热连轧厚度控制案例

1、 案例案例2：热连轧板带钢厚度自动控制系统：热连轧板带钢厚度自动控制系统2012.2.20板带钢热连轧生产工艺流程板带钢热连轧生产工艺流程 加热炉中加热合格的坯料（约1200）经出炉辊道送出，经高压水除鳞后送入四辊可逆粗轧机轧37道次，轧制成满足尺寸要求的中间坯；中间坯经无芯轴热卷箱均热后，由飞剪切头去尾，再经精轧高压水除鳞后进7机架精轧机组轧至成品板材，经层流冷却后由2台地下卷取机成卷；然后进成品库贮存成品钢卷以备出厂。热轧过程流程图影响板带厚度变化的因素影响板带厚度变化的因素在轧制过程中，对板带厚度产生影响的因素概括起来有以下几个方面：(1)温度变化的影响：温度变化对板带钢厚度波动的影响，

2、实质就是温度差对厚度波动的影响，温度波动主要是通过对金属变形抗力和摩擦系数的影响而引起厚度差。(2)张力变化的影响：张力是通过影响压力状态，以改变金属变形抗力，从而引起厚度发生变化。张力的变化除了对带钢头尾部厚度有影响之外，它也会影响其他部分的厚度发生变化。当张力过大时，除了会影响厚度，甚至会引起宽度发生改变，因此在热连轧过程中一般采用微套量的恒定小张力轧制，而冷连轧是在冷态进行轧制，并且随着轧制过程的进行，会产生加工硬化，所以冷轧时采用较大张力进行轧制。(3)速度变化的影响：它是通过摩擦系数、变形抗力、轴承油膜厚度来改变轧制压力和压下量而起作用。(4)辊缝变化的影响：当进行带钢轧制时，因轧机

3、部件的热膨胀，轧辊的磨损和轧辊偏心等会使辊缝发生变化。轧辊和轴承的偏心也会使辊缝发生变化，却将直接影响实际轧出厚度变化。轧辊和轴承的偏心所导致的辊缝周期性变化时，在高速轧制情况下，会产生高频的周期性厚度的波动。 除上述影响因素之外，来料厚度和机械性能不均匀，也是通过轧制压力的变化而引起带钢厚度发生变化。轧制时由于带钢有焊缝，焊缝处的硬度要比其他部分高，因此会引起厚度的波动。 带钢的实际轧出厚度 与预调辊缝值 和轧机弹跳值 之间的关系可用弹跳方程描述： 式1中 ：轧件出口厚度； ：空载辊缝； P：轧制压力； K：轧机的刚度系数。KPSSSh00h0S厚度自动控制系统的基本方式厚度自动控制系统的基

4、本方式厚度计(GM)式AGC： 在轧制过程中，任一时刻的轧制力 和空载辊缝 都可以检测到，因此可以用弹跳方程计算出任一时刻的实际轧出厚度 。在这种情况下，就等于把整个机架作为测量厚度的“厚度计”，这种检测厚度的方法称为厚度计法(GM)，根据弹跳方程得出的厚度和厚度偏差信号进行厚度自动控制的系统称GM-AGC或P-AGC。厚度计式AGC系统结构图如下图所示。P0Sh ：出口厚度给定值 ：出后厚度实际值 ：厚度偏差， ：辊缝实际值 ：消除厚差 所需的调节量0h1hh10hhh0SS这种方法可以克服传递时间滞后，但是对于压下机构和机械系统，以及计算机运行的时间滞后仍不能消除。该控制系统从本质上讲属于

5、反馈控制。监控AGC：监控AGC利用安装在轧机出口侧的测厚仪直接测出口厚度，然后根 据厚度偏差反馈调整压下装置，改变空载辊缝，并据此实现厚度控 制。系统结构图如图2所示。监控AGC与GM-AGC的区别在于厚度检测的方法不同，而控制算法完全一样，即式1仍然成立：由于测厚仪可精确的测量带材出口厚度(测厚仪的测量精度通常为 左右)，所以它可与厚度计式AGC一起使用，以弥补间接测量不准确的不足。由于监控AGC监测的是轧机成品厚度偏差，并一次进行控制，因此它的控制精度直接影响整个轧机的控制精度。然而由于测厚仪结构、安装及维护的限制，测厚仪一般装在离轧机轧辊中心线有一定距离的地方(通常1m左右)。由于厚度

6、变化量的测出与辊缝调节量的控制不在同一时间内发生，所以实际轧出厚度的波动不能得到及时的纠正，使监控AGC系统的操作存在一个纯滞后，其滞后时间为m1vl式中， ：测量滞后时间； ：轧辊中心线到测厚仪的距离； ：轧制速度。lv 正是由于这个纯滞后的存在，使得实际轧出厚度不能得到及时的反应。轧机仅采用监控AGC很难取得良好的控制效果。特别是在入口带材的厚度经常波动或存在其它短周期干扰时。对于这种有较大时滞的闭环控制系统，采用比例控制很难保证控制系统的稳定性。而要保证稳定控制，则需要降低放大倍数，这将影响静态精度。通常，为提高系统的稳定性，测厚仪监控系统是断续采样的，有的还设置死区，以避免系统频繁动作

7、。采样周期根据滞后时间和系统时间常数确定，使调整点走到测厚仪时再进行下一次采样。监控AGC也是反馈控制。前馈式AGC: 由于反馈式AGC都存在控制滞后，因而限制了控制精度的进一步提高。特别是当来料厚度波动较大时，更会影响带材的实际轧出厚度的精度。为了克服这一缺点，现代连轧机上广泛采用前馈式厚度自动控制系统，简称前馈式AGC。前馈式AGC结构如下图所示： ：机架 i 的入口厚度实际值； ：机架 i 的入口厚度设定值； ：机架i 的入口厚差。iH0HH 其控制原理就是利用测厚仪或以前一机架作为“厚度计”在带钢未进入本机架之前测量出其入口厚度 ，并与给定厚度值 相比较，当有厚度偏差 时，便预先估计出

8、可能产生的出口厚度偏差 ，从而确定为消除此偏差所需要的辊缝调节量 ，然后根据检测点进入本机架的时间和移动 所需的时间，提前对本机架进行厚度控制，使得厚度的检测点正好就是 的检测点。 轧机对来料厚度偏差 有一定的自动纠正能力。因带钢在头几个机架中的温度比较高，带钢的塑性刚度系数 较小，所以其纠正厚度偏差的能力也就较大。由于前馈式AGC是属于开环控制系统，其控制效果不能单独检查，而且并不是所有影响厚差的因素都能进行预控。因此，常采用前馈和反馈控制相结合的方法，形成互补，以提高厚控系统总的控制精度。iH0HHhSSHHH秒流量AGC：秒流量型厚度自动控制是一种由计算机控制的新型AGC系统，它的基本原

9、理是根据金属的秒流量相等的条件(物流方程)去测量带材的出口厚度。秒流量控制是基于如下的事实：入口带材的秒流量(单位时间内通过入口的体积或质量)等于出口带材的秒流量(单位时间内通过出口的体积或质量)。因为带材的宽度在轧制过程中保持不变，所以只要分别测量相同时间内带材在入口和出口侧通过的带钢长度，以及入口侧带钢的宽度，就可以计算出带钢在出口处的厚度。秒流量控制的理论基础是物流方程即金属的秒流量相等条件outinVVoutoutoutinininWTLWTL式中： L 、T、W分别为带材的长、厚、宽。因冷轧过程中带材宽度基本上保持不变，即 所以outinWWoutoutininTLTL 因此只要对带

10、材入口和出口长度及来料厚度做简单测量，就可以计算出带材在出口处的厚度。该系统不依赖于轧机本身或测厚仪做厚度测量，是一种非常直截了当、具有极高可靠性和优良性能的控制手段。但仍有许多因素使得秒流量AGC存在偏差，如压下时带材宽度有变化，入口厚度存在高频波动等等，因此为保证出口厚度精度一般不单独使用这种控制方法。液压厚度自动控制系统：20世纪下半叶以来，流体传动与控制技术得到了长足的发展，由于其功率大、惯性小、相应速度快等优点，在各工程领域中得到了广泛的应用。轧机的压下系统也逐步采用电液伺服技术，对提高成品带钢的精度有很大的现实意义。借助液压压下系统还可以实现轧机的刚度可调，做到在轧制过程中的实际辊

11、缝固定不变，即“恒辊缝控制”，从而保证了实际轧出厚度不变，还可根据生产实际情况的变化，相应地控制轧机刚度，获得所需要的轧出厚度。系统方案设计系统方案设计设计包括以下五个紧密联系的控制系统单元：1） 基于直流调速的轧机主传动控制系统；2） 基于电液压控制的活套及张力控制系统；3） 基于自整定PID的自动厚度控制系统（AGC）；4） 基于交流变频调速的辊道控制系统；5） 基于PROFIBUS和WINCC的总线通讯和监控系统。系统控制量分析系统控制量分析 连轧机系统主要有七台轧机电机拖动连轧机运行，整个连轧系统的电机、直流调速装置、辅助系统电器、继电器、传感器等电气元件都要同时工作，PLC必须将所有

12、这些设备的信号实时的采集、处理、发出控制信号，控制复杂，要求较高，而且在PLC控制系统的工作过程中，还要与工控机进行实时通讯，所以本系统中需要采样和控制的变量较多，其控制量见下表名称类型名称类型轧机电机起停控制变量坯料到位状态采样变量轧机电机正反转控制变量各轧机电机状态采样变量轧机电机转速控制变量各轧机电机转速采样变量直流调速装置控制控制变量板材张力采样变量活套起落及角度控制变量各活套状态及高度控制变量辊道电机起停及转速控制变量辊道电机转速采样变量厚度液压缸位置控制变量辊缝高度采样变量液压油泵起停控制变量钢板厚度采样变量润滑系统起停控制变量轧制压力控制变量冷却系统起停控制变量各设备的报警信息采

13、样变量 板带钢热连轧机组控制系统的一个重要任务就是要实现轧制过程的自动化、精确化。根据上述对热连轧系统运动控制的分析可知，系统工作过程中涉及到对轧机电机，辊道电机，活套液压，厚度系统液压等的控制，以及现场各种传感器，电磁阀等电气元件的信号采集和控制。因此采用以S7-300PLC系统为核心，结合工控机、直流调速装置和变频器等组成热连轧精轧系统的电气控制系统，实现板坯热连轧各个过程的协调、跟踪、各种信息的传输、显示、数据管理、人机界面等。整个系统控制原理图见下图，整个系统通过PROFIBUS总线方式将S7-300PLC、变频器、直流调速装置等连接起来，工控机与S7-300PLC通过MPI进行实时通

14、信，从而组成一个层次分明的控制网络。系统的输入、输出量统计系统的输入、输出量统计 系统的控制信号主要有开关量输入信号，包括传感器、按钮、液压站和阀站开关量信号等;开关量输出信号，包括对指示灯、接触器以及液压换向阀等的控制。而对变频器和直流调速装置的控制，则采用PROFIBUS总线通讯的形式，直接将控制信号写入相应装置中，既避免了模拟量控制中存在的问题，而且大大节省了开关量点数。变量表（略）SIMATIC S7-300的系统结构的系统结构 SIMATIC S7-300 PLC是模块化结构设计，各种单独模块之间可进行广泛组合和扩展，其结构如下图所示。系统的主要组成包括： (1)中央处理单元(CPU

15、) SIMATIC S7-300提供了多种不同性能的CPU，以满足用户的要求，CPU模块除完成执行用户的主要任务外，还为S7-300背板总线提供5V直流电源，并通过MPI与其它中央处理器或编程装置通信。(2)信号模块(SM) 信号模块SM使外部不同的过程电平和S7-300的内部信号相匹配，并将S7-300的内部信号电平转化为外部控制过程所需要的信号电平。主要由SM321数字量输入模块、SM322数字量输出模块、SM323数字量输入/输出模块、SM331模拟量输入模块、SM332模拟量输出模块、SM334模拟量输入/输出模块。(3)通信处理器(CP) 用于连接网络和点对点连接，例如，具有RS-2

16、32C接口的CP340，与现场总线联网的CP342-5 DP等。(4)功能模块(FM) 用于高速计数、定位操作(开环和闭环控制)如FM352电子凸轮控制模块、FM353步进电动机定位模块、FM351伺服电动机定位模块等。(5)接口模块(IM) 用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。(6)负载电源模块(PS) 用于将SIMATIC S7-300连接到120/230V交流电源或24/48/60/110V直流电源。前连接器用于简单方便地连接传感器和执行器。 PLC选型要点选型要点在满足控制要求的前提

17、下，选型时应选择最佳的性能价格比，具体应考虑以下几点。1性能与任务相适应2PLC的处理速度应满足实时控制的要求3PLC应用系统结构合理、机型系列应统一4在线编程和离线编程的选择PLC容量包括两个方面：一是I/O的点数，二是用户存储器的容量。根据功能说明书，可统计出PLC系统的开关量I/O点数及模拟量I/O通道数，以及开关量和模拟量的信号类型。应在统计后得出I/O总点数的基础上，增加1015的裕量。选定的PLC机型的I/O能力极限值必须大于I/O点数估算值，并应尽量避免使PLC能力接近饱和，一般应留有30左右的裕量。用户应用程序占用多少内存与许多因素有关，如I/O点数、控制要求、运算处理量、程序

18、结构等。因此在程序设计之前只能粗略的估算。根据经验，每个I/O点及有关功能器件占用的内存大致如下：所需存储器容量(KB)(11.25)(DI10DO8AI/O100CP300)/1024其中：DI为数字量输入总点数；DO为数字量输出总点数；AI/AO为模拟量I/O通道总数；CP为通信接口总数。选择输入模块主要应考虑以下两点： 1) 根据现场输入信号(如按钮、传感器)与PLC输入模块距离的远近来选择电压的高低。一般24 V以下属低电平，其传输距离不宜太远。如12 V电压模块一般不超过10 m，距离较远的设备选用较高电压模块比较可靠。 2) 高密度的输入模块，如32点输入模块，允许同时接通的点数取

19、决于输入电压和环境温度。一般同时接通的点数不得超过总输入点数的60。开关量输出模块的选择： 输出模块的任务是将PLC内部低电平的控制信号转换为外部所需电平的输出信号，驱动外部负载。输出模块有三种输出方式：继电器输出、双向可控硅输出和晶体管输出。 板坯热连轧机组控制系统共有70多个数字量输入，30多个数字量输出，考虑系统升级、改造的方便，应适当增加数字量输入和数字量输出的点数。选用负载电压 DC24V、32点输入的SM321型 6ES7 321IBL00OAAO数字量输入模块3块;负载电压DC 24V、输出电流0.5A，32、16点输出的数字量输入模块各1块。PLC的硬件配置图基于直流调速的轧机

20、主传动控制系统的设计基于直流调速的轧机主传动控制系统的设计l德国SIEMENS公司的6RA70系列通用全数字直流调速装置，6RA70系列整流装置为三相交流电源直接供电的全数字控制装置，其结构紧凑，装置额定电枢电流范围为15至2000A，额定励磁3到85A，并可通过并联SIMOREG整流装置进行扩展，并联后输出额定电枢电流可达到12000A。本设计就采用了3个调速装置并联扩容的方式来驱动大功率直流轧机电机。lSIMOREG 6RA70系列整流装置特点为体积小，结构紧凑。内装电子箱，箱内备有调节板，可装用于技术扩展和串行接口的附加板。因此装置可通过附加（选件）通讯板卡CBP2实现PROFIBUS-

21、DP网络通讯。精轧机电机参数及驱动系统设计精轧机电机参数及驱动系统设计l根据工艺要求7架主轧机的参数要求见下表名称类型额定功率（KW）数量(台)F1F3轧机电机直流电机65003F4F5轧机电机直流电机45002F6F7轧机电机直流电机25002 根据直流数字调速装置的特点的轧机容量要求，设计选择对F1F3轧机电机采用3台调速装置并联的方式组成的装置组为其供电，对F4F5轧机电机采用2台调速装置并联的方式组成的装置组为其供电，对F6F7轧机电机采用1台调速装置为其供电。3台调速装置并联组成装置组的结构图如下图 所示，2台调速装置并联组成装置组的原理与其相同。在物理上连接后通过相关的参数设置，这

22、样组合的装置组就可以为合适容量的轧机电机供电了。3台调速装置并联组成装置组结构图各精轧机轧制速度的级联设定和调节各精轧机轧制速度的级联设定和调节1.根据流量方程设定级联速度热连轧主机速度是依据轧制时必须保证机架间金属秒流量相等的原则来设定的。金属秒流量相等是指每个机架在相同的时间轧出的物料体积相等。即：式中：bi为第i机架板材宽度； hi为第i机架板材出口厚度； vi为第i机架板材出口速度。其中b在轧制过程中一般认为是不变的，因此上式可化为：所以各轧机的速度设定必须满足于厚度的匹配关系。 由于末架轧机与收卷机的速度匹配，所以在轧制过程中一般以末架轧机的速度为基准来确定上游轧机的速度并且和配合活

23、套系统对上游各轧机的速度做实时调整。iiib h v 常 数iih v 常 数各精轧机速度的调节： 轧机在级联速度给定转速运行过程中，由于受到各种干扰作用而使速度改变，这时就应该通过直流调速装置让电机速度稳定在给定值上，设计使用的方案是把速度传感器的反馈值、秒流量计测量值、活套高度的测量值以及张力测量值引入速度控制器经过比较、分析、计算后输出信号连接到直流数字调速装置的速度给定侧，实现实时调整轧机转速。轧机电机调速和活套高度调整过程见下图l 基于液压传动的活套控制系统 在板带钢热连轧生产过程中，为了保证正常的生产，要求机架间板材保持一定的张力，而张力要求不宜过大。高温轧件若受到太大的张力，就有

24、可能超过金属的流动极限，使钢材受拉(拉窄、拉薄)变形和尾部失张、厚跃等一系列降低产品质量的不良后果。由于轧制力会受到张力变化的影响，因而张力对板材纵向厚度均匀性的影响也是较大的 ，实际轧制生产中选择轧制处于恒定小张力状态，这需设置连轧机主速度级联系统，并且在热连轧机架间采用恒定张力活套支持器动态调节。活套支持器的主要作用包括检测板材长度和张力控制。通过检测套量信号来控制上游机架速度，使得主传动的转速随时迅速而准确的调整，纠正速度偏差，实现正常轧制生产。可见活套控制技术是整个热轧生产线中的关键技术之一。活套控制包括活套高度自动控制和活套张力自动控制。 活套高度自动控制就是以某一设定的活套高度(一

25、般为1825，相应的套量为10.3718mm)为基准，用调节主机速度来维持活套量恒定，即在由主传动速度控制系统及活套装置的套量信号(活套辊摆角信号)所组成的活套高度闭环控制系统中，当实际的活套高度(活套量)与基准值不等时，用其差值控制上游机架主机速度，纠正秒流量偏差，以保持活套量恒定。这是因为现在板材热连轧机一般采用加速轧制的方式，且其末架与卷取机之间有一定的速度匹配关系，而卷取机采用张力卷取;又因末架是成品架，为了保证产品质量，不希望速度频繁变化。因此以精轧机组的末架为基准架，调节上游机架的速度，将多余的套量信号往上游方向赶(称之为上游调节)。为了能使得活套系统正常工作，正确地吸收活套套量，

26、纠正由于各种外部干扰因素引起的板速偏差，并且使小张力控制得以实现，首先要求主速度设定精度得到保证，只有机架之间的设定速度得到很好的匹配时，张力控制系统才能够较好的实现。只有实现恒定的微张力控制，才能保证板材宽度和厚度质量。 活套控制装置通常有气动控制、电动控制、液压控制三种。电动活套控制装置采用直流力矩电机，经减速机传动活套摆杆，结构较为复杂，且转动惯量大。气动活套装置与电动活套装置相比，转动惯量较小，但气动系统的工作压力较低，调节范围小，调节精度差。液压活套装置兼备电动活套的稳定性和气动活套转动惯量低的优点，而且工作介质具有润滑、冷却、排污的突出特点，使其工作寿命也较长，控制灵活，响应速度快

27、，维护更换方便，为现代轧机所青睐，并且与电气系统相配合，可形成完美的闭环控制。热连轧活套布置图液压活套的控制液压活套的控制： 1活套高度控制的作用 在热连轧生产时，轧件在某一时刻同时位于多个机架中轧制，为了使轧制能顺利进行，必须保持连轧关系。即在单位时间内通过各机架的金属秒流量应相等，否则会造成板材的推拉现象。但在连轧生产过程中，由于不断受到各种外来因素的干扰(温差、厚差等)，尽管对压力和主传动转速设定的十分准确，板厚和板速仍会偏离设定值。因此，只有对轧机的压力和转速随时做出迅速准确的调整，才能保持金属秒流量相等的平衡关系。活套机构是一个十分灵敏的板长检测器，活套机构是一个十分灵敏的板长检测器

28、，即使板长只伸缩几个毫米，活套辊也会有明显的摆动。例如当活套角=20，套量变化L=10mm时，活套辊摆动于1730之间，这样当两机架间板材头尾速度不一致时，通过活套可以立即检测出来，然后用给定的和实际的偏差值逆调轧机的速度。活套高度自动控制是以某一设定高度值为目标值，利用对目标值的偏差调节主传动速度，使活套高度向目标值看齐。活套是各机架间金属秒流量是否相等的检测器，通过活套系统使板材在各机架加速或减速时保持同步，即维持金属秒流量相等的关系，所以其控制的好坏关系到能否稳定连轧。液压活套的控制液压活套的控制：活套高度的设定 轧辊咬入轧件的瞬间由于主传动受到突加负荷，产生动态速降而形成固定的套量(3

29、050 mm)，主传动收到动态速降的扰动信号后产生恢复动态速降的电流，使动态速降迅速恢复，其过程如下图所示。动态速降与动态恢复时间动态速降形成的活套量如阴影部分，其值近似为： 式中：nd为主传动动态速降;nc为主传动静态速降;td为动态恢复时间。活套辊升至设定的工作角(1825)所能吸收的活套量应略小于由动态速降所形成的固定套量。11.1()2dcdLnn nt液压活套的控制液压活套的控制：活套控制系统及其工作过程 每个活套由一个液压缸来驱动。整个系统采用伺服阀控制，本系统采用D661两级机电反馈伺服阀，有很高的动态响应性能，活套的位置是由角度传感器来测得的，反映到液压系统中就是液压缸的位置。

30、该位置信号作为伺服阀的反馈信号通过控制器并转化为电压信号来使伺服阀动作，从而形成位置闭环控制。力的控制是通过检测液压缸活塞侧和杆侧压力并比较反馈到伺服阀，形成力的闭环控制。伺服阀的油路由液控单向阀来控制。系统中设置了一个先导溢流阀来限定系统的最高压力，以保护活套装置的安全。1）起套 活套臂从机械零角开始抬升，直到产生给定的微张力将板材绷紧，这个过程称为起套过程。当轧件咬入Fi+1机架时，其金属探测器发出活套动作信号给活套控制器，由液压缸将活套辊迅速升至给定的工作角区，此时活套高度控制系统投入工作，送出偏差信号逆调Fi主传动速度。这样活套辊无需升至固定套量的位置就已经将板材绷紧，产生给定的微张力

31、。微张力控制系统可以采用延时或活套辊上升到大于给定工作角后投入，维持板材在恒定的微张力下轧制。起套过程应在1 s钟内完成，如时间太长，在无张力控制状态下轧制的板材段太长，会影响板材产品质量。2）调套 板材在正常连轧过程中处于微套量摆动工作制，活套辊随机架间板材段的伸缩而升降。若机架间板材长度不变，则活套辊稳定在给定的活套高度位置。为了做到准确检测，活套不能与钢板脱离接触。采用低惯量快速液压伺服活套，可以瞬时跟随活套的变化，并用检测到的调节高度及张力，从而实现恒定的微套量微张力控制。3）落套 在板材尾部离开连轧机架前，活套辊必须降至机械零位，以免翘起的板材尾部高速甩出去，发生折迭事故。落套信号可

32、由Fi机架的热金属检测器给出(抛钢信号)，经一定时间延时，接通落套高速给定，控制液压阀使活套迅速落下，工艺要求的落套过程小于0.5 s。此时主传动速度不突变，使板尾在轧机中顺利通过。 由于轧制工艺要求两机架间要保证一定的微张力，活套装置就是对该张力进行检测，并将检测结果反馈到主传动控制系统中。在理想状态下，轧机各机架主传动的调定要满足h1v1=hivi，即各机架的板材秒流量恒定，而事实上由于各机架轧辊的压下量因板材温度等条件的变化是变化的，即h是个变量，因而每架轧机的秒流量也随之而变，活套也就随时在调整。液压伺服系统正是以较高的动态相应性能确保了这个系统满足轧制工艺的要求。基于基于PID的自动

33、厚度控制系统（的自动厚度控制系统（AGC） 厚度自动控制（Automatic Gauge Control，简称AGC）是提高板材厚度精度的重要方法。其目的是获得板材纵向厚度的均匀性，从而生产出合格产品。在所有的尺寸精度指标中，厚度精度是衡量板材质量的最重要的质量指标之一，厚度自动控制已成为现代化薄板生产中不可缺少的组成部分。 热轧钢板的厚度轧制精度主要受轧件来料厚度温度、机械特性、轧机轧辊偏心、轧机刚度及轧制工艺等五种因素的影响，生产中广泛应用传统的闭环控制来实现厚度自动调节，其控制原理如下图所示。在轧机出口侧安装测厚仪，组成闭环厚度自动控制系统，简称闭环式AGC。 在轧件出口侧由测厚仪测出厚

34、度偏差值，经AGC系统处理后，通过调节压力、辊缝、轧机速度等措施，使厚度偏差始终处于控制精度范围之内。为了使控制精度能够大大的提高就需要对厚度差进行PID运算。PID 控制算法流程图的编制控制算法流程图的编制左图是增量式PID 控制算法中含有积分分离PID 控制算法的流程图,OB35 是一个以固定时间间隔循环执行的组织块,由于数字化PID 的采样周期T 必须是等间隔的,要用OB35 定时中断来触发,所以PID 控制程序在OB35 中实现。采样时间到,就执行OB35 ,进行A/ D 转换, PLC 根据采集的信号计算出偏差和偏差变化率,按照PID 的控制规则计算控制量,并将运算结果送给D/ A

35、转换器。基于交流变频的基于交流变频的C辊道控制系统辊道控制系统 目前交流调速取代直流调速已成为发展趋势。变频调速具有调速范围宽，响应快，启制动特性好，运行经济，效率高等优点，被公认为是交流调速的主要发展方向。因此在此次设计中采用变频调速技术来设计出炉C辊道的电气传动系统。辊道作为热轧厂中数量最多、应用最广、占地最大、运送板坯和板材必不可少的辅助设备，其贯穿整个热轧厂生产线。辊道传送的效率与节能效果，直接影响到整个热轧厂的生产效率和生产成本。C辊道的传动系统采用交流变频调速技术，其控制系统采用高性能PLC控制技术，C辊道控制系统的可靠性、稳定性将得到大幅提高；传动系统的能耗也将有所降低。出炉出炉

36、C辊道工艺辊道工艺 辊道作为运送板坯和板材的辅助设备与生产工艺和生产率有直接关系。辊道的作用、布置形式、结构和传动方式也是多种多样，通常可以分为：运输辊道、装炉辊道、出炉辊道、上料辊道、工作辊道、中间辊道、输出辊道、机上辊道和特殊辊道。本设计的对象为加热炉与粗轧机组之间的C1和C3辊道，属于出炉辊道。主要作用是：(1)将加热完毕的钢坯送入粗轧机组进行轧制(2)根据钢坯生产工艺的要求，调整送入粗轧机时钢坯的速度(3)若粗轧机组暂时不能对钢坯进行轧制，将钢坯在辊道上往复游动，以免长时间停留而在板坯表面形成水印或实现对钢坯温度的炉外调节(4)将温度不合格钢坯从粗轧机组入口处运出，反向运往加热炉区，对

37、钢坯进行保温热轧厂辊道布置形式如下图所示。辊道布置图 图中用虚线标出的便是本设计所涉及的C1与C3辊道，这两段辊道属于出炉辊道的一部分。其中C1辊道位于1号加热炉与粗轧机组之间主要接受1号加热炉的出炉板坯，完成1、2、3号加热炉与粗轧机组间的板坯运输；C3辊道位于1号加热炉与2号加热炉之间主要接受2号加热炉的出炉板坯，完成2、3号加热炉与粗轧机组间的板坯运输。辊道调速系统设计辊道调速系统设计辊道控制系统要求辊道控制系统要求 热连轧自动化系统，具有不同于其他生产过程控制的特点，作为热轧厂控制系统的组成部分，辊道控制系统具有以下特点。(1)要求快速控制由于控制对象是机电系统，因此要求快速控制，设备

38、控制及工艺参数的控制周期一般为620ms，这和以热工参数(温度、压力、流量)为主的生产过程相比，控制周期快。(2)控制对象与参数众多C辊道电机调速控制系统控制对象为C1与C3辊道30台辊道电机，控制参数包括辊道电机的控制方式、转速、运行方向、供电电源、电机故障等。控制系统中所涉及的检测传感设备和驱动设备较多，控制逻辑较为复杂。(3)受其他设备的影响较多C辊道是加热炉区与粗轧机组之间的板坯运输辊道，在工作运行过程中不但要求各辊道电机之间的相互协调配合完成相应的电气连锁等一系列工作过程，还要求辊道电机的运行情况与加热炉、粗轧机组以及全热轧生产线的生产状况相配合，同时辊道电机的运行状况的优劣也都将影响到加热炉、粗轧机组以及全热轧生产线的工作情况。(4)与其他设备的之间的信息传递与信息共享的情况较多全套热连轧生产线控制系统是一个有机整体，各个部分之间是处于相互影响、相互制约又相互配合的工作运行状况。C辊道控制系统必须与上级控制系统以及其他设备控制器之间进行信息交换，实现信息共享。这一点在加热炉、运送辊道、粗轧机组