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1、位置自动控制（APC）摘要 在自动控制技术中，预设定位置自动控制是主要的控制方式之一。在轧制过程中APC设定有极为重要的地位，如炉前钢坯定位、推钢机行程控制、出钢机行程控制、立棍开口度设定、侧导板开口度设定、压下位置设定、轧辊速度设定、宽度记开口设定、夹送辊辊缝设定和助卷辊辊缝设定等都由APC系统来完成。本文介绍了APC轧制自动化关键技术原理、发展状况和APC在钢板剪切、四辊平整机、中板轧机压下装置中的应用。关键词: 位置自动控制、轧制、APC、应用 Automatic Place Control（APC）AbstractIn automatic control technology, aut
2、omatic control of pre-set position control mode is the main one. APC set in the rolling process has a very important position, such as blast furnace steel billet positioning, pusher stroke control, schedule control tapping machine, vertical stick mouth opening set, the side guide plate opening degre
3、e setting, pressure setting position set, roller speed setting, the width of the opening set in mind, pinch roll roll roll roll gap setting and help set the roll gap by the APC system to complete such. This article describes the key technical principles APC rolling automation, development, and APC i
4、n the steel plate, four-roll mill, plate mill reduction in the application of the device. Keywords: automatic place control、Rolling、APC、Applications目 录摘要1Abstract2第一章 引言41.1 轧制过程自动化的发展4第二章 APC概念及原理52.1 位置控制的定义52.2 位置控制的基本要求52.3 位置控制量的实际计算和控制方式6第三章 APC控制技术在钢板剪切中的应用93.1 工艺概述93.2 系统配置103.3 APC控制措施113.3
5、.1 设计方面113.3.2 控制软件方面113.4 APC控制123.5 主剪APC控制123.6 步长APC控制13第四章 APC自动控制系统在四辊平整机上的应用144.1 机组设备及主要工艺参数154.1.1 设备布置154.1.2 机组工艺参数154.2 电气自动控制系统的组成164.3 APC自动控制系统的主要功能17第五章 电动APC系统在中板轧机压下装置中的应用185.1 对电动APC系统的要求185.2电动APC控制系统组成19结束语21参考文献22第一章 引言1.1 轧制过程自动化的发展由于连轧机生产效率高，质量易于控制，轧制过程连续，易于实现自动化和机械化，而且这种轧机产量
6、大，经济效益非常显著。所以各种先进的科学成果都竞相应用于连轧过程，大大促进了连轧过程的自动化的发展，其中以热连轧轧机自动化的发展最为迅速和成熟。轧制过程自动化的发展大致可以分为三个阶段:第一阶段大约在20世纪4050年代，为单机模拟系统白动化阶段;第二阶段在60年代，为数字电子计算机和单机自动控制系统共存阶段;第三阶段为1970年至今，为多层次计算机管理阶段，目前基础自动化也全部采用计算机直接数字控制。但轧钢自动化的原本还在于对运动机械的特性分析。为了适应轧制过程自动化的进一步发展要求，应重视以下几方面问题:(1）轧制过程的数学模型。直到现在对宽展、摩擦力分布、张力、轧制力的计算不很准确，对轧
7、机动态特性、液压系统老化特性、活套支撑器响应特性描述也不完善。新厂连轧实际过程参数与设定偏差较大，轧制主要依靠“张力自调整”，控制模型需要大量现场数据自学习、自适应修正，每当轧制新规格、新钢种，头几块坯尺寸就超差。完善理论模型可以更接近实际地设定轧机参数，减少试轧次数。(2)进一步提高和完善检测仪表和变换系统的性能和功能。在轧制速度越来越高，产品范围越来越大，质量要求越来越严格的情况下，检测仪表的性能以及功能，必须进一步增加和完善。例如有些轧机要求其速度精度为0.02，有些轧机要求在线检测残余应力和组织，由此可见对检测仪表的精度和功能要求是很高的。(3)改进计算机控制系统的配置形式。为进一步提
8、高计算机系统的可靠性和稳定性、拖动系统响应的快速性、维护检测的便利性，充分及时利用计算机的最新发展，改进计算机控制系统。如普遍应用对局部设备直接数字控制的DDC装置。而且在广泛发展过程控制计算机系统的同时，大力发展管理机的系统，使管理机和控制机有机地结合起来，组成了分级集成控制系统。(4)实现优化控制。最优控制的基本思想是全面考虑机电设备、工艺和控制系统的工作条件，实现最稳定、最优质、低功耗的生产。但全面考虑过程问题不很容易，客观情况和主观要求也在变化。尤其轧制过程，牵连因素较多，许多影响因素甚至未能量化。已有的控制算法也还需要逐步改进，才可能向最佳结果接近。总之，轧制生产正沿着连续化、高速化
9、、大型化和自动化方向迅速发展，轧制生产过程的自动控制要求越来越高。为了适应形势发展，需要培养众多具有自动化知识的轧钢专业人才。第二章 APC概念及原理2.1 位置控制的定义在指定时刻将被控对象的位置自动的控制到预先给定的目标值上，使控制后的位置与目标位置之差保持在允许的偏差范围之内，此种控制过程称为位置自动控制（Automation Position Contro），通常简称为APC。由于所要求的位置量是预先给定的，所以又称它为预设定位置自动控制,或叫做APC设定。当将计算机应用到位置自动控制系统并实施数字控制时称为DDC-APC；当采用存储程序控制装置（SPC）进行位置控制称为SPC-APC
10、；当使用可编程序控制器（PLC）进行控制时则称为PLC-APC。2.2 位置控制的基本要求被控对象位置的改变，是通过电动机来实现的。电动机有启动也有停止，一般是按梯形速度图进行控制。在不同的使用情况下，最优的或最合理的速度图是不同的。图2一1和图2一2是两种最常用的速度图，图中的最高角速度是电动机所允许的最大角加速度和最大角减速度，所以能保证时间最省。图2一2中加减速阶段的角速度近似于指数函数;开始时角加速度逐渐增大，可以避免冲击;减速阶段到最后的角减速度越来越小，有利于准确停在目标位置上。两种速度曲线下的面积都应该等于所要求的角位移量。图21用等加减速时的速度图 图2一2按指数曲线加减速时的
11、速度图 为了准确地对轧制设备进行位置控制，一般对位置白动控制有以下几点要求: (1)电动机转矩不得超过电动机和机械系统的最大允许转矩; (2)能在最短时间甩完成定位动作，并且定位符合规定的精度要求; (3)在控制过程中不应产生超调现象，并且系统应稳定; (4)由于计算机是通过软件进行控制的，所以还要求控制算法要简单。电机功率大小、传动装置状况、负载大小决定加速度大小，它们需要现场提取数据。2.3 位置控制量的实际计算和控制方式计算机控制系统中实际应用的速度整定曲线v=f(S)，与上述的理想减速过程v=f(S)的关系曲线不完全一样，而是用折线代替曲线，把电压控制信号(即速度给定信号)与位置偏差之
12、间的关系曲线称为速度整定曲线。在实际应用中，控制信号的计算机控制装置的不同，可以分为以下三类:(1)控制装置采用速度自动调节器(SAR)的情况对控制精度高的场合，控制装置是采用速度自动调节器，如图2一3所示。设备的位置由电动机M来控制，而电动机的转速由计算机通过过程输出装置输士的电压模拟量来控制。在轧钢车间中，此种控制装置用于炉前板坯定位、推钢机和出钢机行程控制、立辊和部分侧导板开口度控制以及压下位置设定等。当负荷不变时，其控制曲线如24所示。设S为位置偏差，S3为第一减速点的位置偏差，S2为第二减速点的位置偏差，S1为规定的精度范围，u3为对应于S3的最大电压控制信号。 图23采用速度自动调
13、节器(SAR) 图24负荷不变时速度控制曲线从图24可以看出，速度整定曲线可分为三段，因此实际使用的公式也有三种，如下:1）当SS3时 u=u3（即um） (2.1)2）当S2SS3时 u=（u3-u2）(S3-S2) +u2 (2.2)3) 当SS2时 u=（u2-u1）(S2-S1) +u1 (2.3)当位置偏差小于St时，表明已进人规定的精度范围，即进人死区。电压控制信号u为零。按照图24所示曲线求出的输出值，还需要根据运行方向不同，将偏差信号加上正负符号。当负荷改变，而运行方向也不同时，控制装置也采用速度自动调节器，但控制曲线是不对称的。如图25所示。因负荷不同，减速度也变了，随之两个
14、减速点的位置也改变其计算方法与上相同。 图2一5负荷改变时的速度整定曲线(2)控制装置采用直流恒压速度调节器(以DCCP)的情况。对控制精度要求不高和动作不太频繁的场合，控制装置采用直流恒压速度调节器，如图25所示。设备的位置由电动机M来调整，电动机的转速只有三级，F为正转，R为反转，K3为爬行，K2是中速，K2和K3不投人上作是最高速度。因此，三级速度加上正反转，共有六种情况。计算机通过过程输出装置的常闭触点输出方式来选择其速度等级和方向。轧钢车间中的一部分侧导板开口度设定，夹送辊辊缝设定和助卷辊辊缝设定等采用此种方式。宽度计设定用的是交流电动机，交流电动机的速度调节方向与上述方法相似，但触
15、点K2和K3是在电枢回路中引人电阻以实现不同偏差量情况下的电动机速度的改变。在此种情况下的控制曲线，如图26所示，a点为第一减速点，b点为第二减速点，c点为第三减速点口其具体的计算方法是按开关状态进行。图中的OD3对应于F或P为高速;OD2对应于K2十F(或R)为中速;OD1对应于K3十F或R为爬行速度。如果还要更均匀地调速，还可以将挡分得更细。由于这种方式是按开关量输出，所以往APC代表中要注明输出的组一号及其位置号。 图2一6采用DCCP的情况(3)采用脉冲电机调节主变阻器的速度调节器作为控制装置的情况脉冲电机又称为步进马达，它是靠脉冲信一号驱动的，有脉冲信号输人它就转动，否则就不转动。它
16、的特点是调速精度高，在速度偏差较小时用它，板带钢热轧坯的精轧速度设定时用这种方式，如图27所示。SSRH为速度设定变阻器，其上的电压降作为脉冲信号电压;MRH为主变阻器，为SSRH提供电源电压;R0为防止短路用的电阻;R为电位器，用来检测SSRH的实际位置，并反馈给计算机;PM为脉冲马达;M为电动机;TG为测速发电机。它的作用原理是:主变阻器SSRH的实际位置由与它同轴的电位器R检测，并反馈给计算机，它与SSRH的给定值进行比较，确定控制信号的偏差量，据此来确定输出脉冲的个数。由于有脉冲作用到可控硅装置上，从而实现电动机的速度调整，这是速度的粗调。为了保证主电机速度调节的精度，当经SSRH位置
17、反馈闭环调节使主电动机实际转速与给定速度的偏差已达2%之后，它才投人速度闭环进行速度精调。 图27采用脉冲电机调节主变阻器控制装置的情况第三章 APC控制技术在钢板剪切中的应用3.1 工艺概述双边剪(简称DSS)是一个具有精密机械、液压、电气传动、复杂自动化控制的设备,而且具有联锁多、控制精度高、速度快等特点。从控制角度上,整个系统分为主剪、夹送辊和辊道控制、横移、间隙调整、激光定位、钢板对正等6个子系统。剪切工艺流程:轧后钢板送至剪前辊道,通过激光划线装置对钢板剪切位置进行光学定位,利用钢板对正装置将钢板对正;然后由夹送辊将钢板夹紧按设定步长送板,自动启动主剪进行剪切;与此同时,碎边剪将板边
18、切断后,由碎边运输机将板边运走;钢板在剪切过程中用8个夹送辊防止钢板跑偏,自动完成钢板的连续剪切,剪切后的钢板由剪后辊道送入下一个工作区,而双边剪开始剪切下一块钢板。 3.2 系统配置整个控制系统主要由2套SIEMENS S7-400PLC组成,即工艺PLC与传统PLC。工艺PLC在主控室设有2个扩展机架,在操作室配备4个ET200M分站,负责对工艺流程的控制;传动PLC在主控室设置12个ET200M分站和6RA70直流调速传动装置,通过传动技术负责对钢板和剪刃进行位置控制。系统配置如图1所示。系统根据配置采用3层通信方式,来实现自动化系统和信息网络系统的互联与集成。每个ET200M通过Pro
19、fibus-DP与各自的CPU交换数据,实现对现场数据的采集及对现场设备的控制;2套PLC之间利用CP443-5通讯模块,采用FMS协议进行通讯,以实现数据的传递与共享;基础自动化系统设有Ethernet网用于系统的管理层,通过TCP/IP协议,提供现场设备到企业管理级的数据通道,从而实现管理与控制一体化。31 系统配置图3.3 APC控制措施为了使钢板和剪刃准确定位,提高剪切精度,系统采取了以下措施。3.3.1 设计方面(1)为了保证机械特性一致,夹送辊直流电机采用了德国著名的伦次电机;(2)传动控制装置采用了SIEMENS公司最新的数字式马达驱动器,以确保控制特性平衡;(3)利用脉冲编码器
20、进行距离计算,以准确和快速定位。(4)为了提高控制速度,减少控制死区,PLC选择了最新的控制模板;(5)主传动设计采用1个速度环、3个电流环的形式,以保证主剪两侧剪切力的平衡。3.3.2 控制软件方面(1)对数字装置的控制参数进行整定,以平稳过渡过程,减少传动超调量;(2)为了防止加、减速力矩过大导致钢板打滑进而引起跑偏,主控软件对速度给定信号进行优化,控制模型通过DA模板给出一个与剪切次数相关的三角波;(3)采用了一主多从的传动控制方法,通过模型计算,保证前后工作辊道与夹送辊速度匹配;(4)采用了旋转编码器的速度反馈,提高控制精度;(5)系统在软件方面设有APC跟踪功能,以对控制过程实时分析
21、。整个主控程序利用APC控制技术,结合优化的模型算法软件,对主剪、步长、剪刃间隙、剪板宽度等APC位置环节进行准确控制。为使软件结构清晰,主控程序以模块化方式设计。对每一个功能,有一个专门程序块与之对应,一旦系统发出请求,程序调度马上调用该程序块进行应答处理。处理完毕后再发送相应的反馈信息至主控程序。软件结构如图32所示。 32软件结构图3.4 APC控制双边剪APC主要由主剪APC和步长APC组成。3.5 主剪APC控制主剪系统由固定剪和移动剪组成,由4台300kW直流电机驱动,其中固定侧和移动侧各2台。为了保证两侧力矩分配、动态特性平衡,每一侧的电机采用电枢串联,串联后由1台6RA70装置
22、供电控制。固定侧和移动侧之间采用机械轴连接来实现速度同步。两侧的电机采用主从控制方式,而主剪的滚动剪切主要通过编码器对偏心轴进行相位控制来完成。偏心轴转动0360,主剪相应地滚动1圈,剪切1次。 33APC控制曲线图a) 主剪APC;b)步长APC主剪控制分为自动、半自动与手动模式。(1)在自动模式下,由安装于入口端移动侧上夹送辊的编码器完成对钢板的自动测厚,然后根据板厚,主剪自动选择剪切速度进行剪切。当送钢长度达到第1个设定步长后,主剪调用APC,从零位启动,开始不停地滚动剪切。当光电检测开关检测到最后一个步长后,主剪剪切最后一刀;当偏心轴角为249时,主剪减速回到零位,至此,自动剪切过程完
23、毕。(2)在半自动模式下,人工选择剪切速度,其他与自动模式相同。(3)手动模式仅在检修和系统故障时使用。主剪APC动作时与其他装置有以下联锁:液压和润滑系统正常、剪刃间隙调整结束、横移机架夹紧等。上述条件满足后,APC启动有效。3.6 步长APC控制送板步长由夹送辊和辊道系统控制。夹送辊采用8台45kW的直流电机驱动;入口、出口端两个下夹送辊之间分别采用机械轴连接,各有2台直流电机驱动,而相应的上夹送辊各由2台电机单独驱动,在运送钢板时由钢板作为媒介同步。为了协调好各个夹送辊之间的速度与力矩的关系,系统的传动装置设置了“主从”方式以进行APC控制。(1)当钢板进入双边剪入口端时,入口端设置切换
24、为“1主3从”方式。入口端移动侧下夹送辊的速度值作为主令速度值,入口端其余3个夹送辊作为从动速度跟随。出口端仍设置为“1主1从”方式。(2)当钢板到达出口端时,系统设置为“1主7从”方式。出口端移动侧下夹送辊的速度值作为主令速度值,其余夹送辊作为从动速度跟随。(3)当板尾离开入口端时,出口端切换为“1主3从”方式,出口端移动侧下夹送辊的速度值作为主令速度值;而入口端为“1主1从”方式。(4)当板尾离开出口端时,系统均切换回“1主1从”方式。同样,夹送辊和辊道系统的控制也有自动与手动2种模式。自动模式时,首先选定送板步长,然后利用光电检测开关与偏心轴角度来控制送板动作。每当偏心轴角度大于249时
25、,夹送辊和辊道即调用APC开始转动,自动夹紧钢板按设定步长送板;当剪切完成后,夹送辊和辊道按50%速度将钢板送出双边剪,以便进入下一个工作区。APC控制技术在济钢中厚板厂双边剪系统投用以来,APC控制可靠,主剪动作速度平稳,步长控制精度高,钢板定位准确。尤其是从控制软件和传动驱动两个方面,保证了钢板的平直度小于1mm/12m,单边错位差不大于0.3mm,这两个指标均达到国际先进水平,从而使济钢中厚板的剪切质量大幅改善,且生产率提高40%以上。第四章 APC自动控制系统在四辊平整机上的应用冷轧带钢退火后进行平整轧制,不仅可改变带钢的力学性能,而且可改变带钢的加工性能,并且在一定程度上减轻和消除钢
26、带的板形缺陷,改善钢带的平直度,使钢带表面具有一定的粗糙度。目前,冷轧钢带的平整轧制,多在单机架四辊平整机上进行。由西安重型机械研究所(西重所)自主研制开发设计成套的、具有较高自动控制水平的1700mm四辊高精度冷轧带钢平整机已于2007年10月成功在山东泰山钢铁集团有限公司冷轧厂投产。4.1 机组设备及主要工艺参数4.1.1 设备布置四辊平整机机组设备布置如图41所示。4.1.2 机组工艺参数四辊平整机组的主要工艺参数见表1。41 四辊平整机机组设备布置1- 开卷机;2-入口S辊;3-入口测张辊;4-入口测速仪;5-四辊平整机;6-出口测速仪;7-出口测张辊;8-出口S辊;9-卷取机;10-
27、压上油缸表11700mm四辊平整机组的主要工艺参数 4.2 电气自动控制系统的组成1700mm四辊平整机组电气自动控制系统主要由APC自动控制系统、全数字式直流调速控制系统、工业控制计算机与PLC组成的工业现场网络控制系统组成。其具体控制方案是,PLC控制系统用于完成整个机组的基础自动化控制、工作辊弯辊、平整机轧线的自动调整、换辊、开卷机CPC浮动对中以及整个机组所有液压和润滑系统等的顺序控制;APC自动控制系统主要实现整个机组的平整力控制和带钢的恒延伸率控制。APC自动控制系统的组成：电气APC自动控制系统采用了两级式计算机控制结构,如图2所示。APC自动控制系统由APC控制站和APC操作站
28、组成。APC控制站完成延伸率控制所需的实时控制和逻辑控制功能,APC操作站完成延伸率控制系统所需的操作、显示、管理和维护功能,两者互为依存,缺一不可。APC控制站硬件包括1台工控计算机及其外围设备,在工控机内装有高精度的模拟量输入输出板、开关量输入输出板、数字量及脉冲量的输入输出板等硬件。控制站软件主要具有油缸位置控制、油缸压力控制、压力补偿厚度控制、自动压靠控制、辅助调试支持等功能。APC操作站硬件包括1台工控计算机及其外围设备,操作站是管理人员和操作人员与APC控制系统之间的交互界面。操作软件是用MS-VB、MS-VC、MS-API编制的基于图示的应用系统,主要功能有:控制目标值设定、实时
29、数据数值显示、历史数据趋势显示、控制状态设定、轧制工艺文件输入输出、入/出口速度采样记录及统计、控制参数显示/修改及输入输出、回路参数整定、APC故障显示等。42四辊平整机APC自动控制系统结构图4.3 APC自动控制系统的主要功能在平整工艺中,延伸率的大小与平整后带钢的力学性能、加工性能以及板形密切相关。由于延伸率是平整工艺中控制带钢力学性能的唯一变形指标,因此对延伸率的控制是对带钢工艺质量控制的重要内容。而APC自动控制系统的主要控制功能就是通过调整平整力的大小和带钢张力的大小来实现对带钢延伸率的控制。平整机延伸率的定义为: L1L0L0式中,L0为入口带钢长度;L1为出口带钢长度。L1L
30、0L01001t0t0t100100100式中,v0为入口带钢速度;v1为出口带钢速度。1700mm平整机APC自动控制系统借助于安装在入口和出口的2台激光测速仪测出的带钢入口和出口的速度值,经过延伸率运算器计算出延伸率的实际值;通过延伸率实际值与延伸率设定值的逻辑连接,可得出一个差分值,系统程序将该差分值送入延伸率控制器中,通过计算可得出平整力或张力的修正值。再将平整力修正值或张力修正值叠加到前一周期测得的平整力或张力值上,其结果为一积分响应。APC自动控制系统将其作为补充设定值与平整力或张力控制设定值相加,对设定值进行修正,最终使延伸率恢复到设定值大小。本APC自动控制系统的控制原理见图4
31、3。 43APC自动控制系统原理图本系统实际应用得出,平整力对带钢延伸率的影响最为明显。但在平整厚度小于0.5mm的带钢时,带钢张力的大小对延伸率的影响较为明显。因此在平整薄规格带钢时,本系统主要通过调整张力的大小来控制带钢的延伸率。1700mm冷轧单机架四辊平整机组自投入生产以来,设备运行稳定可靠,各项技术指标均达到合同要求,尤其是APC自动控制系统的投入,使带钢的力学性能、对延伸率的控制、带材板形的改善以及带材表面质量都有大幅度提高。随着国内外市场对冷轧板材质量要求的提高,平整机组在冷轧板材生产中更显现出其重要作用。第五章 电动APC系统在中板轧机压下装置中的应用安阳钢铁公司中板机组于19
32、96年5月投产,其压下控制系统采用电动APC和液压AGC联合控制,由电动APC实现轧机自动压下预摆辊缝,液压AGC实现厚度微调。5.1 对电动APC系统的要求中板轧制具有来料短、道次变化频繁、产品规格多等特点。每块钢坯需经10余道次的往复轧制,轧机的辊缝逐次减小,因而要求进行频繁压下操作。为了实现快速高效轧制,操作时必须既快又定位准确,因而操作难度大。若定位不准,会造成每块钢板之间相同道次的辊缝设定值差别大至1mm左右,成品钢板的异板差也常在08mm左右,进而导致轧出的成品钢板厚度波动大,且经常出现正偏差,不仅增加了成本,也影响了成材率。为此,安钢中板2800mm四辊机组采用电动程序压下系统,
33、即电动APC系统,实现了轧机压下一次停准,做到了轧机自动预摆辊缝,加快了生产节奏。5.2电动APC控制系统组成为了适应压下工艺及工况的要求,安钢2800mm中板机组电动APC系统选用了一台既实用又有较快运算能力的S5-135U PLC作为自动压下控制单元。首先将不同规格的轧制程序表存入到计算机内不同的数据块,操作工在操作台上可选出相应的轧制程序表,计算机自动从对应的数据块中取出各个道次的辊缝设定值,按上述控制原理控制电机运转。系统结构如图51所示。 51电动APC控制系统结构从图51可以看出,位置自动控制系统实际上是一个闭环控制系统,其实质是在压下电机的转速电流双环调速系统外增加一位置闭环的随
34、动系统。本系统中位置检测采用冶金自动化院欧自动化中心生产的G型辊缝仪,辊缝仪检测出的实际辊缝值与辊缝设定值相比,计算出差值,根据差值大小输出对应的速度给定到压下电机数控系统,直到实际辊缝达到设定辊缝值,速度给定也变为零,压下电机停止,达到预摆好辊缝的目的。位置检测元件G型高精度辊缝检测仪采用独特的结构形式,具有抗强振动、冲击及抗干扰性能,能在各种恶劣的环境下正常工作,而且取消了传统繁琐的齿轮机构和自整角机二次传送所造成的系统误差,高精度的光电传感器可直接装在压下螺丝顶部,因此该仪表检测精度高,运行可靠。辊缝值由二次仪表显示,该表具有辊缝设定、清零、自校功能,并另备有2路外显示及计算机接口。为能
35、自动更换道次,需有较可靠耐用的压力检测元件,本系统引进了ABB公司的压磁式测压仪,利用压力消失信号作为上个道次的结束,计算机自动取出下个道次的辊缝设定值,然后自动预摆辊缝。为了准确地对轧制设备进行位置控制,一般对位置自动控制系统有以下要求:(1)电机转矩不得超过电机和机械系统的最大允许转矩;(2)能在最短时间里完成定位动作,并且定位符合规定的精度要求;(3)在控制过程中不应产生超调现象,并且系统稳定;(4)计算机是通过软件进行控制的,要求控制算法简单。为了满足上述要求,采用最佳控制曲线来控制电机运转。位置闭环采用传统的PI控制,由于压下环节受到多方面因素的影响,尤其是平衡液压站的压力经常不稳,
36、致使PI控制器的参数很难匹配,积分时间常数和比例系数难以达到最佳。为此,采用以制动曲线为基础,位置反馈与速度给定渐近式的控制思路,利用速度阶梯图原理控制电机运转,实现电机无超调停在设定位置。控制原理如图52所示。 图52速度阶梯控制原理图在图52中,辊缝偏差S=位置反馈辊缝给定,当S越大,速度给定电压V越大,可保证速度;当S越小,V越小,可保证精度和防止振荡。为了测试停车曲线,编制了测试停车曲线程序。通过测试不同电压给定对应的制动距离,确定出不同S对应的速度给定V,使电机按速度阶梯图进行定位。电机的控制曲线按对应关系取点,见表1。 安钢2800mm中板轧机电动APC系统投入运行后,经2年多的生
37、产实践,每个道次的辊缝设定精度均在006mm以内,远小于原来提出的设计目标,定位速度比手动时每个道次提高115s,不仅解决了压下不能一次停准的问题,而且系统运行良好,速度和精度均比手动操作大为提高,有效地控制了异板差,提高了控制精度。由于定位精度提高,使钢板的负偏差值也得到保证。电动APC的投入,降低了工人的劳动强度,保证了钢板质量,带来了一定的社会效益。结束语 轧制自动化实际上是对轧制过程进行自动控制，尤其在高速与高精度轧制时，更需要计算机高速准确地控制生产过程。但所有自动控制都是人们精心安排和设计的。轧制自动控制就包括描述轧制过程的数学模型、机械动态特性模型及其组合方式。同时需要高精度的检
38、测器、高速度的模拟或数字控制单元与系统以及稳定可靠的执行单元。需要我们不断来完善。 参考文献1张辉.轧制过程自动化M.沈阳:东北工学院, 19992刘宁,袁国明.安钢2800中板轧机电力装备技术设计Z.大连:一重设计院, 1999.3杨自厚自动控制原理M北京:冶金工业出版社, 19904N. J. W ilis. ArtificialNeuralNetworks in Process Esti-mation and ControlJ. Automatica, 1992,Vo.l 28(5):11811187.5贾春玉.高精度宽带钢冷轧机板形模糊神经控制的研究D.秦皇岛:燕山大学,2006.6贾春玉,刘宏民,邱格君.基于模糊修正的Elman动态递归网络板形高精度预报 J.中国机械工程,2005,Vo.l 16(13): 11421145.7丁修堑.轧制过程自动化。北京:冶金工业出版社，19868陈伯时，自动控制系统，机械工业出版社，北京，1981
