材料成形过程自动化课件

材料成形過程自動化

第1章緒論

1.1材料成形過程自動化的重要性和必要性1.2本課程的核心內容和特點1.3如何學好本課程1.4解決問題示例1.5中厚板工程介紹1.1金屬塑形加工學-軋製理論與工藝大力開發高精度軋製技術；（高精度化）以物理冶金理論為基礎，加強控制軋製和控制冷卻研究和應用，提高產品的冶金品質，擴大品種；（組織和性能）大力推廣連鑄連軋工藝及短流程軋製技術；（新工藝）軋製過程連續化的新進展-無頭軋製技術；（連續化）採用柔性化的軋製技術；（自由化）軋製過程的自動控制和智能控制；深加工現代軋製工藝技術的特點和發展趨勢：1.1本學科（材料成型與控制工程）特點以材料加工力學、金屬學、摩擦學為理論基礎，軋製工藝學；軋製過程賦予金屬一定的尺寸和形狀；精確化（高精度化）、高速化、連續化，與自動化學科的結合；軋製過程賦予金屬一定的組織和性能；控制軋製和控制冷卻；溫度（加熱冷卻）、變形、組織（演變）、性能；與材料學科的結合；1.1本課程的重要性和必要性本課程歷史沿革授課年級第學期課程名稱學時類型“檢測技術”200097級7壓力加工自動化32考查單獨200198級6成形過程控制及自動化40考試單獨200299級7材料成形過程自動化60考試併入1.1本課程的重要性和必要性工藝技術人員為什麼要學習自動化知識？材料成形過程更加連續化、高速化、大型化、自動化；用戶對產品品質要求更高、更苛刻；過程和控制、工藝和自動化聯繫越來越緊密；強烈需要複合型人才掌握複合型知識和技術；1.2本課程的核心內容和特點工藝：材料成形理論與工藝（型、棒線，板、帶，管），控制軋製與控制冷卻，金屬學與熱處理設備：機械設備（軋機輥道等），動力設備（電力拖動和液壓傳動），加熱和冷卻設備自動化：關鍵工藝參數和工藝過程的控制，以保證工藝路線的實現；1.2本課程的核心內容和特點需要解決問題：效益，品種，品質，成本，產量品種是有無的問題品質是好壞的問題成本是盈虧的問題產量是快慢的問題效益是最終的問題工藝是龍頭，設備是基礎，自動化是保證；1.2本課程的核心內容和特點檢測技術驅動：液壓和電氣傳動（位置/壓力）關鍵工藝參數和工藝過程的控制厚度、張力、溫度、寬度、板凸度和平直度（板形）、平面形狀、側彎、頭部翹曲；1.3如何學好本課程正確認識，多學習專業相關知識抓住核心，工藝-設備-自動化相結合聽課和閱讀相結合，多看書和文獻與教師密切配合，多思考多問1.4示例1-中厚板平面形狀控制工藝問題提出：中厚板軋製過程通常採用固定尺寸的坯料生產不同寬度和不同厚度的鋼板，通常採用縱-橫-縱或橫-縱軋製方式，由於鋼板頭尾與中部在軋輥中的流動不一致，成品形狀並不是矩形。為提高成材率，減少切損，能否實現產品近矩形化？成材率損失組成1.4示例1-中厚板平面形狀控制不同的展寬和延伸得到鋼板最終形狀不同，平面形狀控制是使最終產品矩形化，減小軋件的切頭尾和切邊損失，從而提高成材率的有效方法。基本思想：對軋製終了的鋼板平面形狀進行定量預測，依據“體積不變原理”換算後，在成形階段和展寬階段最末道次上進行厚度調整，改善最終的矩形度。1.4示例1-中厚板平面形狀控制1.4示例1-中厚板平面形狀控制實現以上功能的控制要點：根據不同產品的展寬比和延伸比計算板坯的帶載壓下形狀（數學模型）根據軋製速度校核軋機液壓缸帶載壓下速度是否滿足要求（設備條件，在1m/s軋製速度下，液壓壓下速度>20mm/s）平面形狀控制模型計算結果設定（與基礎自動化系統通訊）鋼板在輥縫中的微跟蹤精度，要求液壓缸壓下與抬起對稱；液壓缸位置控制系統的動態特性（基礎自動化系統控制演算法，設定與回饋跟隨情況）1.4示例1-中厚板平面形狀控制僅頭尾形狀控制一項可提高成材率1%以上，按中厚板廠年產120萬噸計算，可直接帶來1.2萬噸的效益。液壓缸油柱跟隨情況1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制問題提出：鋼板咬入時由於一些不穩定因素的影響，常常發生頭部上翹或下扣的情況，上翹過大會損傷軋機、影響冷卻和矯直；下扣過大會損害輥道壽命，常見的影響因素包括：鋼板上下表面溫度差異下工作輥標高與軋製中心线不一致上下輥尺寸不一致其他設備因素等實際生產過程要求鋼板頭部最佳狀態為微翹頭，如何做到？1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制控制手段：鋼板的頭部彎曲狀態可以通過咬鋼時對上下工作輥的轉速進行控制，即“雪橇軋製”，但首先要找到上下輥速差與頭部彎曲之間的關係。1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制利用有限元軟體進行數值模擬：初始條件：入口厚度：10mm-150mm壓下率：5%-30%上下輥速差：1.0-1.2模擬結果：軋出1m處頭部高度1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制對數值模擬計算的離散化結果進行擬合處理，可採用多種方法，下圖為利用模糊神經網路訓練，建立輸入與輸出之間的關係。H=20mmH=40mm1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制通過對鋼板頭部彎曲的人工回饋和所需的設定值，在擬合的關係中找到所需的輥速差設定，輸出至主電機實現頭部彎曲的雪橇控制。1.4示例2-鋼板頭部翹曲控制實現以上功能的控制要點：擬合得到上下輥速差與鋼板頭部彎曲之間關係（數學模型）上下輥主電機否滿足雪橇控制要求（設備條件，電流不能超過限幅）根據頭部彎曲回饋計算輥速差設定（通訊傳遞數據）咬鋼時控制主電機轉速，實現“雪橇”控制（基礎自動化系統實現）1.5中厚板工程介紹-首鋼3340mm

時間：1998年，99年10月12－21日，中修10日，恢復生產專案：首鋼中板廠3340mm精軋機液壓AGC的改造專案

技術特點：投資較少，多項專有技術，產品精度達到國內領先水準成果：2001年中國冶金科學技術二等獎和2002年北京市科技進步二等獎1.5中厚板工程介紹-首鋼3500mm時間：2000年，2001年，2002年10月10日－2003年1月14日，98天專案：首鋼3500mm中厚板四輥精軋機液壓AGC及控軋、控冷自動化控制系統

國家十五攻關專案：首鋼3500mm中厚板軋機核心軋製技術和關鍵設備研製背景：當時國內共有27套中厚板軋機，除酒泉鋼廠一套為全部引進外，其餘26套大多是60～70年代的水準；裝備水準低：軋製力小，無法實現控制軋製；無軋後冷卻系統，無法實現控制冷卻；自動化程度低：不能實現全過程控制；產品品質差：無論從產品的尺寸公差還是品種品質，均遠遠不能滿足國民經濟發展的需要；通過引進、消化、吸收、改造，已經積累了相當的技術和經驗；國家從行業的全局出發，從具備的條件和國家發展需要出發，決定支持中厚板軋機核心軋製技術和關鍵設備研製的國產化1.5中厚板工程介紹-首鋼3500mm首鋼3500裝備的中國之最液壓缸：直徑1450mm壓下速度29mm/s牌坊單側重325噸高度：13.320m7000kW×2交流調速軋製力：70400kN軋機剛度：10700kN/mm最完備的控制冷卻系統1.5中厚板工程介紹-首鋼3500mm2004年冶金科學技術獎一等獎

2005年國家科技進步獎二等獎1.5中厚板工程介紹-唐鋼3500mm軋機1.5中厚板工程介紹南鋼中板技術改造工程2500四輥精軋機液壓AGC及控軋、控冷自動化控制系統，2001營口中板廠技術改造工程四輥精軋機液壓AGC系統，2002河北文豐3000mm中厚板精軋機液壓AGC和軋後冷卻控制系統，2004河北普陽鋼鐵有限公司3500mm中厚板軋鋼工程HAGC系統，2006邯鄲鋼鐵股份有限公司3500mm中厚板工程HAGC控制系統，2006唐山中厚板材有限公司3500mm中厚板軋鋼生產線自動化控制系統，2006河北敬業集團3000mm中厚板軋線自動化控制系統，2007福建三鋼3000mm中板軋鋼工程自動化控制系統，2007江陰長達2800mm中板軋機HAGC控制系統，2007重鋼集團環保搬遷4100mm寬厚板工程AGC、AWC、過程自動化系統，2007武鋼熱軋總廠中厚軋板分廠技術改造工程主軋線自動化系統，2010首秦4300mm中厚板軋機二級模型控制技術開發，2012福建三鋼3000mm中板平面形狀控制和自動化系統技術開發，2013唐山中厚板雙機架AGC系統及平面形狀開發，20151.5中厚板工程介紹-控制系統分級電腦技術和網路技術的發展，使自動化控制系統規模更大、應用更廣；包括控制自動化和管理自動化；一般分為4級，目前尚無絕對的一定的分級標準，根據行業不同、企業規模不同以及管理者的管理理念不同，系統分級並不統一。分級控制特點4—企業資源計畫（ERP）3—製造執行系統（MES）2—過程控制級（PCS）1—基礎自動化級（BA）0—檢測驅動級1.5中厚板工程介紹-控制系統分級具體內容4ERP全稱EnterpriseResourcesPlanning，即企業資源計畫，其核心內容是計畫（Planning）。

3MES製造執行系統（ManufacturingExecutionSystemAssociation）生產控制級（區域管理）：各工序之間的生產協調、物流管理、坯料和成品庫的管理等；2過程控制級PCS：核心是基於模型的設定計算，圍繞這個核心包括初始數據輸入、跟蹤、模型優化和自適應等；1基礎自動化級：PLC和DCS系統，邏輯順序和閉環控制系統；0檢測驅動級：現場各種信號的檢測和各種信號的執行；第2章材料成形過程電腦控制系統2.1控制系統的組成2.2控制系統的基本要求2.3控制系統的分級和基本原理2.4系統功能簡介2.1控制系統的組成涵蓋內容：被控對象（傳遞函數常微分方程高階）被控量檢測環節執行變數、干擾量給定值比較環節控制器、調節器

自動控制系統基本包括以下幾個部分：被控對象、被控量、干擾量、檢測環節、給定量、比較環節、控制器。給定環節、檢測環節、比較環節、調節器和執行結構組合在一起，構成控制系統，目的是對被動量進行控制。2.1控制系統的組成系統微分方程描述m左右皆作傅立葉變換就得到其頻響函數將二階系統系統傳遞函數2.2控制系統的基本要求1、穩定性2、快速回應性3、穩態靜差2.2控制系統的基本要求經典控制理論在複域（特別是頻域）內利用傳遞函數（或頻率特性）來研究與解決－單輸入單輸出，線性、定常系統的穩定性、回應快速性與回應準確性問題；常微分方程描述的對象特性；

閉環回饋動態2.2控制系統的基本要求現代控制理論主要是在時域內利用狀態空間分析和綜合的方法來研究與解決－多輸入多輸出系統的最優化控制問題；高階常微分方程轉化為一階微分方程組，用以描述系統的動態過程，即狀態空間法。可以解決多輸入多輸出問題，系統既可以是線性的、定常的，也可以是非線性的、時變的。2.2控制系統的基本要求智能控制理論研究和模擬人類智能活動及其控制與資訊傳遞過程的規律，研製具有某些仿人智能的工程控制與資訊處理系統；為了解決精確性與複雜性的矛盾，出現了模糊數學和模糊理論；人具有運用模糊概念的能力，人腦的重要特點就是能對模糊事物進行識別和判決。2.2控制系統的基本要求控制分類：回饋控制最優控制隨機控制，或稱為試探控制，對於一個可能性空間很大的控制對象，只要選擇速度快，可採用隨機控制自適應控制，能修正自己的特性以適應對象和擾動的動態特性的變化自組織（自學習）控制，根據環境變化和運行經驗來改變自身結構和行為參數進行控制

智能控制2.3控制系統的分級和基本原理4企業資源計畫（ERP）..公司級3製造執行系統（MES）..車間（廠）級2過程控制級（PCS）..生產線1基礎自動化級（BA）..設備0檢測驅動級2.3控制系統的分級和基本原理4ERP企業資源計畫(EnterpriseResourcesPlanning)

四級系統(L4級)，企業資源計畫系統(ERP)是整合企業管理理念、業務流程、基礎數據、人力物力、電腦硬體和軟體於一體的企業資源管理系統;主要實現銷售與分銷售、物料管理、生產計畫管理、財務管理、成本控制、品質管理、設備管理、人力資源管理，以及企業生產經營各項數據、指標的統計分析。2.3控制系統的分級和基本原理3MES製造執行系統(ManufacturingExecutionSystem)位於上層計畫管理系統與底層工業控制之間的、面向車間層的管理資訊系統。MES為操作人員、管理人員提供計畫的執行、跟蹤以及所有資源（人、設備、物料、客戶需求等方面）的當前狀態資訊。

MES能通過資訊傳遞，對從訂單下達到產品完成整個的生產過程進行優化管理。當工廠裏面有即時事件發生時，MES能對此及時做出反應、報告，並用當前的準確數據對它們進行指導和處理。2.3控制系統的分級和基本原理三級系統(L3級)，製造執行系統(MES)屬於生產車間級的管理資訊系統，是生產與計畫之間的資訊“集線器”，是四級企業資源計畫系統和二級過程自動化控制系統之間的“中間處理器”。主要實現原料管理、生產訂單處理、工序詳細調度、資源分配和狀態管理、生產單元分配、過程管理、人力資源管理、維護管理、品質管理、文檔控制、產品跟蹤和產品清單管理、性能分析和生產實績數據採集。一般由區域管理電腦系統完成線上作業計畫和生產調度管理、品質跟蹤控制等功能。3MES製造執行系統(ManufacturingExecutionSystem)2.3控制系統的分級和基本原理2PCS過程控制級（ProcessControlSystem）主要功能：實現控制過程設定與優化核心：基於模型的設定計算功能：初始數據輸入(PDI)、跟蹤、模型優化和自適應等2.3控制系統的分級和基本原理2PCS過程控制級（ProcessControlSystem）過程自動化控制系統，一般稱為二級自動化控制系統(L2級)。它是提高產品品質、保證生產過程優化控制的重要環節，主要實現控制功能設定計算、過程監視、區域跟蹤等，並將最終設定的計算結果傳遞給基礎自動化具體執行。另外，過程控制系統還具備數據通訊、實測數據處理、數據管理、跟蹤管理等為設定計算服務的功能以及人機介面輸出、工藝數據報表、記錄等為生產過程服務的功能。設定計算功能是過程控制系統的核心，以軋製過程的數學模型為基礎，通過軋製負荷分配計算、板形控制參數計算和平面形狀控制參數計算來保證軋機實現高精度厚度控制、板形控制以及平面形狀控制，並通過模型自學習來提高數學模型的精度。2.3控制系統的分級和基本原理2.3控制系統的分級和基本原理2.3控制系統的分級和基本原理2.3控制系統的分級和基本原理2.3控制系統的分級和基本原理1BA基礎自動化級(BasicAutomation)

設備控制級邏輯控制、順序控制、狀態監視和操作控制；位置自動控制系統；張力控制系統；厚度、寬度、板形、溫度等自動控制；PLC和DCS系統，邏輯順序和閉環控制系統；2.3控制系統的分級和基本原理1BA基礎自動化級(BasicAutomation)基礎自動化系統，一般稱為一級自動化系統(L1級)。承擔生產工藝參數的計量檢測和設備控制功能。它從過程控制系統接受過程控制指令，從零級檢測系統採集並處理過程信號，並向零級設備驅動系統發出控制信號，實現單體設備以及多個設備的安全、有序、高精度的控制運轉，以保證生產過程的順利進行。基礎自動化系統一般由可編程控制器PLC組成，實現順序控制、邏輯控制、設備控制和品質控制。其中，順序控制和邏輯控制是指輥道的運轉控制、功能連鎖、功能執行、停止控制等；設備控制是指基礎自動化接收來自過程控制系統的各項設定值或人機介面輸入的設定值(輥縫、速度、彎輥力等)，控制執行機構；品質控制是指具體執行厚度控制、板形控制、平面形狀控制等。另外，基礎自動化還要實現生產數據的採集和處理、故障的診斷和報警、數據通訊等輔助功能。2.3控制系統的分級和基本原理2.3控制系統的分級和基本原理0檢測驅動級：現場各種信號的檢測和各種信號的執行信號分為以下三類（接在PLC的輸入輸出範本上）模擬量：AI/AO，電壓/電流數字量（開關量）：DI/DO，電壓脈衝量：脈衝輸入和輸出，增量/絕對值編碼器2.3控制系統的分級和基本原理0檢測驅動級設備驅動和過程檢測系統，一般稱為自動控制系統的零級(L0級)。包括各種類型的電氣傳動設備控制系統、液壓傳動設備控制系統以及各種類型的過程檢測儀錶和感測器，它居於整個自動化控制系統的最底層，分佈於生產過程的各個部位，與構成生產過程的各類裝置和設備緊緊聯繫在一起。在中厚板軋機自動化控制系統中，設備驅動和過程檢測系統包括：主傳動系統、輥道傳動系統、電動壓下傳動系統、液壓/潤滑泵站系統，以及各類重要的感測器和檢測儀錶，包括軋機本體上的壓頭、壓下螺絲位移感測器、液壓缸位移感測器、油壓感測器等，以及佈置在生產線上的測厚儀、測寬儀、紅外測溫儀、熱金屬檢測器等。2.3控制系統的分級和基本原理2.4系統功能简介過程自動化硬體：（1）伺服器：惠普PCServerDL580；（2）操作系統：WindowsServer2013；（3）模型開發：VisualStudio2012，C++封裝。基礎自動化硬體：（1）機架控制器：選用SIMATICTDC，完成高精度APC和AGC控制；（2）主令控制器：SIMATICS7-400PLC；（3）HMI組態軟體：WinCC；（4）通訊網絡：以太網、現場匯流排ProfibusDP。2.4系統功能简介-PLC系統1、S7系列PLC系統組成軋機控制系統常用S7-300，S7-400範本眾多，DI、DO、AI、AO、INC、AENC支持現場匯流排ProfibusDP、以太網易於遠程IO擴展使用STEP7組態工具進行組態與編程：支持LAD(梯形圖)、STL、SCL2.4系統功能简介-PLC系統2、硬體組態使用STEP7組態工具HWConfig進行組態分配各範本插槽位置，要求與實際訂貨號對應CPU中定時中斷(OB)時間設定DP範本組態以太網範本組態硬體組態編譯、存儲2.4系統功能简介-PLC系統3、ProfibusDP通訊一個主站與多個從站通訊，站與站之間通訊CPU範本一般自帶DP通訊端口專用DP通訊範本，CP343-5，CP443-5與其它PLC或設備通訊，速度ms級，即時與遠程IO連接，對CPU進行擴展，實現分佈式IO常見：現場遠程IO櫃，操作臺，主電機控制器，輥道變頻器組態時分配地址，程式中可直接使用可配置為MPI形式，程式監控與下載2.4系統功能简介-PLC系統4、以太網通訊支持Siemens的S7協議及標準的TCP/IP協議組態時配置IP地址支持與其它硬體之間使用標準的TCP/IP協議發送與接收數據一個PLC可建立多個網路連接可選擇CPU帶以太網端口的範本專用以太網範本，CP343-1，CP443-1支持程式監控與下載2.4系統功能简介-PLC系統5、變數的定義與使用組態時分配的地址I，Q，如I0.0，I10.5，Q3.7，Q5.6IW，QW，如IW100，IW102，QW200，QW202記憶體變數M，布爾型，如M0.0，M10.1MW，整形，如mw100,mw102MD，浮點型或整形，如MD1000記憶體變數使用前最好在符號表中進行定義，包括名稱、類型及對應的地址DB中定義變數dbx，布爾型，如db100.dbx0.0，db100.dbx20.5dbw，整形，如db100.dbw200，db100.dbw102dbd,浮點型，如db200.dbd12，db200.dbd362.4系統功能简介-PLC系統6、函數FC與FB系統自帶一些功能塊SFC、SFB、FC、FB自定義功能塊FC、FB每個FB在調用時對應一個DB，此DB中數據在FB中直接訪問（不需要DB名稱）FC、FB中常見使用LAD（梯形圖）、STL、SCL（高級語言）編寫FC、FB本身不執行，完成後必須被OB直接或間接調用FC、FB支持輸入/輸出參數定義2.4系統功能简介-PLC系統7、中斷調用模式中斷時間在組態時設定OB1特殊，大部分程式均放在OB1中調用，OB1按順序從前至後依次執行其他的OB由系統按中斷時間或觸發調用，如OB35，OB36，OB37等OB1優先順序最低，需要等待其他OB執行完成再繼續執行如果FC或FB運行佔用時間超出了OB定義時間，PLC將崩潰2.4系統功能簡介-PLC系統8、示例在允許條件下，鋼板溫度超過500度打開噴水閥門，也可以手動開啟。DI數字量輸入範本：允許檢測I0.0，手動開啟檢測：I0.1DO數字量輸出範本：閥門打開輸出：Q0.0AI模擬量輸入範本：鋼板溫度測量：IW20溫度測量值4-20mA，檢測得到0-27648，對應0-1000度，500度對應讀數138242.4系統功能簡介-支撐平臺

過程控制系統支撐平臺規範整個過程電腦數學模型的數據流、模型間通訊機制以及模型開發的結構設計。

功能涵蓋以下方面：進程與線程消息機制共用記憶體，數據傳遞進程間通訊機制數據管理日誌2.4系統功能簡介-支撐平臺Siemens中厚板過程電腦模型結構介面進程控制進程非控制進程SUBSYS軟體包C語言庫:ACE+TAO使用CORBA介面模型C語言開發2.4系統功能簡介-支撐平臺RAL平臺，基於通訊與模型相分離的兩層進程結構2.4系統功能簡介-支撐平臺簡化的過程控制結構2.4系統功能簡介-基礎自動化入爐軋件跟蹤軋件運送爐前定位粗軋鋼坯展寬控制平面形狀控制主機控制輥道控制推床對中控制精軋鋼坯溫度控制APC控制AGC控制板形控制主機/輥道/推床控制中厚板軋機基礎自動化核心功能：（1）電液快速擺輥縫技術：節省道次輥縫切換時間；（2）軋機自動調零與剛度測試：軋機彈跳模型參數整定；（3）軋件微跟蹤：維護軋線軋件佇列，跟蹤每塊軋件的具體位置；（4）軋件水準自動運送控制：按工藝要求實現軋件的調度與運送；（5）軋件柔性待溫控制：盡可能利用待溫區長度，待溫更多軋件；（6）自動軋鋼控制：自動規程、自動軋製，減少干預；（7）模擬軋鋼技術：測試系統邏輯、檢測設備狀態。2.4系統功能簡介-微跟蹤軋件微跟蹤技術是鋼板自動運送、自動軋製的前提條件。跟蹤資訊：軋件頭部位置；軋件長度、寬度和厚度資訊；軋件在佇列中所處狀態。微跟蹤方法：對熱區建立軋件跟蹤管理佇列；利用輥道速度計算軋件的位置；利用軋線儀錶修正軋件位置；跟蹤軋製規程的變化跟蹤軋件尺寸變化；根據佇列中軋件位置關係進行校驗修正。2.4系統功能简介-推床系統特點：常見結構：操作側與傳動側獨立，各採用一比例閥控制，通過電氣方式同步；對中控制：檢測兩側位置偏差，通過PI控制器對比例閥施調整，保證推床在夾緊、打開過程中對稱軋製線，減少側彎的發生。推床打開與夾緊時偏差變化情況2.4系統功能简介-主電機主電機功能：（1）基於ProfibusDP現場匯流排與PLC通訊，設定速度；（2）鋼板頭部咬入時通過設定上、下輥速度差實現雪橇軋製；（3）按照不同厚度規格制定速度制度，包括咬鋼、穩定軋製和拋鋼速度；（4）軋製過程中，根據鋼板長度，軋機前後輥道速度隨動主機。速度制度：低速咬鋼高速軋製低速拋鋼雪橇參數：輥速差投入時間2.4系統功能简介-溫度預測溫度線上預測：（1）基於PLC計算軋線佇列中每塊鋼板溫度變化；（2）通過關鍵測溫點時對溫度計算誤差進行修正；（3）即時查看軋件溫度分佈；（4）預測值變化平滑穩定，彌補了現場溫度測量誤差對模型設定精度的影響。計算方法：採用一維顯式有限差分公式佇列中軋件每100ms計算一次熱物性參數基於碳含量和溫度通過插值求解2.4系統功能简介-均勻冷卻控制輥道微加速控制，長度方向均勻性控制

利用輥道速度的連續變化，採用輥道微加速控制消除鋼板長度方向的整體溫度梯度，防止出現控制結果的波動2.4系統功能简介-均勻冷卻控制邊部遮蔽控制，寬度方向均勻性控制

遮擋寬度方向鋼板兩側的冷卻水，減少邊部熱量損失，使鋼板寬度方向溫度分佈更加均勻。2.1軋鋼設備組成3.1軋機相关设备組成3.1軋機相關設備组成工作輥-四列圓錐棍子軸承支撐輥-油膜軸承3.2位置控制基本概念位置自動控制

——在指定時刻將被控對象的位置自動地控制到預先給定的目標值上，使控制後的位置與目標位置之差保持在允許的偏差範圍之內的控制，通常簡稱為APC（Automatic

position

control）。3.2位置控制基本概念APC在軋製控制中的應用：加熱段：如爐前鋼坯定位、推鋼機行程控制、出鋼機行程控制。軋製段：如立輥開口度設定、推床開口度設定、軋機APC等。其他：如夾送輥輥縫設定、助卷輥輥縫設定等

在軋製過程中，是指以被控對象的位置為被控量進行定位或隨動控制的系統。主要包括兩大類：一類是電機作為執行機構，對拖動物體進行定位控制；一類是液壓缸作為執行機構，對液壓缸活塞位置進行隨動控制；3.2位置控制基本概念APC閉環控制系統基本構成：被控對象執行機構D/A轉換控制系統位置設定+-檢測裝置A/D轉換3.3電動位置自動控制3.3電動位置自動控制MTS:磁致伸縮位移感測器

量程：25~7600mm

解析度：1μm，2μm，5μm，10μm

線性度：小於±0.01%

重複性：小於±0.001%

溫度係數：小於15ppm/°C

滯後：小於4μm，典型2μm

工作環境溫度：-40~75ºC

工作環境相對濕度：90%無凝結防護等級：IP67

供電：DC24，100mA3.3電動位置自動控制感測器安裝16020

150

138

40感測器磁環感測器導線小頂罩大頂罩壓下箱體上蓋頂帽感測器10

150磁環滑動機構3.3電動位置自動控制電動位置檢測3.3電動位置自動控制理想定位過程運動系統，包括電動機及其負載的品質、摩擦和阻尼；運動系統的動態特性隨時間、環境、整定值、位置的變化；減速點時間上的精確性過高，難以實現；首先以最大允許加速度加速到最大速度；維持最大速度直到一定的位置偏差；以最大減速度減速到0，且位置差為0。理想定位過程存在問題提前進入減速段；速度設定值與位置偏差對應；設置死區修正3.3電動位置自動控制

電動壓下APC控制基本要求：電動機轉矩不得超過電動機和機械系統的最大允許轉矩——安全啟動能在最短時間裏完成定位動作——速度快定位餘差小——精度高在控制過程中不應產生超調現象，並且系統應穩定——無反復調節為了滿足上述要求，必須按最佳控制曲線來進行控制。3.3電動位置自動控制速度整定曲線速度給定信號與位置偏差（設定值與實際值之差）之間的關係曲線，常用折線代替。x軸-位置偏差，ZE-死區，Vcrawl-爬行速度3.3電動位置自動控制壓下電機定位曲線：

斜線、折線、二次曲線等定位曲線要求：

定位精度高、定位速度快，無回調影響定位精度因素：

死區長度越小精度越高爬行速度小，不易超調影響定位速度因素：

調速區加速度越大，定位速度越快3.3電動位置自動控制由電機驅動的被控對象，存在有齒隙，如減速齒輪傳動中、位置檢測環節（如自整角機發信機）中的被控對象是通過齒輪箱與電動機相連。為了消除間隙對位置設定精度的影響，位置自動控制系統在對某些控制回路（如帶鋼熱連軋機的出鋼機的控制、壓下位置設定、立輥開口度設定、側導板開口度設定等）設定時必須保證設備按單方向進行。方法是：不論位置設定值是在當時實際位置的前方還是後方，電腦總是使電動機最後停止前的轉向為某一規定方向。例如規定某方向為正向，那麼如果位置設定值在當時實際位置的後方，然後再正轉，調到所要求的位置上。這樣就保證了設備在任何情況下，都能在固定的運動方向上停車，從而消除了間隙對位置設定精度的影響。提高精度的可靠性3.4液壓位置自動控制數字，增量型，解析度為1

mSONY磁尺3.4液壓位置自動控制系統組成1、被控對象：液壓缸（軋機）2、執行機構：伺服閥3、檢測裝置：位置、油壓、壓力檢測4、控制系統：電腦控制系統3.4液壓位置自動控制系統特點電動：頻響1-2Hz,加速度:2mm/s2,上升時間:400ms,定位0.1mm；液壓：頻響10-20Hz,加速度:500mm/s2,上升時間:30ms,定位0.005mm。3.4液壓位置自動控制3.4液壓位置自動控制液壓缸尺寸確定根據最大軋製力：F=74000KN，油缸最大壓力：P=22MPa計算伺服缸活塞面積：A=F/P=（74/2）/22=1.6818（平方米）計算油缸直徑：D=1.463m取油缸直徑：D=1450mm直徑（截面積）和壓力的矛盾和協調；位移感測器中心安裝和對角安裝；液壓缸的行程保護；注意問題3.4液壓位置自動控制伺服閥結構P口：油源壓力；T口：油箱壓力（0壓力），Y口洩漏油口；A口：液壓缸無杆腔；B口：封閉；三位四（三）通電液伺服閥；節流口面積與控制電流成正比；3.4液壓位置自動控制液壓缸結構液壓推上液壓壓下軋機改造一般採用液壓壓下，壓下螺絲截短，牌坊銑薄；液壓推上可以方便調整軋製線，油柱調整範圍不能太大；液壓推上不易損壞，但也不易維護。優缺點液壓缸移動速度一般情況：5mm/s；特殊情況：25mm/s，帶載壓下，LP板軋製，平面形狀控制3.4液壓位置自動控制伺服閥的流量要受控制電流和閥兩側壓力差的共同影響，具有變增益特性；流量非線性補償分上下運動兩種情形，設Ps為油源壓力，Pc為液壓缸內油壓，則：

液壓缸上行：液壓缸下行：變增益係數作如下整定：,為液壓缸油源壓力這樣，伺服閥流量與伺服閥電流成線性關係，可以通過程式對其進行精確的控制。

液壓缸的變增益控制3.4液壓位置自動控制液壓缸APC控制(PI)連續形式PID控制器：離散形式PID控制器：其中e(t)、e(k)為誤差（設定值與實際值之差）3.4液壓位置自動控制液壓缸設定值與回饋值3.5輥縫計算3.5輥縫計算壓下電機：被控量：壓下電機轉速（ProfibusDP通訊或硬線），離合器開閉，抱閘回饋：壓下螺絲位置控制演算法：速度整定曲線液壓缸：被控量：伺服閥（-10mA—10mA對應-100%—100%）回饋：油柱高度控制演算法：PID3.5輥縫計算快速擺輥縫控制擺輥縫前，液壓缸油柱基准值設為一固定值，如10mm；根據當前輥縫設定值和液壓缸基準值計算電動壓下基準值；開始擺輥縫，液壓缸和電動壓下系統分別按照基準值擺輥縫；電動到位後，停止電動壓下，由當前道次輥縫設定值和電動實際值計算液壓缸基準值；液壓缸按照新計算的基準值擺輥縫；液壓缸到位後，擺輥縫完畢；精軋機末3道次輥縫差<δ（如12mm），直接使用液壓缸擺輥縫。原則：大行程使用壓下電機，小行程使用液壓缸，保證擺輥縫速度和精度4.1厚度控制簡介厚度控制重要性厚度是軋製成品基本的和重要的技術指標；隨著鋼板用戶連續化自動化作業水準的快速發展，和不斷追求節能降耗控制成本提高企業競爭力的需要，厚度指標越來越受到重視；厚度自動控制（AutomaticGaugeCongtrol，簡稱AGC)。厚度控制發展厚度自動控制系統的基本組成：厚度、輥縫、速度等檢測環節、傳動和壓下執行機構、調節控制系統、控制模型、軋機及其輔助設備等。

軋製理論、自動控制理論、電腦技術、液壓技術、傳感檢測技術、軋機設計製造技術等相關學科理論和技術的發展，有利地推動了厚度自動控制理論和技術的發展及厚度控制精度的提高。4.1厚度控制簡介厚度控制的發展，具有里程碑意義的關鍵技術厚度控制發展1953年R.B.Sims發明利用軋機彈性變形、軋製力以及壓下螺絲位置計算出所軋帶材的厚度方法；1955年冷軋機上開始使用AGC；1958年在熱連軋機上開始使用AGC；1967年以前採用的是模擬式AGC；1969年在BSCDalzell廠液壓AGC被投入商業應用；1976年在日本板材軋機上首次成功應用絕對值AGC。厚度計模型的提出、液壓壓下系統的應用、電腦控制、厚度、壓力、線速度等重要感測器的研製成功、現代控制理論和智能控制理論的應用等。液壓壓下系統和電腦控制技術成為厚度自動控制歷史上最重要的具有劃時代意義的技術。4.1厚度控制簡介厚度控制的發展，具有里程碑意義的關鍵技術厚度控制發展1953年R.B.Sims發明利用軋機彈性變形、軋製力以及壓下螺絲位置計算出所軋帶材的厚度方法；1955年冷軋機上開始使用AGC；1958年在熱連軋機上開始使用AGC；1967年以前採用的是模擬式AGC；1969年在BSCDalzell廠液壓AGC被投入商業應用；1976年在日本板材軋機上首次成功應用絕對值AGC。厚度計模型的提出、液壓壓下系統的應用、電腦控制、厚度、壓力、線速度等重要感測器的研製成功、現代控制理論和智能控制理論的應用等。液壓壓下系統和電腦控制技術成為厚度自動控制歷史上最重要的具有劃時代意義的技術。4.2軋機彈跳方程軋機彈跳的概念

軋製過程中，軋輥對軋件施加的軋製力使軋件發生塑性變形，使軋件從入口厚度H壓薄到出口厚度h；與此同時，軋件也給軋輥以大小相等、方向相反的反作用力，這個反作用力經由軋輥、軸承傳到壓下螺絲、液壓缸和牌坊上，受力部件均會發生一定的彈性變形，這些部件彈性變形的累計結果都反映在軋輥的輥縫上，使軋製前的軋機空載輥縫由S增大為軋製時的有載輥縫h。軋機的這種在軋製力作用下輥縫增大的現象，稱為軋機彈跳（也稱輥跳）。軋件厚度比空載輥縫大；軋製過程中軋製力變化引起厚度波動。4.2軋機彈跳方程彈跳方程

如果忽略軋件離開軋輥後微小的彈性恢復，軋件出口厚度就等於軋機有載輥縫。軋機有載輥縫，在空載輥縫的基礎上，隨著軋製力的增大而增大。有載輥縫、空載輥縫和軋製力三者之間的關係可以表示為：

h-S=f(P)

式中：

h—有載輥縫(等於軋件出口厚度)，mm；

S—空載輥縫，mm；

P—軋製力，kN；

(h-S)—軋機彈性變形量，mm；

f(P)—軋機彈性變形量對軋製力的函數關係；彈跳方程的重要性

軋機彈跳方程是進行軋機空載初始輥縫設定和厚度自動控制的根本依據，其精度對於軋製成品的同板差和異板差都有決定性的影響。4.2軋機彈跳方程輥縫計算方法4.2軋機彈跳方程軋機彈跳曲線P—h坐標系上任意一條確定的軋機彈性曲線，其對應的實驗模型是，保持空載輥縫不變，即軋機的壓下螺絲和液壓缸均保持初始位置不變，在兩個工作輥中間放置一個壓力發生源（比如負載缸），不斷改變作用於兩工作輥間的壓力，同時記錄對應的有載輥縫值。理想測量情況4.2軋機彈跳方程軋輥壓靠時軋機受力分析，所包含變形：軋機牌坊立柱彈跳支承輥軸頭彎曲支撐輥與工作輥輥身彎曲（邊部與中部壓扁量不同造成，很小）工作輥之間壓扁、工作輥與支承輥之間壓扁4.2軋機彈跳方程軋機剛度測試：工作輥接觸，改變液壓油柱，記錄壓力與輥縫的變化剛度測試曲線測量步驟：控制壓下電機，工作輥靠近停止壓下電機逐步調整液壓缸油柱軋製力100t，200t，…5000t記錄不同軋製力下輥縫值利用公式擬合曲線得到軋機剛度參數剛度曲線中含有哪些彈性變形？4.2軋機彈跳方程軋鋼時軋機受力分析，所包含變形：軋機牌坊立柱彈跳支承輥軸頭彎曲支承輥與工作輥輥身彎曲（懸臂梁，工作輥與支撐輥壓扁量不同）支承輥與工作輥間壓扁，軋件與工作輥的壓扁4.2軋機彈跳方程軋機彈跳曲線彈性變形：軋機牌坊、軋輥在軋製過程中發生的彈性變形塑性變形：鋼坯在軋製過程中發生的塑性變形將輥系彈性變形與鋼坯塑性變形表示在一個坐標系中，橫軸為厚度變化，縱軸為軋製壓力S0—初始輥縫——軋機彈性變形H—入口厚度h—出口厚度4.2軋機彈跳方程軋機剛度概念

鋼板的實際軋出厚度h與預調輥縫值S0和軋機彈跳值ΔS之間的關係可用彈跳方程描述：h=S0+ΔS=S0+P/Km，由它所繪成的曲線稱為軋機彈性曲線。其斜率Km稱為軋機剛度，它表徵使軋機產生單位彈跳量所需的軋製力（kN/mm）。軋機剛度曲線在低壓力段由於設備間隙等原因呈非線性，隨著壓力的增大變為線性分佈。軋機清零使兩工作輥靠近產生一定壓力，進入線性段後，設定此時輥縫為零。考慮零點輥縫，實際厚度計算：h=S0+ΔS=S0+(P-P0)/Km4.2軋機彈跳方程塑性曲線說明

軋件塑性曲線與橫坐標軸的交點，對應於軋件軋前入口厚度H，當軋前入口厚度H變化時，相應於軋件塑性曲線平移到一個新的位置，而影響軋製力的其他因素發生變化時，包括軋件寬度B、摩擦係數μ、軋輥半徑R、軋製溫度T、前張力Th、後張力TH以及變形抗力σ等，對應於軋件塑性曲線的切線斜率發生了變化。摩擦係數μ越大、軋製溫度t越低、前張力Th或後張力TH越小、變形抗力σ越大，對應的軋件塑性曲線的切線斜率（塑性係數）就越大，使軋件產生單位壓下量所需的軋製力就越大。4.2軋機彈跳方程彈塑性曲線說明將軋機彈性曲線和軋件塑性曲線繪製於同一P—h坐標系上，就構成了彈塑性曲線，簡稱P—h圖；鋼板軋製過程既是軋件發生塑性變形的過程，又是軋機發生彈性變形的過程，二者同時發生；一方面，由於軋製力引起的軋機彈跳，使軋機從其空載輥縫S彈性變形為有載輥縫（等於軋出的軋件厚度）h，軋機的彈跳量等於（h-S）；另一方面，軋件在軋製力作用下，從其入口厚度H塑性變形到出口厚度h，產生了（H-h）的壓下量；軋機彈性曲線和軋件塑性曲線的交點，對應於軋件軋製時的狀態：軋製力和軋件出口厚度，軋機和軋件在此點達到平衡；交點處軋製力使軋機從空載輥縫經過彈性變形至此有載輥縫，使軋件從軋前入口厚度經過塑性變形至此出口厚度（出口厚度=有載輥縫）。4.2軋機彈跳方程鋼板厚度變化原因與特點變形抗力對出口厚度的影響溫度↑→變形抗力↓→軋製力↓→彈跳↓→鋼板厚度變薄↓4.2軋機彈跳方程鋼板厚度變化原因與特點來料厚度均對出口厚度影響入口厚度↓→壓下率↓→軋製力↓→彈跳↓→鋼板厚度變薄↓4.2軋機彈跳方程鋼板厚度變化原因與特點張力對出口厚度的影響張力↑→變形抗力↓→軋製力↓→彈跳↓→鋼板厚度變薄↓4.2軋機彈跳方程軋件厚度波動原因任何影響軋機彈性曲線和軋件塑性曲線的因素，都將影響兩曲線交點的位置，從而影響軋件出口厚度；影響空載輥縫的因素：壓下螺絲位置和液壓缸位置，軋輥偏心，軋輥磨損與熱膨脹，油膜軸承厚度，軋機震動等；影響軋機剛度因素：軋件寬度，軋製力，軋輥直徑變化；軋件入口厚度變化；影響軋件塑性剛度因素：軋製溫度，前後張力，摩擦係數，軋製速度，影響變形抗力的其他因素（如組織變化）；4.2軋機彈跳方程

根據軋機彈跳方程可知，軋製壓力、初始輥縫及油膜厚度等因素的變化將影響實際軋出厚度：

軋件因素

軋機剛度油膜厚度、軋輥偏心等厚度影響主要因素：溫度、軋製速度、來料縱向厚度波動4.3軋機剛度高精度計算軋機總剛度M：軋機牌坊彈性變形、輥系的彎曲變形。軋機剛度測試過程：全輥身壓靠，記錄不同的軋製力與輥縫之間的關係，得到剛度曲線，用曲線擬合。軋機剛度計算某3000mm軋機剛度測試過程輥縫與軋製力之間的關係操作側傳動側4.3軋機剛度高精度計算y=a0+a1*x+a2*x*xdy/dx=a1+2a2*xM=1/(a1+2a2*x)y=a0+a1*x^0.5+a2*x+a3*x^1.5+a4*x^2二次曲線擬合多次曲線擬合4.4厚度計算出口厚度影響因素初始輥縫軋機牌坊變形軋輥撓曲軋輥壓扁油膜厚度軋輥磨損軋輥熱膨脹以上厚度影響項只有輥縫可以利用感測器直接測量，其他影響項無法直接測量，需要根據軋製力、寬度、速度等參數進行計算。4.4厚度計算剛度測試數據中輥縫變化包括：軋機牌坊變形支承輥輥徑彎曲工作輥之間及工作輥與支承輥之間的彈性壓扁數據處理方法一：單獨計算支承輥輥徑彎曲、支承輥與工作輥壓扁及工作輥間壓扁，並在測量數據中刨除，得到的數據為軋機牌坊變形與軋製力之間的對應關係；實際軋鋼時計算牌坊變形+工作輥彎曲+輥間壓扁+工作輥與軋件壓扁數據處理方法二：將支承輥輥徑彎曲、壓扁及軋機牌坊變形與軋製力密切相關因素作為一個整體進行曲線回歸，得到這些變形與軋製力關係；實際軋鋼時計算以上變形+附加彎曲(P,width)-工作輥壓扁+輥件壓扁4.4厚度計算多次曲線擬合軋機剛度測試軋機工作輥直接接觸，不斷增加液壓缸油柱，記錄輥縫與軋製力關係4.4厚度計算方法一厚度計算軋件厚度=實際輥縫+牌坊立柱變形(P)+支承輥彎曲(P,width)*2+工作輥與支承輥之間壓扁*2+工作輥與軋件壓扁*2+軋輥磨損*2-軋輥熱凸度*2-油膜軸承厚度*2+ZPC（零點修正，測厚儀測量值與計算值偏差）在全輥身壓靠曲線中剔除軋輥彎曲與壓扁，只留下牌坊變形4.4厚度計算方法二厚度計算軋件厚度=輥縫+Y(全輥身壓靠時支承輥輥徑彎曲/輥間壓扁/牌坊變形)+軋輥附加彎曲補償(P,width)-工作輥間壓扁+工作輥與軋件壓扁*2+軋輥磨損*2-軋輥熱凸度*2-油膜軸承厚度*2+ZPC4.4厚度計算厚度計算公式示例：牌坊變形軋輥撓曲輥縫軋製時牌坊變形清零時牌坊變形軋製時軋輥撓曲清零時軋輥撓曲熱膨脹磨損零點修正4.4厚度計算軋輥壓扁（Hitchcock公式）軋輥磨損（離散化）工作輥與軋件磨損工作輥與支承輥磨損4.4厚度計算軋輥熱凸度計算將軋輥沿軸向等距離劃分為n片，沿徑向分為m層等截面積的圓環,採用二維有限差分方法計算軋輥溫度場。輥間接觸換熱軋輥、鋼板接觸換熱軋輥與冷卻液換熱軋輥與空氣換熱傳熱微分方程4.4厚度計算有限元模型求解壓扁與彎曲，驗證公式結果軋製力6000t支承輥彎曲4.4厚度計算有限元模型求解壓扁與彎曲，驗證公式結果軋製力6400t4.4厚度計算有限元模型求解壓扁與彎曲，驗證公式結果4.4厚度計算厚度計算不准確：軋製力變化時，計算厚度與測量值有偏差,分析原因？影響厚度主要因素是牌坊剛度和軋輥撓曲軋製寬板與軋製窄板比較偏差情況判斷兩種情況偏差相近，主要影響因素為牌坊剛度偏差相差很多，主要影響因素為軋輥撓曲計算誤差重新進行剛度測試，測量牌坊剛度查詢日誌中撓曲計算值，與有限元計算結果對比修正4.5中厚板AGC系統組成4.5中厚板AGC系統組成檢測元件：

壓下螺絲位移檢測，MTS液壓缸位移檢測，MTS，或SONY磁尺軋製壓力檢測，ABB、KELK液壓缸油壓檢測，HYDAC液壓缸伺服閥閥芯位置回饋，4mA~20mA-100%~+100%控制元件：

壓下電機，ProfibusDP網通訊伺服閥，-10mA~+10mA-100%~+100%4.5中厚板AGC系統組成AGC控制系統基本形式1、回饋式厚度控制系統（回饋式AGC）

測厚儀安裝在軋機出口側，測量出實際軋出厚度，與設定厚度值相比較，當有厚度偏差時，計算輥縫調節量，由執行機構進行調節，消除偏差。滯後的調節手段2、前饋式厚度控制系統（前饋式AGC）

測量軋機入口處軋件厚度，並與入口厚度H0比較，有厚度偏差時，計算為消除此偏差所需的輥縫調節量，當執行結構完成調節時，控制點正好到達輥縫處，消除厚差。超前控制，與回饋配合使用。3、厚度計式AGC（GM-AGC）

根據檢測軋製力、輥縫，由彈跳方程計算實際軋出厚度，比較與厚度設定值偏差，計算所需輥縫調節量，進行控制調節。克服滯後，對厚度模型要求較高。GM-AGC目前廣泛的應用在中厚板軋機生產過程中。4.5中厚板AGC系統組成回饋模型：4.5中厚板AGC系統組成回饋模型：

4.5中厚板AGC系統組成前饋模型：4.5中厚板AGC系統組成前饋模型：

4.5中厚板AGC系統組成GM-AGC模型：目標厚度：h0實際厚度：hact輥縫調節量：推導過程：4.6相對AGC與絕對AGCAGC控制模型相對值AGC：不論鋼板頭部是否符合目標值，都以頭部的實際厚度作為鎖定值，鋼板上的各點的厚度調整以鎖定厚度為基準。執行過程：咬鋼後延遲一段時間，讓過頭部厚度不穩定區；連續採集一段時間輥縫與軋製力數據，並計算平均值，作為鋼板的頭部鎖定值；按照AGC公式，依據鎖定值對鋼板的後續部分進行厚度控制。特點：保證頭部鎖定值精度；能夠保證同板差；頭部咬入衝擊，厚度變化大，即使輥縫設定正確也難以保證異板差。4.6相對AGC與絕對AGC絕對值AGC：依賴於厚度計模型，每道次均以設定的目標厚度為基準進行厚度控制；需要過程電腦提供目標厚度和預設定輥縫；能夠保證同板差和異板差。要求：開發出高精度厚度計模型；高精度數據的線上測量（軋製力、輥縫）；控制系統的快速回應。關鍵：高精度厚度計模型只要軋機彈性變形、軋輥彎曲變形計算精確，軋輥磨損和熱膨脹可依靠測厚儀或卡量修正。4.6相對AGC與絕對AGC關於絕對值絕對值AGC的關鍵是：高精度的軋機彈跳模型，切實考慮了各種補償的高精度的軋機彈跳方程，包括全輥身長空壓靠模型、軋件寬度的影響模型、軋輥的熱凸度和磨損模型、油膜軸承油膜厚度模型等。要求利用軋製力、輥縫數據通過模型計算的厚度與實際厚度誤差很小；過程電腦（二級）與基礎自動化採用的厚度計算模型相同，當絕對AGC投入時，過程電腦（二級）系統首先進行預計算，設定每道次初始輥縫，軋件咬鋼後的厚度調節由完全由基礎自動化來實現。每一道次軋製完成後，二級系統根據實際檢測的軋製力、輥縫等數據對後續道次進行修正計算，對後續道次的初始輥縫進行更新設定。理想情況：按照二級設定輥縫進行軋製，實際厚度正好等於設定厚度如果二級系統設定輥縫誤差大，由於系統回應，鋼板頭部厚度常會出現超差現象。4.6相對AGC與絕對AGC厚度控制實施方法：方法一，利用相對值AGC

厚度計模型嵌入過程電腦中，過程電腦提供預設定輥縫，要求軋機在使用預設定輥縫值軋製時，相對值AGC的鎖定厚度等於目標厚度。由於頭部衝擊造成厚度不穩定，控制難度大；方法二，利用絕對AGC

基礎自動化中和過程電腦使用一致的厚度計模型，過程電腦提供目標厚度和預設定輥縫，咬鋼後由基礎自動化比較目標厚度和實際厚度，進行厚度調節，保證實際厚度與目標厚度一致；

咬鋼過程中頭部厚度不穩定，方法一難於實現精確的厚度控制；4.6相對AGC與絕對AGC相對AGC：4.6相對AGC與絕對AGCP0——預報軋製力S0——預報軋製力——補償項h0——目標厚度絕對AGC：4.6相對AGC與絕對AGC絕對AGC：4.6相對AGC與絕對AGC4.6相對AGC與絕對AGC絕對AGC實現：基礎自動化L1與過程自動化L2共同配合L1與L2的厚度計算模型一致。L1即時計算牌坊立柱彈跳、軋輥壓扁、軋輥彎曲、油膜厚度（根據週期採集的軋製力、輥縫、軋製速度、軋件寬度）加上L2發送的軋輥磨損、軋輥熱膨脹和零點修正量（厚度修正量）即時計算軋件厚度；L2厚度計算模型包含以上所有厚度影響項，先按照道次厚度分配確定道次平均軋製力，進而確定輥縫。鋼坯軋製前，L2按照PDI數據進行預計算，分配各道次輥縫、設定厚度、軋製速度並同時把厚度修正量一起併發送給L1；L1按照L2發送的輥縫進行電-液擺輥縫控制，咬鋼後，L1根據計算厚度與設定厚度差值進行液壓油柱調整，實現厚度AGC控制；一道次軋製完成，L1發送平均軋製力和輥縫等數據至L2，L2進行軋輥磨損和熱膨脹計算和道次修正計算，改變後續道次輥縫設定，併發送給L1；所有道次軋製完成後，測厚儀數據發送給L2，由L2進行自學習計算，對軋輥磨損、熱膨脹等因素偏差進行學習，學習的厚度修正量用於下塊鋼。4.7AGC補償方法AGC系統補償壓下螺絲竄動油膜厚度補償軋件頭尾補償軋輥偏心補償4.7AGC補償方法——壓下螺絲竄動壓下螺絲竄動原因：主平衡力不夠，壓下螺絲有間隙，咬鋼後間隙變化影響鋼板厚度壓下螺絲本身的彈性變形軋製過程壓下MTS讀數變化壓下位置通過壓下MTS可以直接測量出來，咬鋼後使用液壓缸對壓下位置的改變進行補償。解決方法：4.7AGC補償方法——油膜厚度補償油膜厚度補償轉速↑(或軋製力↓)→油膜越厚↑→軋件越薄↓轉速↓(或軋製力↑)→油膜越薄↓→軋件越厚↑4.7AGC補償方法——油膜厚度補償油膜厚度補償軋製過程中，當加軋機速或減速時，支撐輥軸承的油膜將發生變化當軋製力變化時，油膜了也發生變化；轉速不變時，軋製力越大油膜越薄；軋製力不變時，轉速越大油膜越厚；為補償因油膜厚度變化對鋼板出口厚度產生的干擾，AGC系統利用不同軋製力下轉動速度和厚度構成的曲線來計算油膜厚度的變化V：軋機速度，mm/sP：單側壓力，kNa,b,c：模型參數4.7AGC補償方法——油膜厚度補償油膜厚度測量過程軋機速度設為1m/s，液壓位置不動，進行電動壓下，直至兩輥壓靠；兩輥壓靠後，液壓缸切換至壓力閉環，設定單側基準壓力為5000kN；逐步改變軋機速度至5m/s，同時記錄軋製力和輥縫；軋機速度到達5m/s後，恢復至1m/s，重複步驟2，逐步改變壓力閉環的基準壓力至20000kN；以上步驟完成後，將採集數據進行處理，擬合可求得參數a，b，c。某3000mm軋機油膜厚度變化4.7AGC補償方法——油膜厚度補償在軋機主傳動為10r/min的速度下進行空壓靠,分別在2000、4000、6000、8000、10000kN的壓力(單側平均壓力)下對輥縫讀數進行採樣並記錄。之後,分別在20、30、40、50、60、70、80r/min的速度下,重複上述過程,並記錄所採集的數據。4.7AGC補償方法——油膜厚度補償油膜厚度無法通過感測器測量軋製力越大，油膜越薄轉速越高，油膜越厚4.7AGC補償方法——油膜厚度補償令，，y為油膜厚度4.7AGC補償方法——頭尾補償鋼板頭尾補償―常規補償方法考慮鋼板頭尾由於散熱面積大，溫度相對較低，使得變形抗力增大，軋製後頭尾部厚厚偏厚補償方法：規程設定的頭尾補償量與補償長度按照三角形變化逐步疊加到輥縫設定值中，見下圖頭部補償：，當時；，當時。尾部補償：，當時；，當時。式中Staper——每一採樣週期的頭部/尾部補償量；

Lout——每一採樣週期的鋼板長度暫態值。4.7AGC補償方法——頭尾補償尾部補償問題：手動軋鋼時，拋鋼速度難於溫度控制，常常較快，尾部厚度變化劇烈，液壓系統壓下速度跟不上的厚度的變化。方法：根據中厚板軋機的可逆軋製規律，可在倒數第二道次對鋼板的頭部增加補償量，這樣在最後一道次頭尾互換時，尾部的厚度偏差已經事先被減小了，較小的厚度偏差可以得到更好的補償。

4.7AGC補償方法——偏心補償偏心補償軋輥偏心會干擾AGC系統對板厚的調節；壓力AGC本身無法消除偏心影響，相反會造成誤預報，誤調節，使厚度精度更加惡化；支撐輥的直徑較大，偏心影響嚴重，偏心補償主要針對於支承輥；從控制角度分為被動偏心補償和主動偏心補償方法。

4.7AGC補償方法——偏心補償被動偏心補償方法―浮動死區法目的是消除由軋輥偏心所引起的軋製力的週期性波動；死區的幅度被設定的比偏心週期分量振幅的正負峰值間幅值稍大一些。死區上下限隨著輸入信號的變化而上下浮動，但死區寬度始終不變。當輸入信號最大暫態值超過上一次的死區最大值時，則死區的最大值上移到新的最大值；當輸入信號最小暫態值低於上一次的死區最小值時，則死區的最小值下移到新的最小值；實際的軋製力為浮動死區的平均值。在沒有安裝偏心測量儀的中厚板軋機上通常採用的就是軋製力浮動死區法。4.7AGC補償方法——偏心補償主動偏心補償方法支承輥軸頭安裝絕對值編碼器（偏心編碼器）；在液壓缸位置或壓力閉環狀態，獲得與軋輥旋轉角度相對應的輥縫變化量，進而求出與軋輥旋轉角度相對應的偏心量；按軋輥位置將上下支承輥的偏心量組合，得到上、下支承輥總的偏心量；將偏心值送給AGC系統，控制油柱進行補償。

偏心量的求解方法有很多，常見的是採用傅裏葉分析法。4.7AGC補償方法——偏心補償4.8AGC控制效果AGC投入後軋製力與輥縫變化示意AGC投入後鋼板縱向厚度變化

4.8AGC控制效果4.8AGC控制效果5.1張力基本概念張力的產生

張力是由於在軋件長度方向上存在著速度差，使得軋件上不同部位處的金屬有相對位移而產生張應力，平均單位張力σ

乘以所作用的面積就是作用在軋件上的張力

T。5.1張力基本概念張力的特性1、基本關鍵字：彈性體，應力，應變，胡克定律；2、張力與長度的對等性，張力與兩點間（兩機架間）的金屬量的對等性；3、張力與速度差之間存在著積分關係：速度差為零，兩點間金屬量保持不變；速度差不為零，兩點間金屬量不斷在變化，張力在變化中（不恒定）；5.1張力基本概念連軋與張力1、軋件同時在幾架軋機上軋製並保持單位時間內通過各軋機體積相等（秒流量相等）的軋製稱為連軋；2、保證連軋過程正常進行的條件應是各機架在單位時間內的秒流量完全相等。若秒流量不等便會引起機架之間的軋件有張力作用或者失張，從而導致拉鋼或堆鋼。秒流量完全相等是實現無張力軋製的理想狀態。3、在實際軋製過程中影響機架間張力的工藝參數很多，不可能完全做到絕對無張力軋製。5.1張力基本概念張力的作用防止軋件跑偏。張力條件下，如果存在跑偏，張力自動加大，使軋件回到中間。張力反應迅速，無時滯，有利於穩定軋製。使所軋帶鋼板形平直。軋製時給軋件施加一定的單位張力，使帶鋼沿寬度方向的縱向變形趨於一致，減少板帶殘餘應力，利於平直。降低金屬的變形抗力和變形功。無張力條件下，金屬在變形區是受三向壓應力的作用，當前後張力足夠大時，可以使水準出口方向的應力變為拉應力，減小垂直方向的壓應力，軋製總壓力降低。相對而言，後張力對降低單位壓力和軋製壓力的效果更明顯。調節主電動機負荷分配。適當調節帶鋼厚度。張力變化引起軋製壓力改變，軋機彈跳隨著改變，在連軋過程中，可以作為厚度的微調手段。5.1張力基本概念張力與其它工藝參數之間的關係穩定的張力控制是連軋過程得以實現的條件；軋件和軋機的各種因素波動均對張力構成干擾；張力的波動對軋製過程中的厚度、板形均構成影響；張力在連軋過程中的作用是“牽一發而動全身”，敏感而迅速；5.1張力基本概念連軋發展與張力控制19世紀在歐洲開始試驗熱連軋技術，由於設備和控制技術的限制，未能成功；1925年美國試驗成功了熱連軋技術，隨後推廣到歐洲、蘇聯和日本；解放後，鞍鋼1700mm熱連軋生產線，採用蘇聯技術。之後國內先後建設了本鋼1700mm、上鋼一廠1200mm、武鋼1700mm等熱連軋生產線；考慮到帶鋼溫度對塑性變形的影響，熱連軋機帶鋼張力應控制在不影響軋件拉窄拉薄的範圍內，屬於小張力連軋，熱連軋的張力控制範圍非常狹窄，直接控制困難。冷軋機張力一般為熱連軋的20—120倍。考慮熱連的溫降和操作要求，熱連軋不能象冷軋那樣在爬行狀態下穿帶，需要在較高速度下穿帶，穿帶時軋機動態速降引起的附加套量必須採用特殊措施進行清除，方能實現連軋的正常進行。熱連軋與冷連軋張力控制5.1張力基本概念熱連軋與冷連軋張力控制冷軋機張力可調範圍大，一般由張力計測量出張力值與設定張力值差，調整軋輥速度使張力接近目標張力；冷連軋機常選定中間機架為基準機架保持速度不變，調整前後機架速度穩定張力。熱連軋機張力可調範圍小，如果熱連軋帶鋼也象冷連軋那樣將其直接繃緊在機座之間，則當怠速產生波動時就幾乎沒有張力的調節餘地了，所以在熱連軋精軋機組相鄰機座間設置一個能將帶鋼托起並繃緊的機械裝置—活套支撐器，作用：支套、恒張。熱連軋精軋機組常通過活套機構（活套恒力矩馬達）實現張力的穩定控制；熱連軋機一般選用成品機架為