CN104324947A - 一种轧板厚度的控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轧板厚度的控制方法，将钢板送进轧机进行第一道次轧制，测厚仪实时监测轧制前后所述钢板的厚度，当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据比轧制前厚度的设定数据超过2％但小于5％，则所述轧机机组降速生产；当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据比轧制前厚度的设定数据超厚5％，则所述轧机机组停机。本发明利用测厚仪控制系统检测数据反馈至工控模块中，检测轧板厚度超出设置的范围值，轧机实现自动减速至停车，避免钢带因厚度波动造成断带，有效节省生产成本，特别是，本发明在测厚仪基础上更好的发挥轧板厚度的监测，对机组人员操作更为方便。

Description

一种轧板厚度的控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及一种钢带生产设备，特别是一种轧板厚度的控制方法及其控制系统。

背景技术

现有采用可逆式轧机冷轧生产钢带时，在生产第一道次,轧机前后各有一台测厚仪，钢带进入轧制线，机组人员运转开始第一道次的轧制，轧制过程中，当原材料的钢带厚度出现厚度波动，容易使钢带出现断带、飞板等异常事故，大大增加企业生产成本。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种轧板厚度的控制系统，当轧机自动厚度控制系统检测轧板厚度超出设置的范围值，反馈其检测数据至PLC程序中，轧机自动减速至停车。

为了解决现有技术的问题，本发明提供的技术方案是：一种轧板厚度的控制方法，将钢板送进轧机进行第一道次轧制，通过测厚仪实时监测轧制前后所述钢板的厚度，当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据比轧制前厚度的设定数据超过2％但小于5％，则所述轧机机组降速生产；当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据比轧制前厚度的设定数据超厚5％，则所述轧机机组停机。

进一步，当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据为轧制前厚度的设定数据的92～102％之间，且所述测厚仪测得所述钢板轧制后厚度的实时数据大于轧制后厚度的设定数据的情况，通过板厚控制模块输出增压命令至一根工辊的两个液压缸伺服阀，使该工辊的两个液压缸同时加大轧制力；当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据为轧制前厚度的设定数据的92～102％之间，且所述测厚仪测得所述钢板轧制后厚度的实时数据小于轧制后厚度的设定数据，通过板厚控制模块输出减压命令至该工辊的两个液压缸伺服阀，使该工辊的两个液压缸同时减少轧制力。

进一步，将所述钢板送进所述轧机进行第一道次轧制，通过板形辊仪实时监测轧制后所述钢板的板形。

一种轧板厚度的控制系统，包括板厚控制单元、操作控制单元、轧机控制单元、主控单元、至少两台测厚仪及至少两个液压缸伺服阀，其中，轧机的工辊的出口与入口各设有一台测厚仪，轧机的液压缸各设有一个液压缸伺服阀；所述板厚控制单元包括相互连接并交互数据的板厚控制模块与工控电脑，所述板厚控制模块分别连接所述至少两台测厚仪与所述液压缸伺服阀，所述板厚控制模块读取所述测厚仪的数据，并向所述液压缸伺服阀发送增压或减压的命令，所述板厚控制仪将读取的数据传送给所述工控电脑；所述操作控制单元包括现场通讯模块、控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱，所述现场通讯模块分别连接所述控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱，并对所述控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱进行数据采集及传送；所述轧机控制单元包括变频器及电机，所述变频器连接所述电机，主控单元分别连接所述板厚控制单元、操作控制单元与轧机控制单元，其接收到板厚控制单元的指令后，向轧机发出启动、速度减慢、速度增加或停机的命令；所述板厚控制单元、主控单元、测厚仪及液压缸伺服阀形成工控网络，所述板厚控制单元与主控单元相互连接并交互数据；所述操作控制单元与主控单元形成CC-LINK网络，主控单元与操作控制单元的现场通讯模块相互连接并进行数据交互；所述轧机控制单元与主控单元形成变频驱动网络，主控单元连接轧机控制单元的变频器，且主控单元通过控制所述变频器，从而控制所述电机。

进一步，所述板厚控制单元还包括板形辊仪与板形控制模块，所述板形控制模块与所述板形辊仪连接，并读取所述板形辊仪的数据，所述板形控制模块、板厚控制模块及工控电脑相互连接并交互数据。

进一步，所述测厚仪为X射线测厚仪，X射线系从所述X射线测厚仪发出，为非接触式测厚仪，它能够适应轧钢现场恶劣的环境，具有较高的测量精度，现X射线测厚仪与计算机、自动化技术相结合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：当原料厚度偏厚时，第一道次的压下量增大，容易造成断带等生产事故。本发明利用测厚仪控制系统检测数据反馈至工控模块中，检测轧板厚度超出设置的范围值，轧机实现自动减速至停车，避免钢带因厚度波动造成断带，有效节省生产成本，特别是，本发明在测厚仪基础上更好的发挥轧板厚度的监测，对机组人员操作更为方便。

附图说明

图1是轧机的布置图。

图2是本发明为控制网络的示意图。

图3是本发明设计控制流程示意图。

具体实施方式

如图1所示，轧机包括放卷机101及其压辊102、伸缩导板103、整平机104、入口张力辊105、CPC 106、楔块107、两根背辊108、两根工辊109、两个上推液压缸110、出口张力辊111及其压辊112。自逐渐远离放卷机101的同一方向上依次设置伸缩导板103、整平机104、CPC 106、两根工辊109与出口张力辊111及其压辊112，入口张力辊105设于工辊109与放卷机101之间。两根工辊109相互平行设置，其之间为工作缝，两根工辊109外侧分别设有一背辊108，位于上方的背辊108上设置楔块107，位于下方的背辊108下方设置两个上推液压缸110。放卷机101套设有将受第一道次的轧制钢板原材料，该钢板原材料自放卷机101与其压辊102之间滑出，并跨过伸缩导板103、通过整平机104整理、经过CPC 106后，该钢板原材料通过两根工辊109的工作缝进行轧制，并通过出口张力辊111打卷。上推液压缸110的上下移动可以调整工作缝的宽度，从而调整轧制后钢板的厚度。

轧机还包括图未示的轧机电机、出口卷取机、入口卷取机，轧机电机驱动两根工辊109，出口卷取机驱动出口张力辊111，入口卷取机驱动入口张力辊105。

需要说明一下的是，工辊109的入口指的是，钢板进入两根工辊109的工作缝的一侧；工辊109的出口指的是，钢板被轧制后，离开两根工辊109的工作缝的一侧。

为了实现对上述的轧机在对轧板轧制时的厚度进行监控和远程控制，发明人设计了一套轧板厚度的控制系统。如图2与图3所示，本发明的轧板厚度的控制系统包括板厚控制单元、操作控制单元、轧机控制单元、自动控制单元204、主控单元205、两台测厚仪206、一台板形辊仪207及两个液压缸伺服阀，其中，板厚控制单元、操作控制单元、轧机控制单元、自动控制单元204及主控单元205相互连接并交互数据。两台测厚仪206分别设于工辊109的出口与入口，用于测量钢板的厚度。所述板形辊仪207设置于工辊109的出口，并位于出口张力辊111与工辊109之间，用于测量钢板的板形。两个液压缸伺服阀分别设于两个上推液压缸110上，液压缸伺服阀能控制其上推液压缸110的增压或减压。

板厚控制单元包括板厚控制模块2011、板形控制模块2013、辅助模块2015及及三台工控电脑2017。板厚控制模块2011、板形控制模块2013、辅助模块2015相互连接并进行数据交互。每台测厚仪206分别与板厚控制模块2011连接，测厚仪206的实时数据录入板厚控制模块2011中。板厚控制模块2011与每个液压缸伺服阀分别连接，板厚控制模块2011内存储有板厚的设定数据，能进行将目标所要轧制得的板厚的设定数据与从测厚仪206获得的实时数据比较，从而对每个液压缸伺服阀分别输出增压或减压的命令，板厚控制模块2011通过板厚PLC实现其功能。板形辊仪207与板形控制模块2013连接，板形辊仪207的实时数据录入板形控制模块2013中。板厚控制模块2011与板形控制模块2013连接并交互数据。板形控制模块2013内存储有板形的设定数据，能进行将目标所要轧制得的板形的设定数据与从板形辊仪207获得的实时数据比较，板形控制模块2013将结果输送到板厚控制模块2011中，由板厚控制模块2011统一输出对液压缸伺服阀的命令，且对板厚的调整优先于对板形的调整，板形控制模块2013通过板形PLC实现其功能整。辅助模块2015包括轧机轧制过程中其他辅助设备，如工辊109的喷淋系统。三台工控电脑2017设置于控制室，并通过连接板厚控制模块2011、板形控制模块2013、辅助模块2015、自动控制单元204及主控单元205获取数据，其中一台工控电脑2017可以对板厚控制模块2011、板形控制模块2013、辅助模块2015、自动控制单元204及主控单元205更改设置，从而监控轧机的工作。

操作控制单元包括现场通讯模块2022、控制室操作箱2024、入口操作箱2026及出口操作箱2028。现场通讯模块2022分别连接控制室操作箱2024、入口操作箱2026及出口操作箱2028，并对控制室操作箱2024、入口操作箱2026及出口操作箱2028进行数据采集及传送。现场通讯模块2022通过现场I/o点PLC实现其功能。控制室操作箱2024设置于控制室，入口操作箱2026设置于轧机的钢板入口处，出口操作箱2028设置在轧机的钢板出口处，控制室操作箱2024、入口操作箱2026与出口操作箱2028均用于现场人手操控。

轧机控制单元包括高压变频器2032、低压变频器2034、轧机电机、出口卷取机、入口卷取机、放卷机、板形仪驱动电机、整平机104以及三台运卷台车电机。高压变频器2032分别连接并控制轧机电机、出口卷取机及入口卷取机这三台电机的运行；低压变频器2034分别连接并控制放卷机、板形仪驱动电机、整平机104以及三台运卷台车电机。轧机电机、出口卷取机、入口卷取机、放卷机、板形辊仪207驱动电机、整平机104以及三台运卷台车电机分别带有PLG编码器进行测速反馈。

主控单元205分别连接板厚控制单元、操作控制单元与轧机控制单元，其用于控制轧机上钢板的运动速度，并进行数据交互，主控单元205接收到板厚控制单元的指令后，向轧机发出启动、速度减慢、速度增加或停机的命令。

自动控制单元204用于将整个控制系统的自动化，自动控制单元204通过自动程序PLC实现其功能。

其中，板厚控制单元、自动控制单元204、主控单元205、两台测厚仪206、一台板形辊仪207及两个液压缸伺服阀形成工控网络301，板厚控制单元、两台测厚仪206、一台板形辊仪207及两个液压缸伺服阀的连接方式如上述，板厚控制单元、自动控制单元204与主控单元205相互连接并交互数据。操作控制单元、自动控制单元204与主控单元205形成CC-LINK网络303。自动控制单元204、主控单元205与操作控制单元的现场通讯模块2022相互连接并进行数据交互。轧机控制单元与主控单元205形成变频驱动网络305，主控单元205分别连接轧机控制单元的高压变频器2032与低压变频器2034，且主控单元205通过控制高压变频器2032与低压变频器2034，从而控制轧机电机、出口卷取机、入口卷取机、放卷机、板形仪驱动电机、整平机104以及三台运卷台车电机。

工控网络301用于钢板轧制过程中各种参数的接收、同比及传送，并实现多个工控命令的发送及接收。CC-LINK网络303用于实现现场操控及传输控制室及现场的指令。变频驱动网络305用于钢板轧制过程中各个电机的控制，在接收指令后，能停机保护轧机。工控网络301处理数据后，发送指令，并通过变频驱动网络305实现对轧机的轧制过程的控制，而CC-LINK网络303为现场人员在轧制过程中操控或介入提供物质支持。

以下详细说明本发明的轧板厚度的控制系统实现对板厚的控制过程：

钢板准备就绪后，运行开始第一道次的轧制，如将3.0mm厚度的钢带生产成0.38mm厚度，则，第一道次，轧板前厚度的设定数据为3.0mm，轧板后厚度的设定数据为2.23mm，压下率为25.6％，轧制过程中通过AGC自动板厚反馈系统来控制轧板后的钢带厚度，当测厚仪206测得轧板后的厚度的实时数据大于2.23mm时，则通过板厚控制模块2011输出增压命令至所述两个液压缸伺服阀，使所述两个液压缸同时加大轧制力，压薄板带，当测厚仪206测得轧板后厚度的实时数据小于2.23mm时，则通过板厚控制模块2011输出减压命令至所述液压缸伺服阀，使所述液压缸同时减少轧制力，增厚板带的厚度。

以下详细说明本发明的轧板厚度的控制系统实现对板形的控制过程：

板形辊仪207分成25个区，每区52mm宽，板面边部大于1/3的区域有压力，则该区域受力有效；板形控制一般有三种控制方法，水平、弯辊、分段冷却；水平指的是，通过板形控制模块2013对液压缸伺服阀发送命令，控制工辊109的O、D两侧的上推液压缸110的高度位置，一般情况下，所述两个上推液压缸110的高度相同，如：当板形辊仪207检测到O侧整侧的受力较小，即板形向上，表示O侧压的比D侧薄，此时需降低O侧上推液压缸110的高度，相应的增加D侧上推液压缸110的高度；弯辊指的是，控制工辊109的弯曲情况，如当板形辊仪207检测到工辊109的中间部分压的比较薄时，需降低工辊109的弯曲度；分段冷却，25个区域，每个区域都有一组喷嘴负责喷淋冷却，当某区板形向上，受力较小，表示该区域工辊109直径较大，此时喷嘴持续喷淋来冷却。

自动板形控制，是通过板形的背离值的计算，并控制上推液压缸110、弯辊、分段冷却来完成的。板形的背离值是通过板形辊仪207测量计算出来的。板形控制模块2013的主要目的是控制板的各个部分的延展一致，从而可控制板面波浪。

板形标准曲线也称为目标曲线，即TARGET SHAPE,以它作为控制板形的目标，使轧制过程中得到所要求板形精度的板材。所谓标准板形曲线，实质是轧制时板材内部应力沿宽度方向的分布曲线，它代表轧后板材的板形状况。

而原材料未经过生产，不知道厚度情况，增加了生产的未知性。

如以3.0mm厚度的原料，测厚仪206测得轧板前厚度的实时数据在2.9mm至3.05之间时，则板厚控制模块2011将数据反馈给主控单元205，主控单元205输出不改变速度的命令至变频器，变频器不改变电机的运作，轧机按设定速度轧制；如原料厚度超厚2％但不超厚5％，即测厚仪206测得轧板前厚度的实时数据为大于等于3.06mm但小于3.15mm时，则板厚控制模块2011将数据反馈给主控单元205，主控单元205输出降低速度的命令至变频器，变频器调整电机的运作，轧机机组降速生产；如原料厚度超厚5％，即测厚仪206测得轧板前厚度的实时数据为3.15mm以上时，则板厚控制模块2011将数据反馈给主控单元205，主控单元205输出停机命令至变频器，变频器停止电机的运作，则轧机机组停机。这是由于，当原料厚度为3.15mm时，第一道次的压下率则为29.2％，压下率太大容易造成断带等生产事故。

与现有技术相比，本发明的轧板厚度的控制方法能实时监测钢板的厚度，能在钢板厚度过大的情况下，能实现使轧机及时自动减速至停车，避免钢带因厚度波动造成断带，有效节省生产成本，保护轧机。在轧制的过程中，也能对钢板的厚度和板形进行调整，提高成品的品质。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (6)

1.一种轧板厚度的控制方法，其特征在于：将钢板送进轧机进行第一道次轧制，通过测厚仪实时监测轧制前后所述钢板的厚度，当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据比轧制前厚度的设定数据超过2％但小于5％，则所述轧机机组降速生产；当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据比轧制前厚度的设定数据超厚5％，则所述轧机机组停机。

2.如权利要求1所述轧板厚度的控制方法，其特征在于：当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据为轧制前厚度的设定数据的92～102％之间，且所述测厚仪测得所述钢板轧制后厚度的实时数据大于轧制后厚度的设定数据的情况，通过板厚控制模块输出增压命令至一根工辊的两个液压缸伺服阀，使该工辊的两个液压缸同时加大轧制力；当所述测厚仪测得所述钢板轧制前厚度的实时数据为轧制前厚度的设定数据的92～102％之间，且所述测厚仪测得所述钢板轧制后厚度的实时数据小于轧制后厚度的设定数据，通过板厚控制模块输出减压命令至该工辊的两个液压缸伺服阀，使该工辊的两个液压缸同时减少轧制力。

3.如权利要求1所述轧板厚度的控制方法，其特征在于：将所述钢板送进所述轧机进行第一道次轧制，通过板形辊仪实时监测轧制后所述钢板的板形。

4.一种轧板厚度的控制系统，其特征在于：包括板厚控制单元、操作控制单元、轧机控制单元、主控单元、至少两台测厚仪及至少两个液压缸伺服阀，其中，轧机的工辊的出口与入口各设有一台测厚仪，轧机的液压缸各设有一个液压缸伺服阀；

所述板厚控制单元包括相互连接并交互数据的板厚控制模块与工控电脑，所述板厚控制模块分别连接所述至少两台测厚仪与所述液压缸伺服阀，所述板厚控制模块读取所述测厚仪的数据，并向所述液压缸伺服阀发送增压或减压的命令，所述板厚控制仪将读取的数据传送给所述工控电脑；

所述操作控制单元包括现场通讯模块、控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱，所述现场通讯模块分别连接所述控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱，并对所述控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱进行数据采集及传送；

所述轧机控制单元包括变频器及电机，所述变频器连接所述电机，

主控单元分别连接所述板厚控制单元、操作控制单元与轧机控制单元，其接收到板厚控制单元的指令后，向轧机发出启动、速度减慢、速度增加或停机的命令；

所述板厚控制单元、主控单元、测厚仪及液压缸伺服阀形成工控网络，所述板厚控制单元与主控单元相互连接并交互数据；所述操作控制单元与主控单元形成CC-LINK网络，主控单元与操作控制单元的现场通讯模块相互连接并进行数据交互；所述轧机控制单元与主控单元形成变频驱动网络，主控单元连接轧机控制单元的变频器，且主控单元通过控制所述变频器，从而控制所述电机。

5.如权利要求4所述轧板厚度的控制系统，其特征在于：所述板厚控制单元还包括板形辊仪与板形控制模块，所述板形控制模块与所述板形辊仪连接，并读取所述板形辊仪的数据，所述板形控制模块、板厚控制模块及工控电脑相互连接并交互数据。

6.如权利要求6所述轧板厚度的控制系统，其特征在于：所述测厚仪为X射线测厚仪。