1、第 1 页 共 38 页1200 六辊可逆冷轧机电气自动化系统控制方案第 2 页 共 38 页1 概述根据1200 六辊可逆冷轧机技术规格电气招标书所提供的工艺设备和技术要求，并参考了同类型的单机架六辊可逆冷轧机的工艺技术，编写了本电气传动及基础自动化控制的技术方案。2 供电2.1 电气设备运行条件1）电气设备运行环境要求环境温度现场： 040C电气室： 1035C操作室： 255C空气湿度：相对湿度95%且无凝露；污染等级：III 级，无火灾爆炸危险、无导电性尘埃、不腐蚀金属物及不破坏绝缘介质的环境。2）电气设备运输及储存环境要求环境温度-2065C ；空气湿度及污染等级要求与运行时相同。3
2、）电气设备使用的电压等级及技术条件本机组所使用电气设备电压等级符合我国国家标准，主要用电设备的电压等级为： 供电电压及频率：105%kV，501Hz 低压供电电压：AC380/220V 交流电动机电压：AC380V 直流电动机电压：DC440660V 电磁阀：DC24V第 3 页 共 38 页 电磁抱闸：AC220V 控制电压：AC220V，DC24V 保护地：接地电阻80kA/s。额定短路分断能力与电网短路电流相适应，Icu 50kA根据需要配置必要的电流、电压表计，端子板采用 Phoenix 端子。单机架可逆冷轧机组设一套 MCC，不同容量不同控制类型的回路至少有一个备用回路。注：主传动电
3、动机均配置有空间加热器，这些加热器是在长期停机时防止电机绕组受潮而设置的。由本 MCC 供电。注：为了保证乳化液站的检修供电，需要检修电源或者备用一路供电回路。(3) UPS 电源为保证控制系统运行的可靠性，机组设置一套容量为 10kVA 的UPS 电源为机组控制系统（PLC、AGC 控制器、HMI 设备等）提供可靠稳定电源。电池和逆变器选用进口产品。第 4 页 共 38 页容量：10kVA，30min；进线：220VACMCC 设备供货清单表序号 箱体名称 型号规格（W*H*D） 单位 数量 备注1 受电柜 GGD3（800*2200*600）台 12 1#辅助液压系统控制柜 GGD3（80
4、0*2200*600）台 13 2#辅助液压系统控制柜 GGD3（800*2200*600）台 14 轧机液压系统控制柜 GGD3（800*2200*600）台 15 润滑系统控制柜 GGD3（800*2200*600）台 16 乳化液系统控制柜 GGD3（800*2200*600）台 17 主传动风机控制柜 GGD3（800*2200*600）台 18 配电柜 GGD3（800*2200*600）台 19 阀组控制柜 GGD3（800*2200*600）台 210 PLC 柜 GGD3（1200*2200*600）台 111 UPS 电源柜 GGD3（800*2200*600）台 112 入
5、口开卷区域 ET200 站操作台 台 113 入口开卷区域 ET200 站控制箱 台 214 入口卷取区域 ET200 站操作台 台 1第 5 页 共 38 页15 入口卷取区域 ET200 站控制箱 台 116 轧机区域集中操作台 台 117 轧机操作箱 台 118 轧机区域 ET200 站控制箱 台 419 出口区域 ET200 站操作台 台 120 液压、润滑和乳化区域 ET200站操作控制箱台 321 端子箱 台 522 乳化液系统管道过滤器 PLC 柜 机电一体化 台 13 电气传动：3.1 整流变压器技术参数轧机主传动油浸式整流变压器，1 台ZS9-4000/10，4000kVA，
6、1022.5%/0.69kV，U d6.5， Dy11/d0左右卷取机主传动油浸式整流变压器，2 台ZS9-2000/10，2000kVA，1022.5%/0.69kV，U d6.5， Dd0/y11开卷机主传动油浸式整流变压器，1 台ZS9-630/10，630kVA，1022.5%/0. 46kV，U d6.5， Dy113.2 主传动系统机组主传动电动机指开卷机、入口卷取机、轧机和出口卷取机。主传动电动机采用直流电动机，相应地为主传动电动机供电的调速装置采用西门子（6RA70 系列）全数字控制的晶闸管整流装置。（1） 主传动电动机技术参数如下：第 6 页 共 38 页名称参数开卷机 左卷
7、取机 主轧机 右卷取机 备注电动机容量（kW）350 2600 21250 2600电动机速度（ r/min.）800/1200 370/1200 410/1000 370/1200基速过载能力（倍/1 min.）2.0 2.0 2.0 2.0高速过载能力（倍/1 min.）1.5 1.5 1.5 1.5额定电枢电压（V）440 660 660 660额定电枢电流（A）865 981 2016 981指单台电机的电流第 7 页 共 38 页名称参数开卷机 左卷取机 主轧机 右卷取机 备注额定励磁电压（V）220 220 220 220 暂定励磁方式 他励 他励 他励 他励额定励磁电流（A）24
8、 326 797 326主传动电动机设有若干 Pt100 电阻以检测电动机绕组和轴承温度。自动化系统通过 16 路热电阻信号放大器（FCS-1002T）循回检测Pt100 的阻值，以实现对电动机绕组和轴承温度的监控。（2）传动系统主要功能性能指标动态速降：1%静态精度：0.1%恢复时间：130ms调节精度：0.01%（速度反馈用脉冲码盘为 1024P/RPM，增量型，DP 网数字量给定）（3） 全数字直流传动装置主要功能冷轧机组直流电动机驱动装置内部的混装直流模块采用 SIEMENS第 8 页 共 38 页公司 6RA70 全数字控制单元，保证动态、静态调节品质，提高系统的抗干扰能力。混装直流
9、模块与 SIEMENS 公司的 6RA70 全数字控制单元完美配合，使装置具有完善的故障保护功能；具有过压、过流、超速、失速、电网电压过高、过低、速度反馈故障等等。便于判断、检查、维护。励磁控制单元与之配套，为非独立励磁系统。传动装置配置 PROFIBUS 卡，完成与控制系统的通讯；通讯内容有设备起/停、速度设定、速度反馈、故障信息等。(4) 传动供电用全数字晶闸管整流装置为主传动电动机供电的全数字晶闸管整流装置将采用 SIEMENS公司 6RA70 系列全数字控制系统，装置配置有 PROFIBUS-DP 网卡，可实现与 simatic S7-400PLC（或 WINAC）自动化系统快速地通讯
10、。主轧机上、下工作辊分别由一台电机驱动，两台电机独立供电调速，考虑负荷均衡和速度匹配。入、出口卷取机各由两台电机同轴驱动，卷取机的两台电机独立供电调速，考虑负荷均衡并带有张力控制。主传动装置的主要技术参数为：开卷机入口卷取机可逆轧机出口卷取机备注第 9 页 共 38 页开卷机入口卷取机可逆轧机出口卷取机备注传动装置型号及数量6RA7018-6DV62-0 1 套6RA7018-6DV62-0 2 套6RA7018-6DV62-0 2 套6RA7018-6DV62-0 2 套传动整流进线电压（AC V ）460 690 690 690传动整流输出电压（DC V ）480 725 725 725传
11、动整流额定输出电流（DC A）2000 2000 4000 2000励磁电压（DC V ）220 220V 220V 220V励磁电流（DC A ）25 50 100 50整流方式 三相全控桥式反并联，可逆，逻辑无环流第 10 页 共 38 页（5）传动装置控制原理图（见附图）4 基础自动化：4.1 概述 1200 六辊可逆冷轧机基础自动化系统选用一块 CPU4142DP 模块作为处理器，完成整个机组的信息采集及逻辑顺序控制。S7-400 PLC 通过 PROFIBUS-DP 网与功能 PLC 从站（FM458）以及 ET200M形成分布式结构，使得整个系统的配置简单、可靠、实用，便于调试和维
12、护。基础自动化系统由三部分组成：（1） PLC 控制 ，主要完成以下功能： 顺序控制 操作运转连锁 生产辅助设备（液压、润滑、乳化液等）运转控制 传动控制 轧机前、后张力控制 机组速度主令控制 自动甩尾控制 带钢缺陷点（多点）跟踪和减速 带钢长度、卷取长度计算 带钢头位跟踪、钢卷跟踪 轧制社钉值的管理与分配第 11 页 共 38 页（2） 机架控制，主要完成以下功能： 轧机压下控制 AGC 控制 弯辊控制 串辊控制（3） HMI，主要完成以下功能： 原始钢卷资料录入及轧制计划表存储 轧机预设定计算（有表格式和数学模型两种） 轧制模型自适应和自学习功能（有模型时） 生产过程监控 设备状态监控 辅
13、助设备操作 生产准备条件 生产统计报表 历史资料存储 故障报警 报警记录与打印等4.2 PLC 控制系统自动化配置清单主站序号 名 称 型 号 数量1 主机架(18 槽) 6ES7 400-1TA00-0AA0 12 CPU414-2 6ES7 414-2XG04-0AB0 13 电源 6ES7 405-0KA01-0AA0 1第 12 页 共 38 页4 程序存储卡(1M) 6ES7 952-1AK00-0AA0 15 前连接器 6ES7 492-1AL00-0AA0 166 DI(32) 6ES7 421-1BL01-0AA0 27 DO(32) 6ES7 422-1BL00-0AA0 1
14、8 AI(8)(14 位,隔离、有线性化)6ES7 431-1KF1-0AA0 19 AO(8) (13 位,隔离) 6ES7 432-1HF00-0AB0 110 扩展机架(18 槽) 6ES7 400-1TA00-0AA0 111 IM460-0(扩展模块 ) 6ES7 460-0AA01-0AB0 112 IM461-0(扩展模块 ) 6ES7 461-0AA01-0AB0 113 FM450(2-500K)高速计数器6ES7 450-1AP00-0AA0 614 扩展电缆 6ES7 461-0AA01-0AB0 11516 CP443-1 高级以太网处理器（4 口）6GK7 443-1
15、EX00-0XE0 117 闭环控制器 FM458-1 DP 6DD1 607-0AA1 118 存储卡 2M 6ES7 953-8LL00-0AA0 119 SB61（FM458 和 DI/O COM）6DD1 681-0EB3 2软件等序号 名 称 型 号 数量1 工控机 西门子 IPC 12 WIN2000 专业版SYSTEM13 SQL2003 14 WINCC 6.0（8K）全版 6AV63811BS060CV0 15 STEP7 5.3 6ES78104CC070YA5 16 PC 适配器 17 工程师站(便携) 戴尔笔记本 189 DP 电缆 电缆 300M10 PROFIBUS
16、 连接器 6ES7 972-0BA41-0XA0 4入口开卷区域 ET200（4 个子站）序号 名 称 型 号 数量1 电源 5A 6ES7 307-1KA00-0AA0 52 ET200 接口模块 6ES7 153-1AA03-0XB0 4第 13 页 共 38 页3 前连接器 6ES7 392-1AJ00-0AA0 224 DI(16) 6ES7 321-1BL02-0AA0 75 DO(16) 6ES7 321-1BH01-0AA0 66 AI(8) 6ES7 331-7KF01-0AB0 27 AO(4) 6ES7 332-5HD01-0AB0 38 PROFIBUS 连接器 6ES7
17、 972-0BA41-0XA0 49入口卷取区域 ET200（3 个子站）序号 名 称 型 号 数量1 电源 5A 6ES7 307-1KA00-0AA0 42 ET200 接口模块 6ES7 153-1AA03-0XB0 33 前连接器 6ES7 392-1AJ00-0AA0 224 DI(16) 6ES7 321-1BL02-0AA0 55 DO(16) 6ES7 321-1BH01-0AA0 46 AI(8) 6ES7 331-7KF01-0AB0 17 AO(4) 6ES7 332-5HD01-0AB0 28 PROFIBUS 连接器 6ES7 972-0BA41-0XA0 29轧机区
18、域 ET200（9 个子站）序号 名 称 型 号 数量1 电源 5A 6ES7 307-1KA00-0AA0 142 ET200 接口模块 6ES7 153-1AA03-0XB0 93 前连接器 6ES7 392-1AJ00-0AA0 374 DI(16) 6ES7 321-1BL02-0AA0 255 DO(16) 6ES7 321-1BH01-0AA0 246 AI(8) 6ES7 331-7KF01-0AB0 37 AO(4) 6ES7 332-5HD01-0AB0 118 PROFIBUS 连接器 6ES7 972-0BA41-0XA0 59出口区域 ET200（2 个子站）序号 名
19、称 型 号 数量1 电源 5A 6ES7 307-1KA00-0AA0 42 ET200 接口模块 6ES7 153-1AA03-0XB0 23 前连接器 6ES7 392-1AJ00-0AA0 284 DI(16) 6ES7 321-1BL02-0AA0 5第 14 页 共 38 页5 DO(16) 6ES7 321-1BH01-0AA0 56 AI(8) 6ES7 331-7KF01-0AB0 17 AO(4) 6ES7 332-5HD01-0AB0 38 PROFIBUS 连接器 6ES7 972-0BA41-0XA0 49液压、润滑、乳化区域 ET200（3 个子站）序号 名 称 型
20、号 数量1 电源 5A 6ES7 307-1KA00-0AA0 42 ET200 接口模块 6ES7 153-1AA03-0XB0 33 前连接器 6ES7 392-1AJ00-0AA0 154 DI(16) 6ES7 321-1BL02-0AA0 95 DO(16) 6ES7 321-1BH01-0AA0 56 AI(8) 6ES7 331-7KF01-0AB0 27 AO(4) 6ES7 332-5HD01-0AB0 18 PROFIBUS 连接器 6ES7 972-0BA41-0XA0 495 操作设备及操作运转方式5.1 主要设备操作运转方式机组设备的操作运转方式分为以下 3 种：(1
21、) 手动方式：主要用于调试、检修与维护等，设备将完全根据操作人员的操作指令运行；机组所有设备均可手动操作。手动操作主要在机旁操作，部分设备或设备组设有操作台集中操作。对于机组辅助生产设备，如液压、润滑设备等，除可以机旁操作外，亦可在 HMI 上集中操作和监视。(2) 自动方式：机组设备或设备组根据实际状况和检测器状态自动顺序运行。自动方式投入时，设备的起停由检测器的状态与连锁条件第 15 页 共 38 页决定。(3) 半自动方式：指设备或设备组中的部分过程“一个周期”的自动运行。通常是在自动方式不能投入（如个别检测器故障或不具备投入自动方式的条件）的情况下为简化操作时所有，半自动方式需要由操作
22、员触发。根据本机组的特点，将按照手动优先、机旁优先的原则设计操作运转方案。机组主要设备的操作运转方式参见下表：序号 设备动作或过程 自动 半自动 手动 HMI 备注1 入口钢卷车1.1 走行 1.2 带钢宽度、高度对中 2 开卷机2.1 开卷机卷筒转动 2.2 开卷机卷筒胀缩 2.3 开卷机卷筒移动 2.4 压紧辊 2.5 外支撑 3 夹送辊矫直机3.1 钢卷开头机构 3.2 上夹送辊 3.3 下夹送辊 第 16 页 共 38 页序号 设备动作或过程 自动 半自动 手动 HMI 备注3.4 矫直辊升降 4 入口液压剪 5 出口液压剪 分卷时自动和显示6 轧机控制 7 机组速度控制 8 机组张力
23、控制 9 卷取前夹送辊 10 入、出口卷取机10.1 卷取机卷筒转动 10.2 卷取机卷筒胀缩 10.3 辅助卸卷机构 10.4 卷取机压紧辊 10.5 外支撑 11 出口钢卷车 12 出口钢卷称量 13 钢卷打捆 14 机组液压站 第 17 页 共 38 页序号 设备动作或过程 自动 半自动 手动 HMI 备注15 机组润滑站 16 乳化液系统 17 通风系统 18 换辊装置 注：本表在与用户商量后最终确定。5.2 操作设备机组配置 4 机旁操作箱和 1 个主操作台（主操作台采用不锈钢台面，机旁操作箱面板采用碳钢喷漆） ，11 个控制箱，1 个主 PLC 柜。共计17 个。6 自动化系统主要
24、功能说明6.1 机组设备控制功能（1） 机组设备顺序控制机组设备的顺序控制功能就是机组的各个设备根据带钢生产工艺流程和外部连锁条件自动地顺序起动/停止。热轧酸洗卷通过行车由轧前库运输到轧机入口侧#1 号或#2 号鞍座位置。带卷放下时第一圈处于上开卷位置，带头靠近鞍座以便解捆后外圈不致于松卷。开卷机钢卷小车移入，接受钢卷，将钢卷横移。在横移过程中自动进行钢卷宽度和直径的测量。随后，开卷机卷筒收缩，第 18 页 共 38 页对中设备中心线，外支撑轴承打开。在小车横移过程中，钢卷和开卷机卷筒自动对中，并将钢卷装入卷筒。钢卷装入卷筒后，外支撑闭合，卷筒胀大以便把持住带卷，压辊压下到带卷表面以防止外圈松
25、卷。钢卷小车降下，开卷机反向点动直至带头处于开卷位置。随后，穿带导板抬起并伸出到钢卷带头下的开卷位置。通过旋转开卷机卷筒，带头在穿带导板的引导下停在打开的夹送辊和直头机下。此时缩回穿带导板，直头机压下到带钢头部，往上弯曲带钢头部。根据带头情况，可反向运行带钢，使带钢头部平直，利于后续工序顺利穿带。在开卷机的卷筒和穿带导板之间安装有 CPC（中间位置控制）装置，用其控制卷筒和机组中心线对齐，在正常轧制过程防止带钢跑偏。经过直头后的带钢，穿过降下的过渡导板，并穿过准备好的入口挡板进入轧机对中导卫，随后穿过打开的轧机，并停止在轧机出口侧。联合点动开卷机、夹送辊，带钢继续穿过打开的出口挡板，从出口转向
26、辊上穿过。在带头穿过出口转向辊时，上辊（偏导辊）压靠在带钢表面，带头进入出口卷取机的钳口，并让带头在出口卷取机上缠绕23 圈，在缠绕过程对开卷机和出口卷取机之间对带钢施加静张力，以便带钢紧紧缠绕在卷筒上。穿带完毕后，出口穿带导板缩回。轧机前后的 X 射线测厚仪开进，出口安全罩关闭，开始轧制。第 19 页 共 38 页穿带过程中，如果出现带钢偏离设备中心线，可以手动启用导位装置，轻轻排击带钢，使带钢靠近设备中心线继续穿带。轧制前或穿带过程中，由操作工在主操作室的 HMI 中对轧机以及机组的各个设备核定张力、辊缝、导位的开口度等初始设定值。轧机启动时，自动同步启动轧机的乳化液系统和空气吹扫系统。轧
27、机和张力卷取机（第一道次为出口卷取机和开卷机）同步加速到设定的速度，并建立给定的轧制张力，AGC 自动投入，带钢的厚度逐道减少。带钢的板形通过操作正弯和负弯辊、轧辊乳化液喷嘴集管的开启和 AGC 油缸的不对称调整进行手动控制。在换辊后开始轧制前应进行轧机的调零。当第一道次的轧制快结束时，机组降速到甩尾速度。当带钢尾部在开卷机卷筒上剩下 23 圈时，将轧机入口侧的夹板降下并夹持住带钢，以便在轧机和压板之间形成张力，同时轧机入口侧的夹板和开卷机之间的带钢失去张力。带尾出开卷机后停止在切断剪后方的过渡导板上切尾。同时，开卷机卷筒收缩，外支承打开，进行下个钢卷开卷的准备工作。如果上一卷带钢尚未轧制完毕
28、，开卷机开卷后的带头，经过直头停止在直头机的出口。当第一道次轧制完毕时，入口卷取机区域的相关设备已经准备就绪，其中包括外支承闭合，卷筒钳口自动定位，穿带导板准备就绪。然后选择入口穿带导板相关按扭或选择开关，移动经切尾后的带尾直第 20 页 共 38 页至入口卷取机的钳口上，卷筒膨胀夹紧带尾，转动卷筒并让带钢在卷筒上缠绕 23 圈后，建立起静张力，穿带导板缩回，入口和出口 X 射线测厚仪开进。然后选择轧机运行模式按扭，轧制过程将继续，带钢经过反复轧制直至目标厚度。其中除了最末道次外，带头和带尾从不离开卷筒。在轧制过程中，带钢跟踪以及卷径自动记忆功能自动地将轧机停止并以在卷筒上剩下圈数最少（通常为
29、 2 至 3 圈）来进行每个道次的反向。通常在入口张力卷取机和出口张力卷取机间一直保持张力直至所有轧制道次全部完成。由于在出口卷取机侧卷取方式为下卷取，可以在轧制过程中由操作工肉眼观察带钢下表面质量并进行相应处理。根据轧制规程，最末道次轧制完毕后，带尾自动定位，可以在出口侧进行卸卷，也可以在入口侧进行卸卷。轧制完毕后，安全罩打开，尾辊压住带钢尾部，带卷小车移到入口卷取机或出口卷取机下，并抬起直至接触到带卷。卷筒收缩，外支撑轴承打开，尾辊缩回（需要时可由卸卷器辅助卸卷） ，带卷小车移动，将带卷从卷筒上移走并运送至1#鞍座，并在此进行钢卷称重。出口钢卷小车负责横移钢卷，根据需要从第#1 号鞍座移动
30、到第#2 号鞍座上，并进行打捆。换辊模式下，在操作侧进行工作辊、中间辊和支承辊的更换。其中更换工作辊和中间辊由设置在操作侧的带横移装置的换辊小车迅速完成，支承辊由液压缸拉出，旧辊运至磨辊区域。该机组同时具备分卷功能。分卷时，一般在出口侧出小卷。在所第 21 页 共 38 页有道次轧制完毕，带钢达到目标厚度时，根据需要进入分卷模式。此时打开轧机辊缝，启动入口和出口侧卷取机，并对带钢进行跟踪。当卷取侧的卷重达到设定的卷重时，停止机组运行，并启动靠近卷取侧的液压剪剪断带钢。然后依次重复进行卸卷，卷取准备以及分卷动作，直至第二卷分卷完毕。在开卷一侧剩下的钢卷，从相应侧卸卷，并进行下一钢卷穿带准备工作。
31、（2）机组速度主令控制机组的速度可从轧制表中获取，也可由操作人员根据实际情况及经验进行调整。速度通过转向辊上装的编码器测量。主操作台上设有：“升速（Speed Up） ”、 “降速(Speed Down)”、 “保持(Hold)” 、 “快速停止(Quick Stop)”、 “紧急停止(Emergency Stop)”等按键，其功能参见下图所示：第 22 页 共 38 页升速：使机组速度升高，控制范围内的设备将以相同的速度和均匀的加速度运行，加速过程中如不干预，速度将升高至允许的最高速度 Vmax。降速：使机组速度降低，控制范围内的设备将以相同的速度和均匀的加速度（）运行，减速过程中如不干预，
32、速度将最终降低至0（停止） ；另外，开卷机甩尾控制将是自动运行的，即 PLC 将计算开卷机卷筒上剩余带钢的长度，并自动使机组降速，直到将卷尾送到卷取机为止。此外，在分卷操作时，按照给定的分卷重量，自动计算停止位置，进行分卷。保持：用于人工干预，即机组在升速或降速过程中，操作人员如tVSpeedUpHold SpeedUpSpeedDownSpeedDownEmergency StopQuick StopNormal StopVmax附图：机组速度图第 23 页 共 38 页果按了“保持”按钮，机组升速或降速的过程将停止，并保持在操作员期望的速度上运行。快速停止：当操作人员期望机组以较快的速度停
33、止下来时可采用快速停止，在“快速停止”的过程中，机组将尽量保持张力的稳定。快速停止的加速度较正常停止的加速度要大。紧急停止：当出现紧急情况（如有可能发生重大的人员伤亡或设备损坏）时采用“紧急停止” 。 “紧急停止”被触发时，控制范围内的所有设备将以可能的最快速度停车。（3）张力控制在生产过程中，如果带钢张力不稳定，将影响带钢厚度控制的精度，同时还可能造成断带、折叠、跑偏等故障。机组在轧机入口、出口设有测张辊，可以实时检测带钢张力。同时通过对开卷机（或卷取机）电流的检测来间接计算带钢张力，用来监视张力计的运行状况。PLC 根据设定的张力值和机械设备的参数（如传动比、辊径、开卷/卷取机钢卷卷径等）
34、换算为电动机转矩值，并将此转矩设定值下达给全数字晶闸管直流调速装置，由传动装置自动完成电动机转矩的死循环控制。张力投入与切除时（紧急停车时除外） ，张力的给定并不是阶跃给定，而是经过一预先设定的斜坡给定，以确保张力变化时的平稳。为保护电动机，在张力建立 30 秒内如果机组速度为 0，或机组正常第 24 页 共 38 页停车后，操作张力将自动切换到静止张力，静止张力约为正常张力的30；如果静止时间超过 3 分钟，操作张力将降为 0。6.2 液压辊缝控制（1） 轧机机架控制的基本功能包括： 液压压下伺服机构的位置内环控制器，即 APC 控制器 轧机压下的顺序控制 AGC 控制，其控制输出将作为补偿
35、或附加给定施加到内环控制器上。因此，AGC 控制器可以被看作是外环控制器 轧制力 AFC 控制 轧辊倾斜控制 弯辊控制等（2）液压辊缝控制（HGC）为快速地消除带钢的厚度偏差，轧机的压下伺服液压缸必须保证调节的快速性和定位的精确性。轧机的传动侧和操作侧分别设有一个独立的压下缸，分别由一个独立的死循环位置控制器进行控制，即通常所说的压下 APC 控制器。 位置给定基准值两个伺服液压缸位置控制器的给定（即位置基准值）是各种设定值的合成，包括： 来自轧制计划表的设定值 来自 AGC 控制器的补偿给定第 25 页 共 38 页 来自弯辊控制器的偏置 来自操作员的人工修正等 位置检测在两个伺服液压缸上分
36、别安装有一高精度位移传感器，用于压上位置的检测，所检测到的位移信号作为 APC 控制器的反馈。在每次换辊后，将进行轧机校正操作，包括位置调零、轧制线标高调整等。 APC 控制器APC 控制器采用 PI 调节器，PI 参数将根据伺服阀、液压系统的特性进行整定，以获得最好的动、静态性能。 伺服阀的补偿控制为获得良好的动、静态性能响应快而超调量小，控制器设有两个补偿环节。 油流量非线性补偿，即蝶型曲线补偿 油压缩补偿，补偿值与液压缸行程相关 辊缝的打开根据操作员或自动顺序功能的指令，辊缝可以打开到预设定的位置或快速紧急打开。（3）轧制力控制方式时的 HGC 轧制力方式在以下情况下需要采用轧制力控制：
37、第 26 页 共 38 页 穿带时 轧机校正（如调零）时 轧制力控制器压下缸始终由 APC 控制器作为内环控制器。在轧制力方式时，轧制力控制器将作为外环控制器，设定轧制力和反馈轧制力之差经 PID调节后产生的输出信号，将作为 APC 控制器的偏置给定。轧制力在投入或切除时，需要平滑过渡，以防止轧辊的跳动。 轧制力检测轧制力通过安装在轧机上的轧制力仪直接检测。（4）倾斜控制所谓倾斜控制，是指传动侧和操作侧的液压缸相对于轧制水平线的相反方向的运动，即一侧的液压缸向打开方向运动，另一侧的液压缸则向压下方向运动。由于本机组没有设置板型仪，因此倾斜控制的设定将由操作员根据板型情况人工确定；或者利用虚拟程
38、序进行控制。Page 27 of 38Position setpoint PIDS Position controlOffset Fron AGC1+ +RAMPActual PositionDSPIDS Position controlRAMP2Actual Position OS3+Piston pressureDSRod pressureRod pressuresetpointPiston pressureOSHydr.CylinderDSValve adaptionDSHydr.CylinderOSValve adaptionOSHGC 控制概念图Roll forceDS+-Roll
39、force setpoit Piston pressure Piston Area+RAMP +-PIPiston pressure DSPiston Area+-Rolls weight Actual Bending Force2Piston pressure OSPiston Area+-Roll forceOSRoll force control1Rolling Force Mode2Tilt setpoit from Manual+RAMPActual Position OS+-Actual Position DSAPC Mode 31第 28 页 共 38 页6.3 AGC 控制AG
40、C 控制的目的是将轧机出口带钢的厚度尽可能地控制在要求的目标值。因此为获得最好的控制精度，设置了多种控制器和补偿环节，这些控制器和补偿环节分别使用由不同测量仪表或传感器检测出的过程参数。AGC 控制的输出，始终是作为压下缸控制器基准值的偏置（或称作补偿值）施加到 APC 控制器。（1）反馈控制带钢在轧机出口的厚度由安装在轧机出口的测厚仪进行测量。反馈控制器将比较基准值和测量值之间的偏差，并将此偏差根据轧机模数、轧件模数以及厚度方程转换成位置控制器的偏置信号，对位置控制进行补偿。由于轧机出口测厚仪和轧机之间有一定距离，测量信号是滞后的，因此只可能采用调节速度较低的积分控制器来校正厚度的偏差，也就
41、是说，反馈控制只能校正长期的厚度偏差。（2）前馈控制前馈控制比较由轧机入口测厚仪测量的厚度值和设定的带钢厚度值之间的偏差，并对偏差信号从测厚仪到辊缝进行跟踪。即将偏差信号保存到缓冲区，并在该偏差信号的测量点到达辊缝时取出并转换成位置偏置，通过对辊缝大小的调节实现对带钢入口厚度偏差的校正。为将入口带钢偏差信号精确地从入口测厚仪位置跟踪到辊缝位第 29 页 共 38 页置，需要考虑以下因素： 测厚仪的响应时间 带钢从测厚仪到辊缝之间的移动时间 液压伺服缸的位置调节时间前馈控制同样根据轧机模数和轧件模数以及厚度方程将偏差信号转换成合适的位置偏置。（3）金属秒流量控制根据轧制过程中金属秒流量相等的原理
42、，预测轧机出口带钢的厚度，并与设定的出口厚度比较，将其差值转换成合适的辊缝控制器的偏置。（4）弯辊力补偿弯辊力的变化将引起辊缝位置和轧制力的变化。因此需要根据轧机的模数，将弯辊力的影响转换成辊缝控制基准值的偏置。（5）轧辊偏心补偿轧辊的偏心将引起带钢厚度周期性的变化。轧辊偏心的测量借助于轧机入出口的测厚仪。同样，轧辊偏心的补偿值将转换成辊缝控制基准值的偏置。（6）恒张力控制AGC 控制的输出将使轧机辊缝位置处于变化之中，辊缝位置的不断调节将引起带钢张力的波动，因此将对轧机入、出口张力进行补偿，以保持张力稳定。6.4 工作辊弯辊控制第 30 页 共 38 页在轧机工作辊和中间辊、中间辊和支承辊之
43、间安装有弯辊缸，正、负弯辊缸均采用比例伺服阀控制其弯辊力的大小，每个比例阀都带一个压力传感器，以形成正、负弯辊力的死循环控制。弯辊力控制可改善带钢板型以及补偿由于轧制力变化而引起的有载辊缝变化。正负弯辊基准值被限制在正、负限幅范围内以保证在轧制过程中工作辊和支撑辊的充分接触。限幅值取决于轧制力、轧辊重量、轧辊摩擦系数和加速度。在轧制过程中，在辊缝打开或没有负载时，弯辊系统保持在平衡方式，并将输出控制在一个固定的平衡值上。弯辊力的设定由操作员人工设定或根据轧制计划自动设定。弯辊的基本控制功能框图如下图所示。KSGainGainIntegrate on数 字 式低 通 滤 波 器 D/AArea A/D 比 例 阀 PTMechamiclElectri Inc.正 弯 参 考 值(HMI SET) 比 例 阀 Dec.负 弯 参 考 值(同 正 弯 ) D/APTA/D弯辊控制功能框图
