六辊可逆冷轧机横移-弯辊系统的控制

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此外通过硬线连接方式与ＡＣ，Ｃ系统通信以协助
ＡＧＣ系统实现快速卸荷，与工艺ＰＩ￡之间通过 ＭＰＩ网通信实现ＡＧＣ泵站及弯辊泵站的远程起停
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及故障状态显示，控制框图如５所示。
３中间辊横移系统的特点及控制原理
中间辊横移是控制板形精度的方法之二。它
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图４中间辊正弯辊
根据带材宽度的不同而轴向移动上下两个中间
置，方可进行换辊操作。否则将会损坏轧机辊系。
单独调节，也可以两边同时调节。
４弯辊系统的特点及控制原理
在轧制过程中，弯辊是最为常见的用于对带 刚凸度和板平直度进行连续控制的方法之一。通 过控制轧机轧辊两侧的弯辊力，改变轧辊的辊形。
弯辊控制用于控制轧机出口侧带材的板形。如果 弯辊力使辊缝减小，称之为正弯辊；反之，如果弯
《冶金自动化》２００６年增刊（ｓ２）
六辊可逆冷轧机横移／弯辊系统的控制
郝宏昭，米进周
（西安重型机械研究所第六研究室，陕西西安７１００３２） ［摘要］简要介绍了六辊可逆轧机（ＵＣＭ轧机）的特点，描述了六辊可逆冷轧机横移／弯辊系统的控制过程。
【关键词］六辊可逆冷轧机；中间辊横移；工作辊弯辊；中间辊弯辊
Ｏ前言 随着国民经济的高速发展，市场对成品宽度
［１］Ｖ Ｂ金兹伯格．高精度板带材轧制理论与实践［Ｍ］．姜
明东译．北京：冶金工业出版社，２（１０２． ［２］胡寿松．自动控制原理［Ｍ］．北京：国防工业出版社，
１９９９．３９－５３．
辊力使辊缝增大，称之为负弯辊。正弯辊使带钢 凸度减小，负弯辊使带钢凸度增大ｉ中间辊弯辊 是四辊轧机中所没有的。中间辊弯辊的采用，使
间辊横移、中问辊正弯辊弯辊力作用示意图。
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图１工作辊正弯辊
图３中间辊横移
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２控制单元配置及功能 本设计采用西门子Ｓ７—３００型ＰＬＣ作为控制核
心单元，主ＰＬＣ通过ＩＭ３６０，ＩＭ３６１模块迸行扩展， 带一个扩展机架。该ＰＩＥ主要功能包括：ＡＧＣ泵
以肯定有一个油缸移动速度快，一个油缸移动速 度慢。若是让两油缸各自移动，那么由于其中一 个总是移动速度快，这样一来，两者的距离也就逐 渐拉大，而他们又是机械的刚性连接，最终必然要
被绊住，谁也移动不了，轧辊自然也就移动不了 了。
图７弯辊压力闭环控制
弯辊控制原理如下：根据带材边部起浪程度 不同给定一弯辊力，传感器将实际采集到的弯辊 力反馈回来，把反馈值同给定作比较，ＰＩＤ调节器 运作使两者的差值不断缩小，同时输出一定的电 流给执行器，执行器（这里的执行器为伺服阀）动 作，从而驱动油缸动作。如此传感器不断采集，不 断比较，ＰＩＤ调节器不断进行修正，直到给定与反
馈达到平衡，执行器输出为零，油缸不再动作。当 给定再次增减时，反馈随之增减，执行器驱动油缸
要解决这个控制问题，必须要转换思维方式，
从另外一个角度去看这个问题。首先应该明确， 其实所谓的同步只是从宏观上来说的，它实际上
只是一个理想的同步；若从微观上来分析，其实不 难发现理想的同步实际上是根本不存在的。那么
执行器为比例阀）动作，从而驱动油缸带动中间辊
两个油缸来共同驱动，这就存在两个油缸之间的
同步问题，两个油缸本身的摩擦力肯定会不同，再 加上油缸通过机械手刚性连接，每个油缸同机械 手之间的接触程度又有所不同，所有这些客观因 素增加了同步控制的难度。所以中间辊横移的控 制对同步性要求特别高。 如果单独让一个油缸来驱使中间辊移动，就
站及弯辊泵站的设备控制及状态检测，弯辊和中 间辊横移的控制以及显示，支撑辊平衡缸的控制。
［收稿日期］２００６－０４－１３；［修改稿收到日期］２００６４１５－２３ ［作者简介］郝宏昭（１９７６－），男，陕西西安人，助理工程师，主要从事冷轧自动控制方面的应用研究工作。
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在１
０００
Ｉｎｒｆｌ以上的高精度、高质量的冷轧板带材
的需求日益增长，六辊可逆冷轧机正是以其具有
便于控制板形、适应来料宽度变化大的特点，逐步
占领市场。特别是在１
０００聊以上的冷轧机上，
六辊轧机以其优良的性价比，而有统一市场的势 头。・本文介绍了西安重型机械研究所为广东某薄
板厂设计的六辊可逆冷轧机项目的中间辊横移、
工作辊弯辊、中间辊弯辊控制系统。
ｌ啷轧机
ＵＣＭ轧机即指具有中间辊横移、工作辊弯辊、
图２工作辊负弯辊
中间辊弯辊功能的六辊可逆冷轧机。ＵＣＭ轧机通
过采用中间辊双向横移和工作辊正负弯辊以及中
间辊正弯辊控制，极大地增强了板形控制和板平
直度的控制功能，从而提高了成品带材的质量。
图１—４为工作辊正弯辊、工作辊负弯辊、中
带材板形得到了更好的控制。本轧机中间辊只有
正弯辊。
４．１弯辊控制方法、
对弯辊的控制采用压力闭环控制，其控制框
图如图７所示。
［编辑：魏方］
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轴向移动。如此传感器不断采集，不断比较，ＰＩＤ
调节器不断进行修正，直到给定与反馈达到平衡， 执行器输出为零，油缸不再动作，即中间辊到达目 标位置。当给定再次增减时，反馈随之增减，执行
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《冶金自动化》２００６年增刊（ｓ２）
比较容易去控制它。而换成两个油缸，两个油缸
内的活塞杆与油缸壁之间因摩擦力有所不同，所
５结束语
２００４年７月在广东某薄板厂的六辊可逆冷轧 机的设计调试顺利完成，设备运行良好。本文对 ＵＣＭ轧机作了较为详尽的介绍。其中重点介绍了 中间辊横移、弯辊以及工作辊弯辊的特点以及其 控制原理，尤其对中间辊横移的控制作了更为详 尽的介绍。其中中间辊横移控制思路的剖析对于 类似的其它控制系统有着十分重要的借鉴作用。 ［参考文献】
３．２中间辊横移的控制难点
图６中间辊横移位置闭环控制
本轧机的上、下中间辊各由两个油缸来共同 驱动，上下每对油缸通过机械刚性的连接在一起， 两个油缸中间由机械手扣住中间辊轴头。这样一 来，就增加了控制的难度。就上中间辊来说，它由
控制原理如下：根据不同来料板材宽度给定 一横移量（该横移量须根据工艺来定），传感器将 实际采集到的位移量反馈回来，再把反馈值同给 定值进行比较，ＰＩＤ调节器运作使两者的差值不断 缩小，并输出一电压值给执行器，执行器（这里的
制板形的目的。 ４．２弯辊控制注意事项 中间辊弯辊缸在换辊时必须缩回，工作辊弯
中间辊横移操作只能在穿带前或者在轧机低
速运转时动作，其余时间均不能动作。换辊时则 必须按机械要求将中间辊移动到有利于换辊的位
辊缸在换辊时必须处于正弯状态且有一定的平衡 力。工作辊在正负弯辊之间切换时，必须在弯辊
力很小的情况下进行转换。工作辊弯辊可以单边
辊，以改变工作辊与中间辊之间的接触长度，最终 达到控制板形的目的。 ３．１中间辊横移控制方法 对中间辊的横移控制采用位置闭环控制，其 控制框图如图６所示。‘
图５
ＰＬＣ控制框图
器驱动油缸也跟随其不断移动，从而推动中间辊 不断移动，直至反馈与给定再次达到平衡，中间辊
再次到达目标值，最终达到控制板形的目的。
这就要求移动速度快的那个油缸在移动一小段距
离之后，必须停下来等待另外一个油缸追赶上来， 待两个油缸位置基本相同后再同时移动。这样就 避免了因为距离逐渐拉大而互相绊住的问题了。 而从宏观上来看，轧辊一直都在跟随着油缸移动。 有了这样的思路，也就解决了同步的问题。
３．３中间辊横移注意事项
也跟随其移动，从而使轧辊正弯或负弯程度发生 变化，直至反馈与给定再次达到平衡，最终达到控