CN111545575B - 五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，该方法包括以下步骤：确定各机架对应的楔形区长度，根据楔形区长度以及焊缝跟踪信号确定楔形区跟踪信号，并依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC辊缝调节和速度调节使能信号；确定各机架过渡阶段的厚度设定值变化情况，并根据各机架厚度设定值变化情况以及AGC辊缝调节使能信号实时对各机架进行辊缝调节；动态变规格阶段所有机架提前减速和延后加速，楔形区通过1～2号机架时实时对前面的机架以及入口张力辊进行速度调节，楔形区通过4、5号机架时实时对4、5号机架和出口卷取机进行速度调节。本发明能够在五连轧机动态变规格阶段平稳快速地完成规格切换工作。

Description

五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法

技术领域

本发明涉及轧机自动厚度控制领域，尤其涉及一种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法。

背景技术

在冷连轧机轧制带钢的过程中，都需要将不同的原料轧成相同或不同成品厚度的产品，这就要求其在轧制过程中能够动态的实现产品规格变换。因为如果规格的变化不能在轧制的同时来完成，而要靠停机来实现，那就不能称为全连续轧制了。所以动态变规格对于实现全连续轧制方式有着非常重要的意义，它不仅是全连续冷连轧机区别常规冷连轧机最明显的特征，也是全连续冷连轧机生产的核心技术。

一个合理的动态规格变换的厚度控制(AGC)策略，不但能够保证轧机快速而准确的实现规格变换，有效的提高产品质量和成材率，而且可以使过渡过程平稳，减少设备所受到的冲击。反之，不正确的动态变规格AGC策略则可能造成产品质量的下降，设备参数波动剧烈，严重时还可能会造成断带、堆钢或迭轧等生产事故。因此，研究冷连轧机的动态变规格厚度控制技术，对于维持轧机的正常生产，实现全连续轧制，提高产品产量、质量具有非常重要的意义。

动态变规格的AGC策略在轧机机组不停机的条件下，通过对轧机各机架的辊缝、速度等参数的动态调整，实现相邻两卷带钢的钢种、厚度、张力等规格的变换。动态变规格的过程比较快，它要在极短的时间内由前一卷带钢的轧制规程切换到下一卷带钢的轧制规程，并且在这极短的时间内要对辊缝和辊速进行多次调整，还要防止断带、伤辊等。因此，动态变规格的AGC控制也比较复杂，它克服了单卷轧制穿带、甩尾作业的弊端，明显提高了轧制过程的稳定性、带钢质量和轧机的生产效率。

随着基础自动化控制设备的发展，PLC的能力极大的提高，计算能力增强，循环时间缩短。因此原来由过程控制系统完成的任务目前大部分都可以由基础自动化系统来完成，这样由于各个逻辑功能单元之间的协调更好，往往获得更好的控制效果。在基础自动化层完成动态变规格厚度控制的主要逻辑功能单元有辊缝控制和速度控制，还与设定值处理功能、带钢跟踪功能、机组主令控制等逻辑功能单元以及在线检测仪表等都有紧密的联系，这些功能单元协同工作才能平稳完成带钢规格的动态变换。

发明内容

本发明的目的在于提供一种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，以在五连轧机动态变规格阶段平稳快速地完成规格切换工作。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，所述五机架冷连轧机包括依次设置的入口张力辊、1～5号机架以及出口卷取机，还包括1号机架入口测厚仪、1号机架出口测厚仪、5号机架出口测厚仪、1号机架出口测速仪以及5号机架出口测速仪，该方法包括以下步骤：

S1、确定各机架对应的楔形区长度，根据楔形区长度以及焊缝跟踪信号确定楔形区跟踪信号，并依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC辊缝调节和速度调节使能信号；

S2、确定各机架过渡阶段的厚度设定值变化情况，并根据各机架厚度设定值变化情况以及AGC辊缝调节使能信号实时对各机架进行辊缝调节；

S3、动态变规格阶段所有机架提前减速和延后加速，楔形区通过1～2号机架时根据楔形区正在通过的机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对前面的机架以及入口张力辊进行速度调节，楔形区通过4、5号机架时根据5号机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对4、5号机架和出口卷取机进行速度调节。

进一步地，在动态变规格期间，AGC辊缝调节只调节1、2、4号机架的辊缝，所述步骤S1中依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC辊缝调节使能信号具体包括：

在连续轧制规格基本相同的带钢时，1、2、4号机架的AGC辊缝调节一直使能；

在前后两条带钢规格相差较大时，4号机架的AGC辊缝调节也一直使能；当楔形区头部进入1号机架轧机时，1号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG1为0，直到楔形区头部进入2号机架的那一刻，1号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG1变化为1；2号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG2从楔形区头部进入2号机架时变化为0，直到楔形区尾部离开2号机架时，2号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG2重新变化为1。

进一步地，在动态变规格期间，AGC速度调节只调节入口张力辊、1号机架、4号机架、5号机架和出口卷取机的速度，所述步骤S1中依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC速度调节使能信号具体包括：

入口张力辊的AGC速度调节在动态变规格期间一直使能；

1号机架的AGC速度调节使能信号同2号机架的AGC辊缝调节使能信号一致；

4号机架、5号机架和出口卷取机的AGC速度调节使能信号在动态变规格期间一直使能。

进一步地，所述步骤S2中确定各机架过渡阶段的厚度设定值变化情况的方法如下：

首先根据楔形区跟踪信号确定各机架厚度设定值的变化时间，然后采用斜坡发生器处理得到各机架过渡阶段的厚度设定值。

进一步地，确定1号机架过渡阶段的厚度设定值变化情况的具体方法如下

确定当楔形区尾部通过1号机架入口测厚仪的那一个时刻开始进行厚度设定值的变化，此时使用斜坡发生器来产生1号机架过渡阶段的厚度设定值，其中，1号机架过渡阶段的入口厚度设定值的变化公式如下：

式中，H_1，swto为原带钢的入口厚度设定值，H_1，setn为新带钢的入口厚度设定值，T_e为厚度设定值变化后经过的时间，T_R为设置的斜坡时间，当T_e＝T_R时，入口厚度设定值已经从原带钢的设定值变化到新带钢的设定值了；

1号机架过渡阶段的出口厚度设定值的变化公式如下：

式中，h_1，seto为原带钢的出口厚度设定值，h_1，setn为新带钢的出口厚度设定值，当T_e＝T_R时，出口厚度设定值已经从原带钢的设定值变化到新带钢的设定值了。

进一步地，所述步骤S2中根据1号机架厚度设定值变化情况以及AGC辊缝调节使能信号实时对1号机架进行辊缝调节的方法如下：

当楔形区尾部通过1号机架入口测厚仪时，1号机架的秒流量和监视AGC辊缝调节量仍按照原带钢的出口厚度设定值计算，1号机架的前馈AGC辊缝调节量按照斜坡变化的入口厚度设定值计算，计算公式如下：

式中，C_1，M为1号机架带钢塑性系数，C_1，S为1号机架刚度系数，ΔH_1，FFn为1号机架前馈AGC的入口厚差，G_1，FF为1号机架前馈AGC的增益系数；

等到楔形区头部到达1号机架辊缝处，1号机架的AGC辊缝调节使能信号由1变为0，则1号机架辊缝值保持当前值不变，直到楔形区头部到达2号机架辊缝处，1号机架的AGC的辊缝调节使能信号重新变化为1，此时1号机架的入口厚度设定值和出口厚度设定值都已经变化到新带钢的设定值了，则1号机架的AGC的辊缝调节量按照新带钢的设定值进行计算，计算公式如下：

式中，C_1，M为1号机架带钢塑性系数，C_1，S为1号机架刚度系数，ΔH_1，FFn为1号机架前馈AGC的入口厚差，G_1，FF为1号机架前馈AGC的增益系数；PI表示比例积分控制器运算，Δh_1，MFn为1号机架秒流量预计算出口厚差；I表示积分控制器运算，Δh_1，MONn为1号机架监控出口厚差。

进一步地，所述步骤S3中动态变规格阶段所有机架提前减速和延后加速具体包括：

在焊缝距离1号机架还有一段距离时，轧机所有机架就提前开始减速，等焊缝完全通过轧机后，延时一段时间后轧机所有机架才开始升速。

进一步地，所述步骤S3中楔形区通过1～2号机架时根据楔形区正在通过的机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对前面的机架以及入口张力辊进行速度调节具体包括：

当楔形区通过1号机架时，AGC速度调节会调节入口张力辊的速度；当楔形区通过2号机架时，AGC速度调节会调节1号机架和入口张力辊的速度；

当楔形区尾部通过2号机架入口测厚仪处后，2号机架的入口厚度设定值开始斜坡变为新带钢的设定值，过渡过程中，1号机架的速度调节量为：

式中，V_1，set为轧制规程中1号机架的速度设定值，ΔH_2，FF为2号机架前馈AGC的入口厚差，H_2，set为2号机架入口厚度设定值；G_V1，FF为1号机架速度调节的增益因子；

当楔形区头部到达2号机架辊缝处时，2号机架的AGC辊缝调节使能信号由1变为0，这个时候1号机架的速度也停止调节，速度调节量为0.0；等楔形区尾部通过2号机架，2号机架的AGC辊缝调节使能信号又变为1，1号机架的速度也重新开始按照新带钢的设定值进行计算；

入口张力辊的初步速度调节量为1、2号机架AGC共同作用的结果：

式中，V_0，set为轧制规程中入口张力辊的速度设定值，ΔH_1，FF、Δh_1，MF和Δh_1，MON分别为1号机架前馈、秒流量和监视AGC的厚差，H_1，set、h_1，set分别为1号机架入口和出口厚度设定值，G_V0，FF和G_V0，FB分别为入口张力辊的前馈和反馈速度调节的增益因子；

入口张力辊的速度调节量为：

ΔV₀＝(ΔV₁+1)×(ΔV_0，ini+1)-1。

进一步地，所述步骤S3中楔形区通过4、5号机架时根据5号机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对4、5号机架和出口卷取机进行速度调节具体包括：

4、5号机架和出口卷取机过渡阶段的速度调节量一致，其调节量根据5号机架监视AGC的出口厚差进行计算，计算公式如下：

ΔV_L＝V_5，set×(ΔV_max-Δh_5，MON×G_5，MON)

式中，ΔV_L表示4、5号机架和出口卷取机的速度调节量，V_5，set为5号机架的速度设定值，ΔV_max为AGC速度调节的最大值，Δh_5，MON为5号机架监视AGC的出口厚差，G_5，MON为5号机架监视AGC速度调节的增益因子。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，根据前后带钢的规格变化情况决定是否暂停AGC调节，若规格变化不大则一直使能AGC调节，从而获得更好的厚度控制精度；若规格变化较大则短暂地停止AGC调节，以平稳地将楔形区轧制过去，减小设备所受到的冲击；本发明在楔形区接近轧机时就提前减速了，并在楔形区通过轧机后延时加速，这样楔形区通过轧机机组时是处于低速状态，低速时各工艺参数更容易控制，AGC调节的波动情况也更为平缓，较大程度上确保了机组设备的安全；本发明将3号机架作为速度调整的基准机架，根据功能的侧重点不同，1、2号机架以及入口张力辊和4、5号机架以及出口卷取机采用了不同的速度调节策略，1、2号机架以及入口张力辊的速度调节主要以调节厚度为目的，而4、5号机架以及出口卷取机的速度调节则偏重于保持张力稳定，从而既保证了带钢厚度的精度，也优化了带钢的板形指标。

附图说明

图1为本发明实施例提供的五机架冷连轧机示意图；

图2为本发明实施例提供的一种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，为五机架冷连轧机示意图，五机架冷连轧机的五个机架都为六辊轧机，机架上面的数字1～5分别代表1～5号机架，轧制方向从左向右。由于每个机架的机械设备都是一样的，以3号机架为例说明五机架连轧机的设备组成：3号机架由上支撑辊6、上中间辊7、上工作辊8、下工作辊9、下中间辊10、下支撑辊11组成。此外，连轧机入口处装有入口张力辊12、出口处装有出口卷取机13；轧机传动系统为中间辊传动，上下中间辊使用变频调速电机14、15进行调速，电机由变频器16驱动，可编程逻辑控制器(PLC)17将速度调节量发给变频器，变频器调节电机转速使得传动辊线速度达到设定值；轧机使用压下系统18控制辊缝；冷连轧机的厚度控制系统(AGC)通过调节轧机辊缝和各机架传动速度来完成。所有的控制功能都在PLC中编程实现，PLC采用多CPU架构，每个CPU可单独完成特定的功能，比如本发明中涉及到的AGC控制、液压压下控制、速度控制、带钢跟踪、设定值处理、各检测仪表的通讯等，都由不同的CPU分别完成。机组的检测仪表共包括3套X射线测厚仪、2套激光测速仪、若干套脉冲编码器(在所有调速电机上都装有脉冲编码器)。其中3套X射线测厚仪分别为1号机架入口测厚仪19、1号机架出口测厚仪20、5号机架出口测厚仪21；2套激光测速仪分别为1号机架出口测速仪22、5号机架出口测速仪23；根据这样的仪表配置，1号机架上配置有前馈、秒流量和监视3种AGC控制方式，2号机架上配置前馈AGC，5号机架上配置监视AGC。

如图2所示，本发明实施例提供一种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，该方法包括以下步骤：

S1、确定各机架对应的楔形区长度，根据楔形区长度以及焊缝跟踪信号确定楔形区跟踪信号，并依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC辊缝调节和速度调节使能信号；

S2、确定各机架过渡阶段的厚度设定值变化情况，并根据各机架厚度设定值变化情况以及AGC辊缝调节使能信号实时对各机架进行辊缝调节；

S3、动态变规格阶段所有机架提前减速和延后加速，楔形区通过1～2号机架时根据楔形区正在通过的机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对前面的机架以及入口张力辊进行速度调节，楔形区通过4、5号机架时根据5号机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对4、5号机架和出口卷取机进行速度调节。

本发明实施例提供的这种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，根据前后带钢的规格变化情况决定是否暂停AGC调节，若规格变化不大则一直使能AGC调节，从而获得更好的厚度控制精度；若规格变化较大则短暂地停止AGC调节，以平稳地将楔形区轧制过去，减小设备所受到的冲击；本发明在楔形区接近轧机时就提前减速了，并在楔形区通过轧机后延时加速，这样楔形区通过轧机机组时是处于低速状态，低速时各工艺参数更容易控制，AGC调节的波动情况也更为平缓，较大程度上确保了机组设备的安全；本发明将3号机架作为速度调整的基准机架，根据功能的侧重点不同，1、2号机架以及入口张力辊和4、5号机架以及出口卷取机采用了不同的速度调节策略，1、2号机架以及入口张力辊的速度调节主要以调节厚度为目的，而4、5号机架以及出口卷取机的速度调节则偏重于保持张力稳定，从而既保证了带钢厚度的精度，也优化了带钢的板形指标。

下面对以上各步骤进行详细说明。

所述步骤S1中，首先需要确定各机架动态变规格阶段对应的楔形区长度。楔形区即两条带钢的焊缝前后的过渡区域，需要根据机组布置情况和压下量参数综合考虑,为每个机架确定合适的楔形区的长度,原则是楔形区长度不能超过两个机架间的间距。举例来说，在本实施例中，各个机架之间的间距是4.1m，设置1号机架和2号机架的楔形区为焊缝前0.8m到焊缝后0.5m，即1号机架和2号机架的楔形区长度为1.3m。根据楔形区长度以及焊缝跟踪信号确定楔形区跟踪信号。

然后依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC辊缝调节使能信号。厚度控制以3号机架作为基准机架，3号机架的辊缝和速度都不进行调节，另外为了优化板形5号机架通常采用恒轧制力控制方式，AGC不调节5号机架的辊缝，因此在动态变规格期间，AGC辊缝调节只调节3个机架(1、2、4号机架)的辊缝。为了提高成材率，需要尽可能少地暂停AGC的辊缝调节，因此在连续轧制规格基本相同的带钢时，AGC辊缝调节将一直使能。只有在前后两条带钢规格相差较大的时候才短暂地停止AGC辊缝调节，在本实施例中，给出一个参考标准，当前后两条带钢的入口厚度相差超过0.45mm或者出口厚度相差超过0.2mm时才会短暂地停止1、2号机架的AGC辊缝调节，而即使在前后规格相差较大时，4号机架的AGC辊缝调节也将一直使能。

具体来说，在前后两条带钢规格相差较大时，1、2号机架的AGC辊缝调节会有短暂地停止。当楔形区头部进入1号机架轧机时，将1号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG1(布尔量)设置为0，此时保存下当前的1号机架辊缝实际值，并保持该辊缝值不变，直到楔形区头部进入2号机架的那一个时刻，ENG1变化为1，AGC重新启动，1号机架辊缝开始调整。2号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG2从楔形区头部进入2号机架时变化为0，直到楔形区尾部离开2号机架时，ENG2重新变化为1。

还要依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC辊缝调节使能信号。由于3号机架为基准机架，AGC不调节3号机架的速度。另外，3号机架前后没有配置测厚仪和激光测速仪，因此3号机架上没有AGC控制功能，而连轧机中AGC都是通过调节前面机架的速度来实现的，所以AGC也不调节2号机架的速度。其它机架的速度都是需要调节的，包括入口张力辊、1号机架、4号机架、5号机架和出口卷取机。具体各机架的AGC速度调节使能信号如下：

入口张力辊的AGC速度调节在动态变规格期间一直使能；

1号机架的AGC速度调节使能信号同2号机架的AGC辊缝调节使能信号一致；

4号机架、5号机架和出口卷取机的AGC速度调节使能信号在动态变规格期间一直使能。

所述步骤S2中确定各机架过渡阶段的厚度设定值变化情况的方法如下：

两条带钢规格不一样时，厚度的设定值会发生变化，首先根据楔形区跟踪信号确定各机架厚度设定值的变化时间，然后采用斜坡发生器处理得到各机架过渡阶段的厚度设定值。显然1号机架的情况最为复杂，从仪表上来说，1号机架前后都有测厚仪，1号机架后还设有激光测速仪；从控制层面来说，只有1号机架上有全部的三种AGC方式，1号机架的压下量也是最大的，因此下面步骤全部以1号机架为例说明，其他机架的AGC调节情况都更为简单。

具体地，确定1号机架过渡阶段的厚度设定值变化情况的具体方法如下

在本实施例中，在1号机架前后和5号机架后面设置了测厚仪，共三台测厚仪。确定当楔形区尾部通过1号机架入口测厚仪的那一个时刻开始进行厚度设定值的变化，此时使用斜坡发生器来产生1号机架过渡阶段的厚度设定值，其中，1号机架过渡阶段的入口厚度设定值的变化公式如下：

式中，H_1，swto为原带钢的入口厚度设定值，H_1，setn为新带钢的入口厚度设定值，T_e为厚度设定值变化后经过的时间，T_R为设置的斜坡时间，当T_e＝T_R时，入口厚度设定值已经从原带钢的设定值变化到新带钢的设定值了；

同理，1号机架过渡阶段的出口厚度设定值的变化公式如下：

式中，h_1，seto为原带钢的出口厚度设定值，h_1，setn为新带钢的出口厚度设定值，当T_e＝T_R时，出口厚度设定值已经从原带钢的设定值变化到新带钢的设定值了。

所述步骤S2中根据各机架厚度设定值变化情况以及AGC辊缝调节使能信号实时对各机架进行辊缝调节的方法为：首先根据各机架厚度设定值变化情况计算各机架使能信号为1期间的辊缝调节量，然后依据各机架使能信号为1期间的辊缝调节量实时对各机架进行辊缝调节。

具体地，所述步骤S2中根据1号机架厚度设定值变化情况以及AGC辊缝调节使能信号实时对1号机架进行辊缝调节的方法如下：

由于楔形区设置的比较短，因此楔形区尾部通过1号机架入口测厚仪时，楔形区头部还未到达1号机架辊缝处，此时入口厚度设定值开始斜坡变化而AGC的辊缝调节并未暂停，由于1号机架出口测厚仪的厚度设定值此时还未发生变化，因此1号机架的秒流量和监视AGC辊缝调节量仍按照原带钢的出口厚度设定值计算，1号机架的前馈AGC辊缝调节量按照斜坡变化的入口厚度设定值计算，计算公式如下：

式中，C_1，M为1号机架带钢塑性系数，C_1，S为1号机架刚度系数，ΔH_1，FFn为1号机架前馈AGC的入口厚差(由新带钢的入口厚度设定值减去入口测厚仪测量厚度计算得到)，由1号机架入口测厚仪测量厚差同步传输至1号机架辊缝处得到，G_1，FF为1号机架前馈AGC的增益系数；

等到楔形区头部到达1号机架辊缝处，1号机架的AGC辊缝调节使能信号由1变为0，则1号机架辊缝值保持当前值不变，然后楔形区尾部通过机架后的出口测厚仪，出口厚度设定值会发生斜坡变化，但此时AGC的辊缝调节使能信号仍然为0，所以辊缝值仍然保持当前值不变，直到楔形区头部到达2号机架辊缝处，1号机架的AGC的辊缝调节使能信号重新变化为1，此时1号机架的入口厚度设定值和出口厚度设定值都已经变化到新带钢的设定值了，则1号机架的AGC的辊缝调节量按照新带钢的设定值进行计算，计算公式如下：

式中，C_1，M为1号机架带钢塑性系数，C_1，S为1号机架刚度系数，ΔH_1，FFn为1号机架前馈AGC的入口厚差(由新带钢的入口厚度设定值减去入口厚度实际值得到，入口厚度实际值由1号机架入口测厚仪测量得到)，C_1，FF为1号机架前馈AGC的增益系数；PI表示比例积分控制器运算，Δh_1，MFn为1号机架秒流量预计算出口厚差(由新带钢的出口厚度设定值减去出口厚度实际值得到，出口厚度实际值由1号机架出口测厚仪测量得到)；I表示积分控制器运算，Δh_1，MONn为1号机架监控出口厚差(由新带钢的出口厚度设定值减去出口厚度实际值得到，出口厚度实际值由1号机架出口测厚仪测量的出口厚差经平均、平滑等处理后得到)。

2号机架和4号机架的厚度设定值变化情况的确定以及使能信号为1期间的辊缝调节量的计算与1号机架是类似的，在此只作简单说明，重复之处不再赘述。

2号机架前有测厚仪(就是1号机架出口测厚仪)，因此2号机架上可以采用前馈AGC，动态变规格阶段的辊缝调节跟1号机架的情况类似，只是2号机架上只有前馈而没有其他AGC调节方式。

4号机架的辊缝调节量其实是5号机架的监控AGC调节量(由于5号机架前没有配置测厚仪，因此5号机架上只有监控AGC而无其他方式的AGC)，为了优化板形5号机架通常采用恒轧制力控制方式，AGC不调节5号机架的辊缝，所以5号机架的监控AGC只能通过调节4号机架的辊缝来完成。

5号机架的出口厚度设定值变化情况类似于1号机架，当楔形区尾部通过5号机架出口测厚仪，出口厚度设定值会发生斜坡变化，在一小段时间内从旧带钢的出口厚度设定值斜坡变化到新带钢的出口厚度设定值，则在动态变规格期间，5号机架的出口厚差由变化的出口厚度设定值减去出口测厚仪测量的厚度实际值得到，然后经过平均、平滑等处理后得到5号机架的监控出口厚差Δh_5，MONn。则4号机架的辊缝调节量为：ΔS₄＝I(Δh_5，MONn)，式中，I表示积分控制器运算。

所述步骤S3中动态变规格阶段所有机架提前减速和延后加速具体包括：

在焊缝距离1号机架还有一段距离时，轧机所有机架就提前开始减速，等焊缝完全通过轧机后，延时一段时间后轧机所有机架才开始升速。

为确保动态变规格的过渡过程平稳实现，在原带钢即将轧制完成时，机组的主速度控制器就提前减速了。在本实施例中，当焊缝通过轧机前最后一个焊缝检测仪时，此时带钢尾部距离1机架辊缝处还有约20多米，轧机就提前开始减速了，举例来说，机组的主令速度(即5机架出口速度)从原带钢的轧制速度(8.5m/s)斜坡降至动态变规格速度(3m/s)。这样在楔形区通过轧机时整体是处于低速状态的。等楔形区完全通过轧机机组后，也不是立刻就升速到正常轧制速度，因为动态变规格期间，带钢张力和厚度会有较大波动，等机组的工况基本稳定后才会开始升速。在本实施例中，在楔形区完全通过轧机所有机架后，还要低速运行约19m左右，才开始斜坡加速，机组的主令速度从3m/s加速到8.79m/s，然后保持稳速轧制直到该带钢基本轧制完成。

进一步地，所述步骤S3中楔形区通过1～2号机架时根据楔形区正在通过的机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对前面的机架以及入口张力辊进行速度调节具体包括：

由于楔形区通过轧机时AGC辊缝调节仅有短暂的暂停，大部分时候AGC会实时调整辊缝，造成机架间张力发生较大波动，因此AGC在调节轧机辊缝的同时还会调节前面机架的速度以保持机架间张力稳定。具体来说，当楔形区通过1号机架时，AGC速度调节会调节入口张力辊的速度；当楔形区通过2号机架时，AGC速度调节会调节1号机架和入口张力辊的速度。

当楔形区尾部通过2号机架入口测厚仪处后，2号机架的入口厚度设定值开始斜坡变为新带钢的设定值，过渡过程中，1号机架的速度调节量为：

式中，V_1，set为轧制规程中1号机架的速度设定值，ΔH_2，FF为2号机架前馈AGC的入口厚差，H_2，set为2号机架入口厚度设定值；G_V1，FF为1号机架速度调节的增益因子；

当楔形区头部到达2号机架辊缝处时，2号机架的AGC辊缝调节使能信号由1变为0，这个时候1号机架的速度也停止调节，速度调节量为0.0；等楔形区尾部通过2号机架，2号机架的AGC辊缝调节使能信号又变为1，1号机架的速度也重新开始按照新带钢的设定值进行计算。

入口张力辊的初步速度调节量为1、2号机架AGC共同作用的结果：

式中，V_0，set为轧制规程中入口张力辊的速度设定值，ΔH_1，FF、Δh_1，MF和Δh_1，MON分别为1号机架前馈、秒流量和监视AGC的厚差，H_1，set、h_1，set分别为1号机架入口和出口厚度设定值，G_V0，FF和G_V0，FB分别为入口张力辊的前馈和反馈速度调节的增益因子；

轧机的机架速度要按照一定的速比进行控制，1号机架的速度调节也会影响入口张力辊的速度调节，具体来说，1号机架的速度就按照ΔV₁进行调节，入口张力辊的速度调节量则要进一步转换得到，入口张力辊的速度调节量为：

ΔV₀＝(ΔV₁+1)×(ΔV_0，ini+1)-1。

进一步地，所述步骤S3中楔形区通过4、5号机架时根据5号机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对4、5号机架和出口卷取机进行速度调节具体包括：

4、5号机架和出口卷取机过渡阶段的速度调节量一致，其调节量根据5号机架监视AGC的出口厚差进行计算，计算公式如下：

ΔV_L＝V_5，set×(ΔV_max-Δh_5，MON×G_5，MON)

式中，ΔV_L表示4、5号机架和出口卷取机的速度调节量，V_5，set为5号机架的速度设定值，ΔV_max为AGC速度调节的最大值，Δh_5，MON为5号机架监视AGC的出口厚差，G_5，MON为5号机架监视AGC速度调节的增益因子。

按照上述方法，在动态变规格阶段，AGC通过调节连轧机各机架辊缝和各机架速度，完成新老带钢厚度、张力设定值的平稳过渡，实现无停顿的全连续轧制。

本实施例提出的一种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，首先确定各机架的楔形区长度，并根据楔形区的跟踪信号确定AGC辊缝调节和速度调节的使能信号。然后确定各机架厚度设定值的变化方法，在辊缝调节使能时则依据厚度差实时计算AGC的辊缝调节量，在辊缝调节暂停期间则保持辊缝值不变直到辊缝调节重新使能。最后确定轧机机组整体速度调节方法和楔形区通过各机架时的速度调节方法。该方法给出了动态变规格阶段各机架的辊缝和速度调节方法，具有很强的实用性，能有效的提高产品质量和成材率，实现动态变规格阶段带钢厚度和张力的平稳过渡。

要理解本文所述的实施例可以由硬件、软件、固件、中间件、微代码或其任意组合来实现。对于硬件实现方式，处理单元可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSPD)、可编程逻辑控制器(PLC)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微处理器、微控制器、被设计以执行本文所述功能的其它电子单元、或其组合内实现。当以软件、固件、中间件或微代码、程序代码或代码段来实现实施例时，可以将它们存储在诸如存储组件的机器可读介质中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，所述五机架冷连轧机包括依次设置的入口张力辊、1～5号机架以及出口卷取机，还包括1号机架入口测厚仪、1号机架出口测厚仪、5号机架出口测厚仪、1号机架出口测速仪以及5号机架出口测速仪，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1、确定各机架对应的楔形区长度，根据楔形区长度以及焊缝跟踪信号确定楔形区跟踪信号，并依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC辊缝调节和速度调节使能信号；

S2、确定各机架过渡阶段的厚度设定值变化情况，并根据各机架厚度设定值变化情况以及AGC辊缝调节使能信号实时对各机架进行辊缝调节；

S3、动态变规格阶段所有机架提前减速和延后加速，楔形区通过1～2号机架时根据楔形区正在通过的机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对前面的机架以及入口张力辊进行速度调节，楔形区通过4、5号机架时根据5号机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对4、5号机架和出口卷取机进行速度调节。

2.如权利要求1所述的五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，其特征在于，在动态变规格期间，AGC辊缝调节只调节1、2、4号机架的辊缝，所述步骤S1中依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC辊缝调节使能信号具体包括：

在连续轧制规格基本相同的带钢时，1、2、4号机架的AGC辊缝调节一直使能；

在前后两条带钢规格相差较大时，4号机架的AGC辊缝调节也一直使能；当楔形区头部进入1号机架轧机时，1号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG1为0，直到楔形区头部进入2号机架的那一刻，1号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG1变化为1；2号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG2从楔形区头部进入2号机架时变化为0，直到楔形区尾部离开2号机架时，2号机架的AGC辊缝调节使能信号ENG2重新变化为1。

3.如权利要求2所述的五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，其特征在于，在动态变规格期间，AGC速度调节只调节入口张力辊、1号机架、4号机架、5号机架和出口卷取机的速度，所述步骤S1中依据前后带钢的规格变化情况以及楔形区跟踪信号确定AGC速度调节使能信号具体包括：

入口张力辊的AGC速度调节在动态变规格期间一直使能；

1号机架的AGC速度调节使能信号同2号机架的AGC辊缝调节使能信号一致；

4号机架、5号机架和出口卷取机的AGC速度调节使能信号在动态变规格期间一直使能。

4.如权利要求1所述的五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，其特征在于，所述步骤S2中确定各机架过渡阶段的厚度设定值变化情况的方法如下：

首先根据楔形区跟踪信号确定各机架厚度设定值的变化时间，然后采用斜坡发生器处理得到各机架过渡阶段的厚度设定值。

5.如权利要求4所述的五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，其特征在于，确定1号机架过渡阶段的厚度设定值变化情况的具体方法如下

确定当楔形区尾部通过1号机架入口测厚仪的那一个时刻开始进行厚度设定值的变化，此时使用斜坡发生器来产生1号机架过渡阶段的厚度设定值，其中，1号机架过渡阶段的入口厚度设定值的变化公式如下：

式中，H_1，seto为原带钢的入口厚度设定值，H_1，setn为新带钢的入口厚度设定值，T_e为厚度设定值变化后经过的时间，T_R为设置的斜坡时间，当T_e＝T_R时，入口厚度设定值已经从原带钢的设定值变化到新带钢的设定值了；

1号机架过渡阶段的出口厚度设定值的变化公式如下：

式中，h_1，seto为原带钢的出口厚度设定值，h_1，setn为新带钢的出口厚度设定值，当T_e＝T_R时，出口厚度设定值已经从原带钢的设定值变化到新带钢的设定值了。

6.如权利要求5所述的五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，其特征在于，所述步骤S2中根据1号机架厚度设定值变化情况以及AGC辊缝调节使能信号实时对1号机架进行辊缝调节的方法如下：

当楔形区尾部通过1号机架入口测厚仪时，1号机架的秒流量和监视AGC辊缝调节量仍按照原带钢的出口厚度设定值计算，1号机架的前馈AGC辊缝调节量按照斜坡变化的入口厚度设定值计算，计算公式如下：

式中，C_1，M为1号机架带钢塑性系数，C_1，S为1号机架刚度系数，ΔH_1，FFn为1号机架前馈AGC的入口厚差，G_1，FF为1号机架前馈AGC的增益系数；

等到楔形区头部到达1号机架辊缝处，1号机架的AGC辊缝调节使能信号由1变为0，则1号机架辊缝值保持当前值不变，直到楔形区头部到达2号机架辊缝处，1号机架的AGC的辊缝调节使能信号重新变化为1，此时1号机架的入口厚度设定值和出口厚度设定值都已经变化到新带钢的设定值了，则1号机架的AGC的辊缝调节量按照新带钢的设定值进行计算，计算公式如下：

式中，C_1，M为1号机架带钢塑性系数，C_1，S为1号机架刚度系数，ΔH_1，FFn为1号机架前馈AGC的入口厚差，G_1，FF为1号机架前馈AGC的增益系数；PI表示比例积分控制器运算，Δh_1，MFn为1号机架秒流量预计算出口厚差；I表示积分控制器运算，Δh_1，MONn为1号机架监控出口厚差。

7.如权利要求1所述的五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中动态变规格阶段所有机架提前减速和延后加速具体包括：

在焊缝距离1号机架还有一段距离时，轧机所有机架就提前开始减速，等焊缝完全通过轧机后，延时一段时间后轧机所有机架才开始升速。

8.如权利要求1所述的五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中楔形区通过1～2号机架时根据楔形区正在通过的机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对前面的机架以及入口张力辊进行速度调节具体包括：

当楔形区通过1号机架时，AGC速度调节会调节入口张力辊的速度；当楔形区通过2号机架时，AGC速度调节会调节1号机架和入口张力辊的速度；

当楔形区尾部通过2号机架入口测厚仪处后，2号机架的入口厚度设定值开始斜坡变为新带钢的设定值，过渡过程中，1号机架的速度调节量为：

式中，V_1，set为轧制规程中1号机架的速度设定值，ΔH_2，FF为2号机架前馈AGC的入口厚差，H_2，set为2号机架入口厚度设定值；G_V1，FF为1号机架速度调节的增益因子；

当楔形区头部到达2号机架辊缝处时，2号机架的AGC辊缝调节使能信号由1变为0，这个时候1号机架的速度也停止调节，速度调节量为0.0；等楔形区尾部通过2号机架，2号机架的AGC辊缝调节使能信号又变为1，1号机架的速度也重新开始按照新带钢的设定值进行计算；

入口张力辊的初步速度调节量为1、2号机架AGC共同作用的结果：

式中，V_0，set为轧制规程中入口张力辊的速度设定值，ΔH_1，FF、Δh_1，MF和Δh_1，MON分别为1号机架前馈、秒流量和监视AGC的厚差，H_1，set、h_1，set分别为1号机架入口和出口厚度设定值，G_V0，FF和G_V0，FB分别为入口张力辊的前馈和反馈速度调节的增益因子；

入口张力辊的速度调节量为：

ΔV₀＝(ΔV₁+1)×(ΔV_0，ini+1)-1。

9.如权利要求1所述的五机架冷连轧机动态变规格阶段的厚度控制方法，其特征在于，所述步骤S3中楔形区通过4、5号机架时根据5号机架的厚度设定值变化情况以及AGC速度调节使能信号实时对4、5号机架和出口卷取机进行速度调节具体包括：

4、5号机架和出口卷取机过渡阶段的速度调节量一致，其调节量根据5号机架监视AGC的出口厚差进行计算，计算公式如下：

ΔV_L＝V_5，set×(ΔV_max-Δh_5，MON×G_5，MON)

式中，ΔV_L表示4、5号机架和出口卷取机的速度调节量，V_5，set为5号机架的速度设定值，ΔV_max为AGC速度调节的最大值，Δh_5，MON为5号机架监视AGC的出口厚差，G_5，MON为5号机架监视AGC速度调节的增益因子。

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