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1、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开展，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根底上，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制的实现方法，建立了板带轧机液压AGC系统
2、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，本文深入研究了轧辊偏心对板带材厚度的影响，论述了轧辊偏心的两种根本类型，说明了轧辊偏心的特点、产生原因、偏心测量，指出了轧辊偏心对板厚的影响。深入研究了一种新的轧辊偏心补偿方案，由于通过数字程序直接实现，防止了传统的偏心补偿方案的缺陷。关键词：可逆冷轧机；板厚控制；液压AGC；PLC研究；轧辊偏心 Single stand reversing cold mill PLC control strategy researchAbstract
3、Thickness accuracy and tension control is a plate with two major technical indicators of the product. Now as the rolling theory, control theory and the development of the theory of artificial intelligence, as well as their application in the engineering of rolling, the thickness accuracy of strip pr
4、oducts and the tension control has improved greatly. , however, the single stand reversible cold strip rolling using special control technology, to realize the high accuracy control of plate strip, is still the thickness control field research one of the hot issues. Based on the analysis of HengChan
5、g AGC650 program, on the basis of single stand reversible cold rolling mill, discusses the theory and realization of the thickness control system, thickness control system and the related theory for the comprehensive system of research, for the future study provide theoretical basis for higher accur
6、acy of rolling mill control system. The workings of a hydraulic pressure control system is studied and the realization method of linear servo valve control board is established with dynamic model of rolling mill hydraulic AGC system. The established dynamic model is simple and convenient to analysis
7、 in the process of rolling the influence of various factors on the final rolling precision. PLC based on single stand reversing cold rolling mill of the research, to further realize the AGC control plate steel. Finally, this paper deeply studied the roll eccentricity on thickness of plate strip and
8、roll eccentricity is discussed, and the two basic types, causes, illustrates the characteristics of roll eccentricity, eccentricity surveying, points out the influence of roll eccentricity on thickness. Study a new kind of roll eccentricity compensation scheme, due to the direct implementation by di
9、gital programs, to avoid the defects of the traditional eccentric compensation scheme.Key words: reversible cold rolling mill; Thickness control; Hydraulic AGC; The PLC research; Roll eccentricity目录摘要IAbstractII1 绪论11.1选题的背景和意义11.1.1 选题的背景11.1.2 选题的意义11.2板带轧机厚度控制开展概况11.3 PLC软件简介31.3.1 PLC的产生31.3.2 P
10、LC定义与分类31.3.3 PLC特点41.4本章小结 42冷轧机厚度控制原理及模型分析52.1冷轧机厚度控制系统概述52.2冷轧机厚度控制的工艺根底52.2.1影响轧件厚度的因素52.2.2 弹跳方程62.2.3 轧机等效纵向刚度72.3本章小结83恒昌AGC650程序实例研究93.1西门子S7一400PLC介绍93.2 AGC系统的硬件组成103.3 AGC系统的软件组成113.3.1 系统的功能块划分与数据流信息113.4 恒昌650程序介绍123.4.1 SIMATIC 400 OB1153.4.2 SIMATIC 300中OB1993.5本章小结151结语152专题辊偏心补偿研究15
11、3参考文献161致 谢1621 绪论1.1选题的背景和意义 选题的背景 对单机架特种轧机采用专门的控制技术，以实现对板带材的高精度控制，是目前板厚控制领域研究的热点问题之一，但由于整体工艺装备技术落后，高精度轧制技术同兴旺国家相比仍存在较大差距，在实际应用中尚有许多问题需要解决。本文以恒昌 AGC650程序为例，剖析此程序中PLC在单机架冷轧机厚度控制和张力控制之中所起到的应用。 本课题以单机架可逆式冷带轧机为研究背景，对冷带轧机厚度自动控制系统进行了研究。针对目前对单机架可逆式冷带轧机液压AGC系统的控制性分析大多集中于仅研究液压系统的响应特性，而未考虑轧机辊系及轧件本身的特性变化，而实际系
12、统中影响出口板厚的因素很多，这些因素都将使轧制时工作辊辊缝发生变化，进而影响轧件的出口厚度。在此前提下，实际生产中非常需建立一种全面且有利于分析轧制过程中各种因素对最后轧制精度影响的动态模型。1.1.2 选题的意义 板带厚度精度是板带材的两大质量指标之一，板带厚度控制是板带轧制领域的两大关键技术之一。板带厚度精度关系到金属的节约、构建的重量以及强度等使用性能，为了获得高精度的产品质量，系统必须具有高精度的压下调节系统及控制系统的支持。在我国，装备较先进的现代化冷轧机及控制系统根本上都是引进国外设备，我国自行研制的轧机因技术含量不高，生产出的产品竞争力较差。每年需进口大量的高精度板带产品，来满足
13、国民经济的需求。尤其4000余套窄带轧机生产现状尚不令人满意1，厚度精度亟待提高。要对这些轧机实施改造，许多理论和技术上的问题尚有待进一步深入研究。所以，本课题所研究的单机架可逆冷带轧机的板厚控制问题，不仅为今后研究更高精度的轧机控制系统提供理论依据而且对生产实践具有非常重要的指导意义。1.2板带轧机厚度控制开展概况 板带轧机厚度控制从轧机诞生起，直到由计算机完成各种复杂功能的控制，其开展过程是随着对板带材尺寸精度要求越来越高而相应开展起来的，板带轧机厚度控制的开展大致可分为以下几个阶段： 第一阶段是上世纪30年代以前的人工操作阶段。这一阶段的轧机装机水平较低，厚度控制是以手动压下或简单的电动
14、压下移动辊缝方式为主。由于当时各种检测手段尚不完善，轧机调整和过程的实时调节主要是凭操作人员的经验进行的。轧制理论仅在这一阶段的后期才刚刚开始建立，远没有到达应用的程度；单回路调节的自动控制理论，尚未应用于控制轧机这类较复杂的机器，由于轧制过程是一个非常复杂的物理过程，轧制条件和状态不断发生变化，单凭经验操作很难到达较高要求，致使轧机的各项技术经济指标都比拟低，相应的该阶段厚度控制尚未形成自动控制2。 第二阶段是上世纪30年代到60年代的常规自动调整阶段。直到1949年厚控方程的出现，以及1965年由计算机自动厚度控制的带材轧机的建成投产才是厚度控制技术出现的标志。这个阶段轧制理论从以力学为根
15、底，研究轧件变形规律，进入以力学和控制论为根底研究轧件与轧机互相作用变形规律。在该阶段轧制理论的开展和完善为板带轧机的厚度控制奠定了根底，同时，随着自动调节理论和技术的开展，并逐步应用于轧制过程，使轧机的控制步入了常规模拟式调节的自动控制阶段。主要表达在速度调节系统，张力调节系统，位置调节系统等。这些自动调整系统的实现，为完善板带轧机的厚度控制提供了先决条件。早期的厚度控制系统是根据测量出口板厚偏差而调节电动机压下实现的。这种装置应用不久就暴露出一系列的缺点：1压下位置改变比拟慢；2传递时间滞后；3压下电动机容量增大等。 以X射线测厚仪测厚和“厚度计式测厚，以模拟量和逻辑量的组合进行执行机构的控制，是这一阶段厚度控制的特点，由此构成的自动调节系统可对轧制过程进行有效的实时调节，从而在改善轧制过程的稳定性，提高板带材产品质量以及简化操作等方面都取得了明显的效果。 60年代起，随着计算机技术的开展及应用，计算机技术也逐步渗透到钢铁制造业，使板带产品的生产发生了变革，形成了60至80年代的计算机控制阶段，即板厚控制的第三阶段。以弹跳方程为根底的厚度自动控制理论AGC得到广泛应用。计算机在板厚控制中应用首先是在热连轧机设定上开始
