轧钢自动化学习总结

• 一是能耗大 每生产一吨钢所用的矿石、煤炭、电力等资源远远高于发 达国家，甚至世界平均水平。而且，随着这些年钢铁业发展， 一些地方大炼钢铁，单位钢材消耗资源量在递增。 • 二是产品结构不合理 低附加值的长型钢材占了60%以上，而汽车、机床、家电 等行业所需的高档钢材要大量进口。究其深层次的原因则在于 钢铁企业规模太小，达不到规模经济所要求的产量水平，也不 具备创新能力。所以，钢铁业发展的结果是进口大量矿石，加 工成低档钢材之后又大量出口，消耗了宝贵的资源，造成煤电 的全面紧张，留下了污染，只赚到了微不足道的利润。钢铁业 的这种超常规发展不符合中国实现持续增长，建立节约型经济 的总方向。 • 三是市场行情 积极的财政政策使中国率先走出了金融危机，但是经济发 展不平衡、不协调和不可持续问题依然突出，保增长、控通胀 和调结构指导方针下的经济增长速度放缓明显。钢铁行业的原 材料居高不下，资金短缺、融资成本高涨，市场平淡，这是前 所未有的新局面。
1. 冶金生产过程基本工艺 流程、设备
轧 钢 基 础 知 识
2. 轧钢生产线基本工艺流 程
3. 轧钢生产线设备组成
4. 轧钢生产基本原理
火法冶金
• 一、矿石准备大致分为选矿、烧结、焙烧等 • 二、冶炼本过程中形成两种熔体：一种是由脉石、熔剂及燃料灰融合而 成的炉渣；另一种是熔锍或含有少量杂质的金属液。冶炼分下列三 种： 1、还原冶炼 在还原气氛下的鼓风炉内进行 2、造锍熔炼 主要用于处理硫化铜矿或硫化镍矿，一般在反射炉、矿 热电炉或鼓风炉内进行。 3、氧化吹炼 在氧化气氛下进行。如对生铁采用转炉，吹入氧气，有顶 吹、底 吹及复合吹炼等方式，以氧化除去铁水中的硅、锰、碳和磷，炼成 合格的 钢水，铸成钢锭。
课程学习摘要 •*钢铁绪论 •*轧钢基础知识 •*热连轧生产线自动控制系统 •*自动控制基本原理和控制回路 •*电液控制技术 •*可编程序控制器
2.学习目的
• • • • • • • • • 了解冶金生产发展历史、自动化发展历史、轧制自动化的发展过程； 冶金生产基本设备和工艺流程； 轧钢设备基本组成、基本工艺流程； 掌握轧钢过程基本原理； 掌握轧钢自动控制系统的一般知识和整体系统构成 熟悉常用低压电器、PLC 等的工作原理、特性和基本应用方法； 熟悉自动控制系统基本原理和控制系统基本环节； 熟悉液压系统基本组成、控制和应用； 了解变频器基本原理和传动控制系统的应用；
PID参数对控制性能的影响
• PID参数对控制性能的影响 Kp 对过渡过程的影响 增益 Kp 的增大，使系统的调节作用增强，但 稳定性下降； • Ti 对系统性能的影响 积分作用的增强（即Ti 下降），使系统稳态 误差减小，但稳定性下降； • Td 对系统性能的影响 微分作用的增强（即Td 增大），从理论上讲 使系统的超前作用增强，稳定性得到加强，但高频噪声起放大作用。 因而，微分作用不适合于测量噪声较大的对象。
轧钢过程自动化的特点
1、高精度轧制技术：宽度、厚度、板形。轧制残数预设定精度：模 型本身、自学习和自适应；高性能能实时在线控制系统：AGC、AFC、 AWC；15u（95%） • 2、连续轧制技术：提高质量、效率、节约； • 3、自由程序轧制技术：市场需求；工艺、模型、设备、材料、辅 助系统； • 4、智能化轧制技术：90年代采用，日本、德国。生产计划、原理 管理、优化燃烧、设定计算、质量控制； • 5、高速轧制技术： • 6、用户要求越来越高：强化了自动化技术的应用。
开环控制系统
在开环控制系统中，系统输出只受输入的控制，控 制精度和抑制干扰的特性都比较差。开环控制系统 中，基于按时序进行逻辑控制的称为顺序控制系统 ；由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工 业对象所组成。主要应用于机械、化工、物料装卸 运输等过程的控制以及机械手和生产自动线。 优点：结构简单，成本低廉，稳定性好，容易设计 和调整以及成本较低的优点，对那些负载恒定，扰 动小，控制精度要求不高的实际系统，是有效的控 制方式。 缺点：对扰动没有抑制能力，控制精度低
第一章 绪论
1.定义
钢铁
按含碳量分 类
按制造加工 形势分类
按用途分类
铁：是一种化学元素，它的化学符号是Fe，它的原 子序数是26，是最常用的金属。是地壳含量第二高 的金属元素。约占地壳质量的5.1%，居元素分布序 列中的第四位，仅次于氧、硅和铝。 在自然界， 游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的铁 都以化合物 的状态存在。 钢是对含碳量质量百分比介于0.02%至2.04%之间的 铁合金的统称。中华人民碳量一般在2%以下，并含 有其他元素的材料。”钢的化学成分可以有很大变 化，只含碳元素的钢称为碳素钢（碳钢）或普通钢。
轧钢过程自动化的趋势
• • • • • • • • • • • • • • • 轧钢自动化就是自动化理论和技术在轧钢生产中的具体应用。它是通过采用反映 轧制过程变化规律的数学模型、自动控制装臵、控制器及其控制程序，使各种过程变量 （流量、温度、压力、张力和速度等）保持在所要求的给定值上，并合理地协调全部轧 钢过程以实现自动化操作的一种先进技术。 轧钢自动化所要解决的问题：稳定和提高产品质量，提高轧机等设备的生产效率和 产量，以达到最经济地进行生产和经营的目的；在人力不能胜任的复杂工作中或人力不 能参与的生产场所中实现自动化操作；解放人力（体力和脑力）； 实现轧钢自动化的基础：自动化理论和技术、工程控制理论和方法； 实现轧钢自动化的条件：工艺数学模型和控制数学模型、先进的控制系统、可靠的 检测仪表和执行机构 实现轧钢自动化的技术手段：电气、机械、液压、气动、电液以及综合。 轧钢自动化技术的发展过程就是轧钢产品质量要求不断提高的过程。 形状：中厚板的形状、板带的板形； 尺寸：厚度、宽度； 性能：强度、韧性
电液控制技术
电液比例控制作为一种新的液压传动控制技术，在液力传动系统中取 得了较好的使用效果。 功能：通过采用此项技术，可将液压系统的某些控制功能集成到电液 比例控制器内，简化液压系统的构成，提高液压系统动作的稳定性和 可靠性。 电液比例控制器的主要功能如下： a、输出斜坡时间可调， 即比例系数可调，其时间调整可为内臵或外臵调整。 b、输入电压可 调，既可内臵调整，亦可外臵调整。控制要求不高时，可内臵调整； 控制要求较高或功能较多时，可外臵调整。 c、多路输入可选，即设 臵多个输入回路供灵活选择，以提高可靠性，同时也可通过对输入回 路的不同控制达到对系统的多功能控制。 d、可与外部PC机及计算机 联接，按编制的程序接收控制信号，执行程序功能。 e、采用标准插 板，便于安装及与其它控制设备连接。 构成及原理： 电液比例控制主要是采用电液比例控制器控制比例电磁 铁带动先导阀，从而达到控制液压系统动作的目的。电液比例控制主 要作用在系统起动及停止时，不必采用外部减压阀就可达到自动减压 减速的目的，较采用减压阀更稳定、更易于调整。 电液比例控制的主 要构成部件为电液比例控制器，其主要工作原理是通过采用内部控制 电路，按输入电压呈线性比例来控制输出电流，以实现对液压阀的比 例控制。即通过对电的比例控制达到对液压的比例控制，以实现电液 比例控制。
按给定信号分类
1.恒值控制系统 给定值不变，要求系统输出量以一定的 精度接近给定希望值的系统。如生产过程 中的温度、压力、流量、液位高度、电动 机转速等自动控制系统属于恒值系统。 2.随动控制系统 给定值按未知时间函数变化，要求输出 跟随给定值的变化。如跟随卫星的雷达天 线系统。 3.程序控制系统 给定值按一定时间函数变化。如程控机 床。
机电传动控制
• 定义：以电动机为原动机（动力源）驱动生产机械的系统的总称 • 目的：将电能转换为机械能，实现生产机械的启动、停止及速度调 节，满足各种生产工艺过程的要求，保证生产过程的正常进行 • 重要性： 机电传动控制技术涉及到社会生活的各个方面(工业、交通wenku.baidu.com信息、日 常生活、军事等） 机电传动控制技术是现代制造业的基础（各种制造装备都是以机电传 动控制为基础） 机电传动与控制技术的发展有力地推动社会的进步（提高产品质量、 制造能力） 信息社会更离不开机电传动与控制技术（信息设备产品、信息的应用 等）
电动机
• 直流电动机 ：有良好的启动、制动特性， 可以实现无级调速（优点），在传统的摸 拟控制系统中应用多。 • 交流电动机 ：简单、便宜、容易维护，但 调速复杂。
轧钢过程自动化的趋势和特点： 1、高精度轧制技术：宽度、厚度、板形 轧制参数预设定精度：模型本身、自学习和 自适应； 高性能在线（实时）自动控制系统：AGC、 AFC、AWC；15u（95％） 2、连续轧制技术：提高质量、效率、节约； 3、自由程序轧制技术：市场需求；工艺、 模型、设备、材料、辅助系统； 4、智能化轧制技术：90 年代采用，日本、 德国。生产计划、原理管理、优化燃烧、设 定计算、质量控制； 5、高速轧制技术：
• 三、精炼进一步处理由冶炼得到的含有少量杂质的金属，以提高其纯度。对 生铁 而言，炼钢（转炉炼钢、平炉炼钢或电弧炉炼钢）可以认为是对生铁 的精炼。 在炼钢过程中,去气（除去铁液内溶解的氢或氮）、脱氧,并除去非金属 夹杂 物，或进一步脱硫等，均属于精炼的范畴。
1.冶金生态过程是指矿石冶炼得到生铁，再由生铁水经过炒炼到钢， 最后锻打成器的工艺过程。 2.炼铁主体设备－高炉 3.炼铁工艺流程 高炉炼铁 4.炼铁的原理 用还原剂将铁矿石中的铁氧化物还原成金属铁。 Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2 等 5.炼铁的方法 （1）直接还原法（非高炉炼铁法） （2）高炉炼铁法（主要方法）
自动控制基本组成
• <1>给定元件：其职能是给出与期望的被控量相对
• • • • • • • • 应的系统输入量。一般为电位器。 <2>比较元件：其职能是把测量到的被控量实际值 与给定元件给出的输入量进行比较，求出他们 之间的偏差。常用的有差动放大器、机械差动 装置、电桥电路、计算机等。 <3>测量元件：其职能是检测被控制量的物理量。 如测速机、热电偶、自整角机、电位器、旋转 变压器、浮子等。
闭环控制系统
分为被控对象和控制装置 （放大元件 执行机 构 校正装置闭环给定元件 测量元件 比较元 件） 控制系统是建立在反馈原理基础 之上的，利用输出量同期望值的偏差对系 统进行控制，可获得比较好的控制性能。 闭环控制系统又称反馈控制系统。
关于控制合路
• 通常是针对模拟量的控制来说，一个控制器 根据一个输入量，按照一定的规则和算法来 决定一个输出量，这样，输入和输出就形成 一个控制回路。 • 分类：控制回路有开环和闭环的区别。开环 控制回路，指输出是根据一个参考量而定， 输入和输出量没有直接的关系。而闭环回路 则将控制回路的输出再反馈回来作为回路的 输入，与该量的设定值或应该的输出值作比 较。闭环回路控制又叫反馈控制，是控制系 统中最常见的控制方式。
轧钢生产线设备
• 热轧：加热炉、辊道、粗轧机组、（中轧 机组）、精轧机组、控冷装置、（测厚、 测宽）、液压系统、循环水系统、煤气系 统、压缩空气、电控系统等 • 冷轧：开卷机、边控装置、剪边、酸洗、 碱洗、冷轧机、卷取，这些是主要设备。 还有一些矫直机，加镀槽及镀前镀后处理 设备。
自动控制
• 自动控制：就是在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备 或装置（控制装置），使机器、设备或生产过程（控制对象） 的某个工作状态或参数（被控量，如:如温度、压力、流量、速 度、pH值等）自动地按照预定的规律（给定量）运行。 或是指 机器设备在没有人直接参与的情况下，经过自动检测、信息处 理、分析判断、操纵控制实现预期的目标。 • 自动控制系统：是指实现上述控制目的，由相互制约的各部分 按一定 规律组成的具有特定功能的整体。或指能够对被控对象 的工作状态进行自动控制的系统。 它是控制对象以及参与实现 其被控制量自动控制的装置或元部件的组合，一般由控制装置 和被控对象组成。一般包括三种机构：测量机构、比较机构、 执行机构