轧钢过程自动化论文

《轧钢过程自动化》结课论文

——厚度自动化控制

学生姓名：乔磊

学号：1361142114

专业：材料成型及控制工程

班级：13-成型-1

指导教师：李振亮董瑞

目录

1.引言 (2)

2.概念 (2)

3.轧钢机厚度控制原理 (2)

4.轧钢钢厚度控制系统 (4)

4.1轧钢钢厚度控DDC系统的硬件 (4)

4.2轧钢厚度控制DDC系统的软件 (4)

5.带钢生产中的厚度控制应用 (6)

5.1厚度控制的类型及比较 (6)

5.2 AGC控制系统在冷轧带钢生产中的应用 (7)

5.3提高和改善带钢纵向精度的有效措施 (7)

6.轧机压下装置液压系统（AGC）的优化设计 (8)

6.1确立合适的设计指标 (8)

6.2优化系统的主要功能 (10)

7.AGC控制技术的发展趋势 (10)

8.总结 (11)

9.参考文献 (11)

[摘要]

综述板带轧钢厚度控制技术的控制原理，轧钢钢厚度控系统的硬件及其软件组成，带钢生产中的厚度控制应用和AGC控制系统的优化、发展。

[关键词]：轧机；厚度自动控制（AGC）；前馈控制；反馈控制；PID；DDC；

一、引言

对轧板行业，厚度质量是板带轧制过程中最关键的工艺指标之一，它直接关系到产品的质量和经济效益。在轧钢自动化发展过程中，除对基础自动化改造之外，首先被人们重视的和着手进行工作的就是厚度ACC。厚度自动控制(ACC)是50年代发展起来的新技术，它使带钢纵向尺寸精度提高了一个数量级。我国在60年代开始研究和实验AGC技术，近年来，结合我国当前的设备改造和提高产品质量的需要，又开始了推广AGC技术的新高潮。

二、概念

1.轧机：轧机是实现金属轧制过程的设备。泛指完成轧材生产全过程的装备﹐包括有主要设备﹑辅助设备﹑起重运输设备和附属设备等。

2.厚度自动控制（AGC）：无需人直接干预其运行的控制系统对带钢厚度进行控制，由主控系统和被控系统组成。

3.前馈控制：将被控变量的一个或多个影响条件的信息转换成反馈回路外的附加作用的控制。

4.反馈控制：将系统的输出信息返送到输入端，与输入信息进行比较，并利用二者的偏差进行控制的过程。反馈控制其实是用过去的情况来指导现在和将来。

5.PID：比例为分积分。

6.DDC：直接数字控制。

三、轧钢机轧钢厚度控制原理

轧钢机轧压成形的带钢材的厚度取决于轧钢机的两个轧辊之间的辊缝宽度[1]。对轧压带钢材厚度的控制，实际就是对轧钢机两轧辊之间的辊缝宽度的控制。轧钢机的两个轧辊分别作为操作侧和传动侧，轧辊两侧可分别作为两个控制回路，两个控制回路的参数基本对称。若对两个控制回路同时调节，既调整操作侧，又控制传动侧，这样实现就可以减少调节时间，提高控制精度。由于两侧的控制原理一样，这里仅叙述操作控制回路。控制回路如图 1 所示。当给定某一辊缝宽度值S 。( 即带钢材厚度) 之后，此信号通过一调节器进入功率放大器，经放大并转换成与输入电压成正比例的电流信号送到伺服阀。伺服阀门线圈得到电流，则伺服阀门打开，油管中具有压强PS 的高压油进入液压缸，推动缸中柱塞作相对于缸体的移动。轧辊连在柱塞上，它除了作转动外，还能随柱塞作上下移动。一直到反馈电压与给定电压相等，功率放大器输出为零时，伺服阀门才关闭，油管中油被封住，缸体中柱塞停止运动，这时，上下两辊之间就形成了一定的辊缝宽度。这就是位置反馈调节过程( 图1 中所示回路1) 。

图1 轧钢厚度调节原理图

当轧钢机轧压带钢材受力及其它原因，轧钢机机架产生弹跳( 伸长变形) ，这时辊缝实际宽度与给定值间产生了偏差。轧钢机机架受力越大，变形就越大(在弹性范围内) ，轧钢机机架的这种变形使辊缝增大。这时，用一个压头检测器来检测压力，检测到的变化压力经压电转换器转换一定大小的信号电压，此信号电压加调节器的另一输入端，与给定值厂之差来抵消因机架弹跳而引起的辊，缝的增加，这就是压力反馈的调节过程(图1 中的回路2)

图2 DDC控制系统框图

四、轧钢钢厚度控系统

4.1轧钢钢厚度控DDC系统的硬件

轧钢厚度控制是一个直接数字控制(DDC )系统，DC系统采用微型计算机“智能”部件来实现，也就是用PID数字控制器取代图1 中的模拟调节器。用PID数字控制器组成的直接数字控制(DDC) 系统，其结构简化框图如图2 所示。采用微型计算机组成的DDC控制系统，实现对轧钢机轧钢厚度的控制。该DDC 系统

有: 轧钢机、伺服河、模拟输入端和模拟输出端、微型计竟机及显示接口电路、ZPU 等。在轧钢机厚度控制系统中组成结构图(如图3 所示)。图中各种模拟物理量通过放大器送到模数转换器(ADC)D + 7A，D + 7A 的输出数字信号送到微型计算机，经过计算机处理，将处理后的数字信号送到数模转换器(D A C ) ，D / D 转换器的输出的模拟信号送到执行部件伺服阀，去调节控制轧钢机轧辊的辊缝宽度。各种中断信号经并行接口电路(T U 一A R T 板)输入口送入计算机，然后再经并行输出口实现各种中断。另外，微型计算机还具有数字显示、超极限报警等功能，因而还配有一些附件及接口电路

图3 轧钢厚度控制DDC系统硬件框图

4.2轧钢厚度控制DDC系统的软件

轧钢厚度控制的DDC 系统的控制总流程图如图4 所示。该DDC 系统的控制总流程图的常用控制程序有: 控制程序、中断程序、子程序库。

图4轧钢厚度控制DDC系统总流程图

4.2.1.控制程序

控制程序是DDC系统的核心程序。这部分程序有: PID算法，采样滤波，限幅处理。

PID算法

PID算法程序是根据下式编制的

式中，e为控制输入信号与反馈信号之差，即偏差；u为输出信号，即为给予受控对象的控制信号；