新型六辊冷轧机工艺控制系统的可行性研究

新型六辊冷轧机工艺操纵系统的可行性研究

一、六辊冷轧机工艺操纵系统的简介

六辊冷轧机是国际上最新出现的新型冷轧机，目前国内也仅引进了几台由德国闻名厂商SMS Demag生产的六辊冷轧，价格昂贵，但由于其产品的质量和效率相关于传统的四辊冷轧机、有了专门大的提升，因此已成为有色金属加工领域以后进展的要紧装备之一。

六辊冷轧机的核心技术是其工艺操纵系统，要紧包括主传动操纵（MDC），自动厚度操纵（AGC）和自动板型操纵（AFC）等，如下图所示：

Control network

AFC

如上图所示，其中关键的操纵系统包括：

⏹主传动操纵系统（MDC）包括开卷，主轧机，和卷取的电机

和驱动器。MDC和传动间通过光纤通讯，以保证高速的操纵需求。

⏹自动厚度操纵系统（AGC）系统能为轧机机架位置液压操纵，

辊缝操纵提供高速的闭环运算处理。MDC和AGC操纵集成于

同一个工业操纵机（AC800PEC）内，为MDC和AGC的参数提

供紧密的高集成度数据处理。

⏹自动板型操纵系统（AFC）操纵将会独立的由另一个工业操

纵机（AC800PEC）完成。AGC与AFC之间通过光纤进行高速

通讯。光纤通讯能为AFC操纵倾斜与弯辊的数据以最小延迟

时刻传递到AGC操纵器。AFC操纵器通过TCP/IP网路链接以

VIP协议和板型测量操纵系统实现接口。

⏹系统同时也能为以下第三方设备提供Profibus接口：

⏹测厚仪

⏹喷嘴阀操纵

⏹通用轧机输入/输出

⏹轧机逻辑操纵部分PLC

⏹数据分析记录系统（IBA）包含在AGC/AFC包之中。IBA是

设备调试运行和后期的工艺分析的重要工具。重要的数据都

会在IBA里配置完成。客户可随时方便的调用。

⏹工艺数据监控和系统诊断系统，能对轧制过程中的系统数

据自动的进行分析并反馈给工艺工程师。是一个将操纵系统

保持在一个高效的生产效率的工具。

目前六辊冷轧机工艺操纵系统要紧由国外公司如SMS Demag和

Achenbach等公司提供，国内在这方面的研究还比较薄弱，本科研成果提供的六辊冷轧机工艺操纵系统包括如下内容：

⏹主传动操纵 (MDC): 提供了主传动的操纵，包括主速度曲

线操纵。

⏹轧机动作操纵: 提供了压上缸的操纵，中间辊和工作辊弯

辊操纵，中间辊移动位置操纵，轧机机架逻辑操纵。

⏹自动厚度操纵: 提供了辊缝闭环操纵及偏心补偿操纵。提

供了涡流式测厚仪和其配套的系统接口。

⏹自动板型操纵: 通过操纵中间辊的位置和工作辊及中间辊

的弯辊操纵，轧机倾斜，工作辊喷嘴梁来操纵板型。

⏹工艺治理系统: 结合了轧机参数设置表和轧机差不多操

纵逻辑功能。

二、六辊冷轧机工艺操纵系统的要紧内容

1.主传动操纵 (MDC)

⏹基于工业操纵机（AC 800PEC）开发的传动操纵程序,为铝

加工行业六辊轧机开发的功能块能提供了优越的速度操纵

和张力操纵的运算模型，程序开发界面以面向客户方便使用

的FBD功能块为编程语言，依照多年的操纵系统调试经验，

开发了专有的传动操纵功能块，系统操纵功能块和工艺操纵

功能块。所有这些功能块注重于传动和工艺的操纵，并提供

友好化的用户界面和结构化的编程。

1.1.1主传动操纵

操纵轧辊的主传动系统基于速度操纵。主传动的速度为轧机的主速度，并以一个速度斜坡的平缓方式将速度参数传递到其它传动系统，综合计算压下量和前滑值，经处理的斜坡速度用于操纵入口侧和出口侧的带材速度。针关于入口侧和出口侧，加减速率也会经运算补偿输出。

1.1.2出口侧

出口侧卷取机采取张力操纵。操纵方式为开环操纵，并会对系统进行机械损耗和转动惯量的补偿运算。卷取张力建立于工作辊和卷取机之间，本科研成果的卷径计算伺服器能为卷取机提供精确的实时卷径。

1.1.3摩擦力补偿计算和自动优化功能

⏹摩擦补偿一般讲来确实是对设备中轴承，齿轮和其他可测

量的规律性机械损耗进行补偿计算。

⏹补偿的数值基于测量值

⏹假定于轴承和齿轮补偿的数值基于测量值损耗与关联是转

速.

⏹通过传动系统在空载时从零速到最高速的各个速度段所测

量到的空载力矩我们能测算出一条摩擦力补偿曲线

⏹当张力操纵被投入的同时，摩擦补偿也被激活

⏹补偿曲线能通过用户操纵界面自动的进行计算得出并自动

保存于传动操纵的力矩计算模块内

1.1.4卷径计算

⏹卷径计算的差不多公式为:

D = V / (pi * n * z)

其中V为带材速度，n为电机转速，z为减速比

⏹为了得出稳定的计算值剔除误差值，基于带材厚度和卷取

机转速在计算中设定了限定范围（直径的增减速度限定在带

材每转2倍的料厚范围内），精确的卷径计算能带来稳定的

张力操纵，尤其是轧机的起速时期。

1.1.5加速度补偿

⏹加速补偿的意义确实是基于前滑值和实际料卷的转动惯量

计算出的加速率，然后在卷取机上增加一个额外的力矩。