开卷和卷卷取机运运行命令令，以保保持带材材张力，直到操操作员工工按下撤撤张按钮钮。轧机速度度保持功功能：操操作员工工通过点点击速度度保持控控制按钮钮，轧机机会停止止加减速速并保持持当前速速度稳定定。设备通过过速度斜斜坡曲线线平滑的的进行加加减速以以达到目目标速度度。2.自动动厚度控控制和自自动板型型控制系系统(AAGC & AAFC)为实现六六辊轧机机高质量量控制，AGCC和AFFC系统统必须提提供高质质量的检检

12、测和控控制以确确保生产产高质量量的成品品。2 .11.1自自动厚度度控制在六辊轧轧机方案案中，AAGC系系统必须须要保证证在高轧轧制速度度下的产产能和质质量需求求，以提提供最佳佳投资级级别所需需的性能能。AGC控控制系统统对于开开胚道次次的控制制功能如如下：反馈到辊辊缝控制制 : 为确保保精确的的出口厚厚度控制制包含了了以下功功能:比例-积积分控制制器 经动态态模型配配置好的的增益量量根据轧轧机的动动态参数数的变化化自动的的调整速速度和位位置厚度度控制。速度补偿偿功能在在轧机的的加-减减速阶段段自动地地进行修修正材料硬度度补偿功功能为带带材的材材质变化化做微量量修正偏心补偿偿控制: 偏心心度是

13、由由支撑轴轴承和轧轧辊的不不良磨削削造成的的。偏心心度会对对轧制质质量特别别是开胚胚道次的的成品质质量有不不良影响响，还有有一些运运行于低低速档位位的退火火道次。自动补补偿功能能能最大大的消除除该影响响，自动动补偿功功能基于于：通过DFFT功能能可以从从出口厚厚度直接接的鉴别别出偏心心误差。通过同步步支承辊辊的数字字脉冲信信号偏心补偿偿的闭环环控制由由复变函函数控制制器完成成。2 .11.2自动板型型控制板型控制制在滤波波轧机的的生产过过程中起起到非常常重要的的作用。优秀的的板型控控制除了了能提供供合格的的产品外外还能为为轧机提提高生产产效率增增加轧制制速度。目标板型型的产生生和误差差计算目标

14、板型型可以由由操作工工人工设设定，也也可以由由轧机控控制系统统预配置置（可选选）。预预设的板板型作为为控制目目标，系系统会在在轧制过过程中自自动的向向目标值值靠拢。板型误差差就可以以由目标标板型和和测量板板型的差差值计算算出。板型轮廓廓计算以下轧机机动作能能调整来来料板型型：工作辊弯弯辊中间辊弯弯辊轧机倾斜斜以上动作作的自动动控制由由二级系系统提供供并能根根据来料料宽度实实现中间间辊的位位置控制制。这些些动作的的配合在在一起优优化计算算能允许许我们纠纠正来料料板型。轧机机架架动作控控制器通过弯辊辊和倾斜斜模型，系统能能自动的的调整输输出来纠纠正板型型的误差差。特殊殊功能的的曲线自自适应技技术使

15、我我们能通通过边部部板型的的测量来来实现控控制。弯弯辊和倾倾斜控制制都通过过比例+积分控控制器并并对于不不同的来来料厚度度和轧机机运行速速度加有有适当的的增益，从而来来提供稳稳定的，优化的的板型控控制响应应。喷嘴控制制经过倾斜斜和弯辊辊后剩余余的板型型误差经经由工作作辊喷嘴嘴梁来修修正。通通过安装装在板型型测量辊辊同列上上的喷嘴嘴控制阀阀通断来来修正板板型。喷喷嘴控制制器包含含：喷嘴顺控控剩余板型型误差修修正：通通过控制制不同区区域的喷喷嘴流量量来修正正板型。平均流量量控制：将喷嘴嘴控制在在一个平平均流量量上可以以保持工工作辊的的降温和和润滑。平均流流量的控控制会根根据轧机机温度自自动的配配置

16、。喷嘴阀测测试： 喷嘴测测试控制制器能自自动的依依次测试试每一个个喷嘴阀阀，每个个喷嘴阀阀打开一一定的时时间来让让操作人人员检查查喷嘴梁梁各个区区是否工工作正常常。喷嘴脉宽宽调整控控制：为为了控制制各个区区域内单单位板型型冷却流流量，控控制器自自动的调调整脉冲冲的开闭闭循环时时间。3. 工工艺监控控与诊断断系统本科研成成果为客客户开发发了独到到的一个个高效率率的AGGC运行行和优化化工具，可进行行多样化化的工艺艺调节，称为工工艺监控控和诊断断系统。该系统统提供了了一个基基础的厚厚度和板板型分析析系统，能将每每个生产产道次的的关键工工艺，控控制信息息自动的的采集并并反馈给给负责该该设备的的工艺，

17、生产工工程师。系统有有着丰富富的扩展展内容能能帮助工工程人员员快速的的判断故故障所在在和及时时的解决决各种工工艺问题题，可以跟踪踪生产状状况优化化轧机生生产。常用工艺艺数据的的评估记记录轧制速度度，张力力，负载载等数据据的统计计计算厚差控制制的统计计分析料头和料料尾的余余料控制制统计数据据包括不同辊缝缝的3 西格玛玛偏差平均辊缝缝误差百分比统统计成品品率%自动的突突出显示示整卷中中厚度超超范围的的区域板型控制制包括精确计算算料卷头头，尾部部分的不不合格品品范围平均板型型测量和和误差统统计和喷喷嘴梁流流量记录录板型和喷喷嘴标准准差统计计性能统计计 (平均均值和目目标值):遇故障自自动邮件件报警厚

18、度差板型差可自定义义报警-例如张张力超范范围将所有关关键的工工艺数据据保存于于标本样样例中并并储存于于服务器器内服务器控控制软件件一般安安装于客客户现有有的服务务计算机机内，并并纳入公公司的IIT网络络中。系系统的数数据量会会自动的的累积，成为公公司分析析产品和和质量的的重要工工具，该该系统也也会成为为公司的的智能IIT系统统的一部部分。三 市场场分析 20009年年以来国国家出台台了一系系列的措措施提振振行业信信心。55月111日，国国务院正正式发布布有色色金属产产业调整整和振兴兴规划，通过过20009年的的整合，20110年-20112年铝铝工业在在国家的的宏观调调控下会会有一个个大的发发展，铝铝制品终终端用户户对于铝铝制品品品质的要要求也会会不断的的提高，但是由由于在有有色金属属加工领领域国内内企业仍仍然受限限于装备备整体水水平低，因此在在产业链链上处于于低端，产品质质量低，效率不高高能耗大