轧机过程控制
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
迭代计算开始 机架间带钢厚度
从#1std. 到#5std.
进行迭代计算
从#2std. 到#4std.
进行迭代计算 进行迭代计算
从#1std. 到#4std. ( 功率) 以及#5std. ( 轧制力)
厚度修正值
Newton-Raphson 法
更新 迭代计算 目标负荷分配比 每一机架压下率 每一机架轧制力 每一机架电机功率
（1）生产管理
（2）生产跟踪
（3〕数据通讯
（4）数学模型
（5）数据存储与分析
（6）操作画面
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－带钢跟踪
跟踪系统大体分两种，一种是钢卷跟踪，它 是以一个物理钢卷为对象进行跟踪。另一种是生 产过程跟踪，它是以带钢在生产线的生产状态为 对象进行跟踪。 生产过程跟踪由一级计算机微跟踪和二级计 算机宏跟踪组成。二级计算机基于一级计算机发 送的事件信号进行宏跟踪，控制轧机的生产状态， 并在相应时刻触发其它控制功能，如自动设定和 数据采集、通讯与交换等功能。
将负荷函数统一设为： pi f(hi 1,hi )
p1 : p2 : p3...... : pn 1 : 2 : 3..... : 根据负荷成比例原则：
建立负荷分配非线性 f1(h0 ,h1,h2 ) 2 p1 1p2 0 方程组： f2(h1 ,h2 ,h3 ) 3 p2 2 p3 0
...... fn 1(hn 2 ,hn 1,hn ) n pn 1 n 1pn 0
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
迭代收敛计算压下规程
功率平衡模式 轧制力平衡模式 压下率平衡模式 压下率和功率平衡模式 压下率和轧制力平衡模式 压下率和压下率平衡模式 毛辊轧制模式
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
Level-2 低速自适应学习 自动 低速实测值收集 自动 Level-1 更新学习数据 高速自适应学习 自动 高速实测值收集 自动 下一卷 设定计算
速度
当前卷 2010-5-5 冷连轧过程控制
时间
京唐极薄酸轧技术交流
FGC (Flying Gauge Change) 特点： 不停机改变产品规格
VR1T4 VR2T4 Hale Waihona Puke BaiduR3T4 VR4T4
VR1T3
轧辊速度
VR2A VR3A VR4A VR5A T0A T1A T2A T3A T4A T5A
VR1T2 VR2T2
VR2T3
VR3T3
VR1T1 VR1B VR2B VR3B VR4B VR5B
3 冷连轧过程控制（数学模型）
模型分析工具
数据文件 在线数据 数据管理 数据清单 数据报表 数据图形 模型参数 仿真结果
统计分析
原始数据存储 协调分析 仿真功能 PC 原始数据
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
谢谢
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
2 ＃
1 ＃
张力极限
压下率极限
轧制力极限
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
设定计算
（1）轧辊辊缝 （2）穿带速度 （3）最大稳态速度 （4）弯辊力 （5）前后单位张力 （6）各道次轧制厚度 （7）前、后滑值 （8）轧制力值 （9）带钢宽度 （10）轧辊横移位置 （11）AGC控制参数（轧机模数、带钢模数、控制增益等） （12）AFC控制参数（目标控制板形、板形影响系数，控制增益等） （13）FGC控制参数 （14）其它参数
高响应、多变量、非线性、强耦合
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
1 冷连轧控制系统特点
• 厚控相关新技术：多AGC系统，FGC系统
• 板形控制新技术：CVC, PC, HC, UC…..新轧机
• 计算机控制技术：3 级计算机控制系统
• 其它：检测仪表，边部减薄控制，新型卷取机…
2010-5-5
－改变轧件厚度
－改变轧件宽度
总张力
T0B T1B T2B T3B T4B T5B
需要调整的参数：
厚度
h0A h1A h2A h3A h4A h5A
h0B h1B h2B h3B h4B h5B
－各架辊缝
－各架速度
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
模型自适应学习的目的 数学模型是一组描述生产工艺操作与控制规律的方程 。冷连轧的数学模型是轧制理论、控制理论与实践经验的 产物，是近似的理论模型，需要不断的修正提高精度。 数学模型学习的策略和任务就是通过比较计算机系统 收集的实际数据与模型设定计算值之间的差异，反映出理 论与实际的差别，以不断修正数学模型方程系数的方法， 使数学模型逐步求精，逼近当前生产轧制的实际，从而使 冷连轧机的过程控制系统获得更高的设定精度。
冷连轧过程控制
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
冷连轧自动化
1 冷连轧控制系统特点
2 冷连轧的三级控制系统介绍
3 冷轧机的过程控制
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
1 冷连轧控制系统特点
冷连轧带钢生产包括：酸洗、冷轧、脱脂、退 火、平整、精整、镀涂层等多个生产工序，它是冶 金、机械、材料、化学、控制、计算机等多学科技 术的综合，是轧钢领域生产效率最高、自动化控制 最完善的生产部门，代表了轧钢技术的最高水平。
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
张力设定
带钢前后单位张力值根据带钢的钢种、厚度 和道次在层别表内查找。总张力由单位张力与各 道次带钢面积之积确定。
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
速度设定
（1）穿带速度由设备常数确定。 （2）稳态轧制速度初值由设备最大轧制速度确定， 并在模型计算过程中对电机功率和轧制转数进行极限 检查，超限则对最大轧制速度进行修正。 （3）带钢出口速度确定后，根据前滑模型计算值， 得到轧辊速度。
（4）质量控制信息；带钢厚度、带钢板形等。 数据收集有两种方式：周期性采样和根据事件收集数据。 周期性采样可按轧制带钢的一定长度或一定时间间隔进行。
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－HMI
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－HMI
由若干台PC机组成，通过以太网进行数据传送，完成生产计划编制、 合同安排、初始带钢数据处理、向二级计算机提供设定计算参数、轧辊 数据处理以及产品质量管理。
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
2 冷连轧三级控制系统
Level-2 过程控制级
TCM 设定模型
·轧制规程计算 ·设定计算 ·模型学习计算 ·模型数据存储
hout 出口厚度 tout 出口张力
弹性压缩区
塑性区
弹性恢复区
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
变形抗力模型 前滑模型 轧制力模型 轧制力矩模型 功率模型 辊缝模型 轧机模量
等等
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
2 冷连轧三级控制系统
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
2 冷连轧三级控制系统
一级计算机：直接数字控制级(DDC)
AGC、AFC、ATC、APC、FGC 二级计算机：过程控制级(SCC) 一般由服务器(在线，热备用)、工作站、若干台PC组成，采用以太网 联接。二级机与一级机通过光纤通讯。二级计算机主要功能包括：工艺参 数设定计算、自适应学习、带钢跟踪、数据采集与交换、HMI监控、生产 数据收集与分析。 三级计算机：生产控制级(PCC)
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
5 4 3 2 1
S1A S2A
Δ S1A Δ S2A Δ S3A Δ S4A Δ S5A Δ S4T4 Δ S3T3 Δ S2T2 Δ S1T1
S1B S2B S3B S4B S5B
辊缝
S3A S4A S5A VR1A
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
2 冷连轧三级控制系统
冷连轧机组三级计算机控制系统： 一级：直接数字控制级（DDC） 二级：过程控制级（SCC）
三级：生产控制级（PCC）
网络：工业以太网和环网组成数据传输网络 传输速度为100Mbps/1Gbps，通过网络系统三级计 算机联为一体。
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－数据采集
一级计算机在冷连轧过程中对实际数据进行采样，对生产 设备的实际数据进行收集和存储。这些数据包括： （1）轧制结果数据；如轧制速度、轧制力、辊缝、张力等。 （2）生产结果数据；如钢卷长度、直径、重量、生产日期等。
（3）设备消耗信息；如乳化液和轧辊的相关信息。
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－HMI
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
轧制规程计算
设定计算 自适应学习
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
冷轧变形区构成
Fein : 弹性压缩区轧制力 Fp塑性区轧制力 Feout 弹性恢复区轧制力 kin 入口变形抗力 km : 平均变形抗力 hin 入口厚度 tin 入口张力 hPin 塑性入口厚度 hPout 塑性出口厚度 kout 出口变形抗力
Level-3 生产控制级 LBP PC 1 PC 2
OPS 数据输出 工程文件输出 实测数据获得
轧机预设定
PDI 数据传输 轧辊数据传输
工业以太网
轧机设定数据
轧机实测数据
Level-1 设备控制级 AGC AFC FGC APC
OPS
操作工干预
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－Level 2
机架间带钢厚度 模型计算
收敛检查 OK 迭代计算错误 收敛结果 机架间带钢厚度 修正功能开关 最终结果 机架间带钢厚度 ON 压下规程修正功能
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
迭代计算压下规程
轧制力矩极限
电机功率极限
3 ＃
4 ＃
目标厚度
迭代计算
轧制速度极限
从#1std. 到#5std.
进行迭代计算
从#2std. 到#4std.
进行迭代计算 进行迭代计算
从#1std. 到#4std. ( 功率) 以及#5std. ( 轧制力)
厚度修正值
Newton-Raphson 法
更新 迭代计算 目标负荷分配比 每一机架压下率 每一机架轧制力 每一机架电机功率
（1）生产管理
（2）生产跟踪
（3〕数据通讯
（4）数学模型
（5）数据存储与分析
（6）操作画面
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－带钢跟踪
跟踪系统大体分两种，一种是钢卷跟踪，它 是以一个物理钢卷为对象进行跟踪。另一种是生 产过程跟踪，它是以带钢在生产线的生产状态为 对象进行跟踪。 生产过程跟踪由一级计算机微跟踪和二级计 算机宏跟踪组成。二级计算机基于一级计算机发 送的事件信号进行宏跟踪，控制轧机的生产状态， 并在相应时刻触发其它控制功能，如自动设定和 数据采集、通讯与交换等功能。
将负荷函数统一设为： pi f(hi 1,hi )
p1 : p2 : p3...... : pn 1 : 2 : 3..... : 根据负荷成比例原则：
建立负荷分配非线性 f1(h0 ,h1,h2 ) 2 p1 1p2 0 方程组： f2(h1 ,h2 ,h3 ) 3 p2 2 p3 0
...... fn 1(hn 2 ,hn 1,hn ) n pn 1 n 1pn 0
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
迭代收敛计算压下规程
功率平衡模式 轧制力平衡模式 压下率平衡模式 压下率和功率平衡模式 压下率和轧制力平衡模式 压下率和压下率平衡模式 毛辊轧制模式
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
Level-2 低速自适应学习 自动 低速实测值收集 自动 Level-1 更新学习数据 高速自适应学习 自动 高速实测值收集 自动 下一卷 设定计算
速度
当前卷 2010-5-5 冷连轧过程控制
时间
京唐极薄酸轧技术交流
FGC (Flying Gauge Change) 特点： 不停机改变产品规格
VR1T4 VR2T4 Hale Waihona Puke BaiduR3T4 VR4T4
VR1T3
轧辊速度
VR2A VR3A VR4A VR5A T0A T1A T2A T3A T4A T5A
VR1T2 VR2T2
VR2T3
VR3T3
VR1T1 VR1B VR2B VR3B VR4B VR5B
3 冷连轧过程控制（数学模型）
模型分析工具
数据文件 在线数据 数据管理 数据清单 数据报表 数据图形 模型参数 仿真结果
统计分析
原始数据存储 协调分析 仿真功能 PC 原始数据
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
谢谢
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
2 ＃
1 ＃
张力极限
压下率极限
轧制力极限
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
设定计算
（1）轧辊辊缝 （2）穿带速度 （3）最大稳态速度 （4）弯辊力 （5）前后单位张力 （6）各道次轧制厚度 （7）前、后滑值 （8）轧制力值 （9）带钢宽度 （10）轧辊横移位置 （11）AGC控制参数（轧机模数、带钢模数、控制增益等） （12）AFC控制参数（目标控制板形、板形影响系数，控制增益等） （13）FGC控制参数 （14）其它参数
高响应、多变量、非线性、强耦合
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
1 冷连轧控制系统特点
• 厚控相关新技术：多AGC系统，FGC系统
• 板形控制新技术：CVC, PC, HC, UC…..新轧机
• 计算机控制技术：3 级计算机控制系统
• 其它：检测仪表，边部减薄控制，新型卷取机…
2010-5-5
－改变轧件厚度
－改变轧件宽度
总张力
T0B T1B T2B T3B T4B T5B
需要调整的参数：
厚度
h0A h1A h2A h3A h4A h5A
h0B h1B h2B h3B h4B h5B
－各架辊缝
－各架速度
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
模型自适应学习的目的 数学模型是一组描述生产工艺操作与控制规律的方程 。冷连轧的数学模型是轧制理论、控制理论与实践经验的 产物，是近似的理论模型，需要不断的修正提高精度。 数学模型学习的策略和任务就是通过比较计算机系统 收集的实际数据与模型设定计算值之间的差异，反映出理 论与实际的差别，以不断修正数学模型方程系数的方法， 使数学模型逐步求精，逼近当前生产轧制的实际，从而使 冷连轧机的过程控制系统获得更高的设定精度。
冷连轧过程控制
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
冷连轧自动化
1 冷连轧控制系统特点
2 冷连轧的三级控制系统介绍
3 冷轧机的过程控制
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
1 冷连轧控制系统特点
冷连轧带钢生产包括：酸洗、冷轧、脱脂、退 火、平整、精整、镀涂层等多个生产工序，它是冶 金、机械、材料、化学、控制、计算机等多学科技 术的综合，是轧钢领域生产效率最高、自动化控制 最完善的生产部门，代表了轧钢技术的最高水平。
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
张力设定
带钢前后单位张力值根据带钢的钢种、厚度 和道次在层别表内查找。总张力由单位张力与各 道次带钢面积之积确定。
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
速度设定
（1）穿带速度由设备常数确定。 （2）稳态轧制速度初值由设备最大轧制速度确定， 并在模型计算过程中对电机功率和轧制转数进行极限 检查，超限则对最大轧制速度进行修正。 （3）带钢出口速度确定后，根据前滑模型计算值， 得到轧辊速度。
（4）质量控制信息；带钢厚度、带钢板形等。 数据收集有两种方式：周期性采样和根据事件收集数据。 周期性采样可按轧制带钢的一定长度或一定时间间隔进行。
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－HMI
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－HMI
由若干台PC机组成，通过以太网进行数据传送，完成生产计划编制、 合同安排、初始带钢数据处理、向二级计算机提供设定计算参数、轧辊 数据处理以及产品质量管理。
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
2 冷连轧三级控制系统
Level-2 过程控制级
TCM 设定模型
·轧制规程计算 ·设定计算 ·模型学习计算 ·模型数据存储
hout 出口厚度 tout 出口张力
弹性压缩区
塑性区
弹性恢复区
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
变形抗力模型 前滑模型 轧制力模型 轧制力矩模型 功率模型 辊缝模型 轧机模量
等等
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
2 冷连轧三级控制系统
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
2 冷连轧三级控制系统
一级计算机：直接数字控制级(DDC)
AGC、AFC、ATC、APC、FGC 二级计算机：过程控制级(SCC) 一般由服务器(在线，热备用)、工作站、若干台PC组成，采用以太网 联接。二级机与一级机通过光纤通讯。二级计算机主要功能包括：工艺参 数设定计算、自适应学习、带钢跟踪、数据采集与交换、HMI监控、生产 数据收集与分析。 三级计算机：生产控制级(PCC)
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
5 4 3 2 1
S1A S2A
Δ S1A Δ S2A Δ S3A Δ S4A Δ S5A Δ S4T4 Δ S3T3 Δ S2T2 Δ S1T1
S1B S2B S3B S4B S5B
辊缝
S3A S4A S5A VR1A
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
2 冷连轧三级控制系统
冷连轧机组三级计算机控制系统： 一级：直接数字控制级（DDC） 二级：过程控制级（SCC）
三级：生产控制级（PCC）
网络：工业以太网和环网组成数据传输网络 传输速度为100Mbps/1Gbps，通过网络系统三级计 算机联为一体。
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
2010-5-5 冷连轧过程控制 京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－数据采集
一级计算机在冷连轧过程中对实际数据进行采样，对生产 设备的实际数据进行收集和存储。这些数据包括： （1）轧制结果数据；如轧制速度、轧制力、辊缝、张力等。 （2）生产结果数据；如钢卷长度、直径、重量、生产日期等。
（3）设备消耗信息；如乳化液和轧辊的相关信息。
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－HMI
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
轧制规程计算
设定计算 自适应学习
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
冷轧变形区构成
Fein : 弹性压缩区轧制力 Fp塑性区轧制力 Feout 弹性恢复区轧制力 kin 入口变形抗力 km : 平均变形抗力 hin 入口厚度 tin 入口张力 hPin 塑性入口厚度 hPout 塑性出口厚度 kout 出口变形抗力
Level-3 生产控制级 LBP PC 1 PC 2
OPS 数据输出 工程文件输出 实测数据获得
轧机预设定
PDI 数据传输 轧辊数据传输
工业以太网
轧机设定数据
轧机实测数据
Level-1 设备控制级 AGC AFC FGC APC
OPS
操作工干预
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制－Level 2
机架间带钢厚度 模型计算
收敛检查 OK 迭代计算错误 收敛结果 机架间带钢厚度 修正功能开关 最终结果 机架间带钢厚度 ON 压下规程修正功能
2010-5-5
冷连轧过程控制
京唐极薄酸轧技术交流
3 冷连轧过程控制（数学模型）
迭代计算压下规程
轧制力矩极限
电机功率极限
3 ＃
4 ＃
目标厚度
迭代计算
轧制速度极限