CN102873107A

CN102873107A - 一种热镀锌光整机压上系统高同步控制方法

Info

Publication number: CN102873107A
Application number: CN2012103751696A
Authority: CN
Inventors: 张岩; 王军生; 刘宝权; 费静; 秦大伟; 宋君; 孔伟东
Original assignee: Angang Steel Co Ltd
Current assignee: Angang Steel Co Ltd
Priority date: 2012-09-29
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2032-09-29
Also published as: CN102873107B

Abstract

一种热镀锌光整机压上系统高同步控制方法：a、在压上系统液压缸的投入过程中，采用单位置控制方式，同时增加位置倾斜控制作为补偿措施；b、当工作辊与带钢接触且其轧制力为0.5MN时，系统将单位置控制方式切换到单轧制力控制方式，并将操作侧（OS）和传动侧（DS）的两个比例阀的设定值设为满偏电流的10%，以使工作辊平稳闭合辊缝，避免在切换时刻压上系统瞬间产生较大动作而导致勒辊事故的发生；c、在正常工作过程中，系统采用单轧制力控制方式，同时增加轧制力差控制，使得两侧的独立轧制力控制系统之间能够通过轧制力差控制而达到高度同步；d、系统具有自动标定功能。

Description

一种热镀锌光整机压上系统高同步控制方法

技术领域

本发明属于冶金生产的自动控制领域，涉及一种光整机的压上系统液压缸同步动作的控制方法。

背景技术

冷轧热镀锌线是冷轧板深加工的生产线之一,而光整机作为镀锌线的重要工艺设备，其HGC（液压辊缝控制）的同步控制特性对生产运行及产品质量的影响是至关重要的。目前，国内外镀锌光整机的HGC同步控制主要采用两种方式：（1）合轧制力带倾斜闭环控制；（2）单轧制力无倾斜控制。其代表性的控制技术见文献1.《.邯钢热镀锌线光整机的控制系统》〔河北冶金,2003,135(3): 50-52.〕及文献2.《.连续热镀锌（CGL）生产线上的光整机控制系统》〔冶金自动化,2001,2:55-58〕、

在文献1中，对光整机在线控制方式进行了论述，介绍两种控制模式：延伸率控制和轧制力控制模式。推导出延伸率计算公式，同时论述在焊缝过光整机时工作辊的三种设定模式。但该文献提出的控制方法比较简单，只是采用单侧位置控制方法而未加入倾斜控制的压上同步控制系统。

在文献2中，介绍了一种四辊光整机的设备结构与工艺过程，光整机控制系统的硬件和软件构成以及主要的控制功能。在测试模式下，用排气功能排出液压油中的空气，保证两个液压缸的动作速度一致。但工作模式的选择依据实际轧制力的大小决定而未采用轧制力差的控制方式。

以上文献中介绍的位置控制方法和轧制力控制方法，都无法实现光整机压上系统液压缸的高精度同步动作要求。因此，光整机的勒辊和快开事故还时有发生，影响了生产运行的效率和产品的质量

发明内容

本发明的目的就是提供一种具有同步精度高、响应速度快的光整机HGC同步控制方法，实现光整机的HGC精确控制，减少光整机勒辊事故和快开事故的发生。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：

a、在压上系统的液压缸投入过程中，在工作辊面接触带钢板面之前采用单位置控制方式，同时增加位置倾斜控制作为单位置控制方式的补偿措施；

b、当工作辊与带钢接触且其轧制力为0.5MN时，系统将单位置控制方式切换到单轧制力控制方式，并对操作侧（OS）和传动侧（DS）的两个比例阀的设定值设为满偏电流的10%，目的是为了在控制方式的切换过程中，能够让工作辊平稳闭合辊缝，避免在切换时刻压上系统瞬间产生较大动作而导致勒辊事故的发生；

c、在投入过程结束而进入正常工作时，系统采用单轧制力控制方式，同时增加轧制力差控制，使得在轧制力调整时，两侧的独立轧制力控制系统之间能够通过轧制力差控制而达到高度同步；

d、系统具有自动标定功能，标定时，在0.56MN的轧制力下，系统自动实现对辊缝的清零功能。

进一步地，本发明所述的位置倾斜控制方法还包括：

当两侧液压缸出现2mm位置倾斜值时，将启动保护功能，自动终止液压缸的压上控制程序，并将液压缸的活塞快速释放到底。

进一步地，本发明所述的轧制力差控制方法还包括：

当两侧的轧制力差超过0.098MN且时间延迟50ms时，将启动保护功能，自动终止液压缸的压上控制程序，并将液压缸的活塞快速释放到底。

进一步地，本发明所述的单轧制力控制方式还包括：

需要仔细调整和测试两侧比例阀的特性，保证两侧配对使用。

与现有技术相比，本发明的优点是：由于镀锌线光整机的控制系统采用了位置倾斜控制方式，有效地补偿了单位置控制方式产生的控制误差；又由于系统采用了轧制力差的控制方式，使得光整机的两侧液压缸达到高度同步。因此，提高了光整机的同步控制精度和响应时间，使得光整机不管是在投入时段还是在正常工作过程中，都能够极大地提高生产效率和产品的质量，避免了勒辊和快开事故的发生，降低了轧辊的消耗，节省了生产的成本。

附图说明

图1是单位置控制方式逻辑示意框图。

图2是位置倾斜控制方式逻辑示意框图。

图3是单轧制力控制方式逻辑示意框图。

图4是轧制力差控制方式逻辑示意框图。

图5是投入位置倾斜控制器后倾斜值与两侧位置实际值的曲线示意图。

图6是投入轧制力差控制器后的轧制力与两侧轧制力实际值的曲线示意图。

图7是方式切换时增加10%电流输出实际值曲线示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

步骤1：光整机压上系统标定功能的实现：

1.1首先获得标定所需要的初始条件，其中包括：工作辊、支撑辊的辊径发生改变的数值及机架内带钢占用的厚度值；

1.2.在位置控制方式下，将辊缝完全打开，液压缸释放到底；

1.3.开始标定位置传感器，在0.56MN轧制力下，实现对辊缝进行清零功能。

步骤2：系统在单位置控制方式下增加位置倾斜控制方式补偿：

2.1如图1、2、5所示。原有的单位置控制方式主要通过PID单独控制比例阀驱动液压缸的投入，而由于两侧比例阀的特性在使用过程中造成差异变大，所以产生两侧的液压缸在投入过程中严重不同步。增加了位置倾斜控制方式（PID方式）以后，其输出的电流信号与单位置控制电流信号相叠加，因此，既保证了目标位置，又保证了两侧液压缸的同步运动；

2.2倾斜控制PID参数整定，首先手动改变控制器的输出信号u（k），观察被控变量y(k)的变化过程，由阶跃响应曲线得到对象基本特征参数。然后计算比例系数：

K_{p} = \frac{(y_{1} - y_{0})}{(y_{\max} - y_{\min})} / \frac{(u_{1} - u_{0})}{(u_{\max} - u_{\min})}

；开环过渡时间T_s：T_s=T₁-T₀。

2.3PID参数初始值的选择：K_c=1/K_p；T_i=T_s/2；T_d=0

2.4将上述PID控制器投入“Auto”方式，并稍微改变一下控制回路的设定值，观察控制系统的跟踪性能。若响应过慢，而且无超调存在，则适当加大K_c值；反之，则减小K_c值；

2.5进行PLC编程定义，确定倾斜控制功能模块，输出调整电流信号。

步骤3：系统在单轧制力控制方式下增加轧制力差控制方式补偿：

3.1如图3、4、6所示。系统原有的单轧制力控制方式，也是主要通过PID单独控制比例阀驱动液压缸的投入。而由于两侧比例阀的特性在使用过程造成差异变大，所以产生两侧的液压缸在正常工作时两侧轧制力偏差变大。而增加了轧制力差的PID控制方式后，其输出的电流信号与单轧制力控制电流信号相叠加，因此，既保证目标轧制力，又保证了两侧轧制力的平衡；

3.2轧制力控制PID参数的整定，其方法与位置倾斜PID参数整定方法相同；

3.3将上述PID控制器投入“Auto”方式，并稍微改变一下控制回路的设定值，观察控制系统的跟踪性能。若响应过慢，而且无超调存在，则适当加大K_c值；反之，则减小K_c值；

3.4进行PLC编程定义，确定轧制力差控制功能块，输出调整电流信号。

步骤4：系统在控制方式切换过程中的电流限幅调整：

4.1系统在位置控制方式切换到轧制力控制方式时，系统对操作侧（OS）和传动侧（DS）的两个比例阀的输出设定为满偏电流的10%（如图7所示）。目的是为了在控制方式的切换过程中，能够让工作辊平稳地闭合辊缝，避免在切换时刻压上系统瞬间产生较大动作而导致勒辊事故的发生。

4.2进行PLC编程定义，确定转换电流控制功能块，输出调整电流信号。

Claims

1.一种热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：

a、在压上系统的液压缸投入过程中，在工作辊面接触到带钢板面之前采用单位置控制方式，同时增加位置倾斜控制作为单位置控制方式的补偿措施；

b：当工作辊与带钢接触且其轧制力为0.5MN时，系统将单位置控制方式切换到单轧制力控制方式，并对操作侧OS和传动侧DS的两个比例阀的设定值设为满偏电流的10%，目的是为了在控制方式的切换过程中，能够让工作辊平稳闭合辊缝，避免在切换时刻压上系统瞬间产生较大动作而导致勒辊事故的发生；

c：在投入过程结束而进入正常工作时，系统采用单轧制力控制方式，同时增加轧制力差控制，使得在轧制力调整时，两侧的独立轧制力控制系统之间能够通过轧制力差控制而达到高度同步；

d：系统具有自动标定功能，标定时，在0.56MN的轧制力下，系统自动实现对辊缝的清零功能。

2.根据权利要求1所述的热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：所述的位置倾斜控制方法在两侧液压缸出现2mm位置倾斜值时，将启动保护功能，自动终止液压缸的压上控制程序，并将液压缸的活塞快速释放到底。

3.根据权利要求1所述的热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：所述的轧制力差控制方法在两侧轧制力差超过0.098MN且时间延迟50ms时，将启动保护功能，自动终止液压缸的压上控制程序，并将液压缸的活塞快速释放到底。

4.根据权利要求3所述的热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：所述的单轧制力闭环控制方式还包括：需要仔细调整和测试两侧比例阀的特性，保证两侧配对使用。

5.根据权利要求1、2、3、4所述的热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：所述的位置倾斜控制方法和轧制力差控制方法还包括针对比例阀控制特点而采用的极值PID整定方法，通过系统输入输出的极值来计算放大系数K_p，选择PID比例系数参数K_p=1/K_p。

6.根据权利要求1、2、3、4所述的热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：所述的位置倾斜控制方法和轧制力差控制方法还包括：根据输入输出时刻，计算开环过渡时间T_s=T₁-T₀，得到PID积分时间T_i=T_s/2。

7.根据权利要求1、2、3、4所述的热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：所述的位置倾斜控制方法和轧制力差控制方法还包括：通过PLC进行编程设计，编制成应用子程序算法，并封装成功能块后，在主程序中进行调用实现。

8.根据权利要求5所述的热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：所述的位置倾斜控制方法和轧制力差控制方法还包括：通过PLC进行编程设计，编制成应用子程序算法，并封装成功能块后，在主程序中进行调用实现。

9.根据权利要求6所述的热镀锌光整机压上系统高同步控制方法，其特征在于：所述的位置倾斜控制方法和轧制力差控制方法还包括：通过PLC进行编程设计，编制成应用子程序算法，并封装成功能块后，在主程序中进行调用实现。