CN201464921U - 四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，包括主操作台，左右侧现场操作规程盒，液压泵站供油系统，液压伺服系统，检测系统，轧机设备本体，还设有过程优化级计算机系统和过程控制级计算机系统，所述过程优化级计算机系统根据轧料数据得到优化的所述轧机设备本体各道次出口目标数据，通过串行通讯接口与所述过程控制级计算机系统电连接，再经D/L转换和功率放大，与通过油缸驱动所述轧机设备本体的所述液压伺服系统电连接，本技术方案，自动优化数据，不需要人工计算，并可自学习、自诊断、自优化，尤其在更换轧制道次时不用停机。

Description

四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统。

背景技术

实现对冷带轧机厚度的自动控制，一直是人们努力的目标。在现有技术中，利用计算机系统来控制轧机轧制厚度的控制系统已得到广泛应用，但是它们还存在以下不足：一是在轧制前，操作者需根据轧料材质、宽度、厚度及成品厚度，人工计算出大量的数据，然后再把这些数据输入计算机系统，计算机系统才能完成对轧制厚度的控制，不能实现计算机自动计算和优化；二是在更换轧制道次时必须停机，不能够实现连续逆向更换道次轧制；三是在轧机升降速时，控制系统响应速度跟不上，升速时钢带厚度要减薄、降速时钢带厚度会增厚；四是轧机在高线速运行时会发生机组共振，影响钢带表面质量。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种能够根据轧料厚度、宽度、材质、成品厚度等数据或直接根据轧制经验数据表，自动计算得到优化的各道次出口目标厚度、缸位移基本给定量、压力基本给定量等数据，并可在轧制规程中自学习、自诊断、自优化；在更换轧制道次时不用停机，可实现连续逆向更换道次轧制；在升降速时能能减小这一动态阶段的厚度误差；并可有效防止机组共振的四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统。

本实用新型包括：主操作台，左右侧现场操作规程盒，液压泵站供油系统，液压伺服系统，检测系统，轧机设备本体，还设有过程优化级计算机系统和过程控制级计算机系统共两级计算机控制系统。所述过程优化级计算机系统可根据轧料厚度、宽度、材质、成品厚度等数据或直接根据轧制经验数据表，计算得到优化的所述轧机设备本体各道次出口目标厚度、缸位移基本给定量、压力基本给定量等数据，通过串行通讯接口与所述过程控制级计算机系统电连接；所述过程控制级计算机系统依据所述过程优化级计算机的优化数据，经D/L转换和功率放大，与通过油缸驱动所述轧机设备本体的所述液压伺服系统电连接。

所述过程优化级计算机系统还可从所述过程控制级计算机系统读取所述轧机设备本体当前的轧制压力、油缸位置、轧带速度、入口和出口厚度以及轧制状态等工作数据，或从该过程优化级计算机系统人机接口读取数据，对所述优化数据进行适当修正，再将修正后的数据通过串行通讯接口与所述过程控制级计算机系统电连接。

采用上述技术方案，只要在所述过程优化级计算机系统上输入轧料的厚度、材质、宽度、成品厚度，即可自动生成轧制道次出口目标厚度和各道次的压下分配量，结合冷轧机组的能耗曲线，选择最优程序，不需要人工计算，快捷、准确、简便，并可在轧制规程中自学习、自诊断、自优化。

为实时显示、存储上述数据，并根据所述检测系统的实测值完成生产记录及质量报表打印，所述过程优化级计算机系统设有显示器、存储器、打印机。

作为本实用新型的进一步改进，所述过程控制级计算机系统能够依据所述主操作台输入数据及所述检测系统实时采集的所述轧机设备本体两侧轧制压力数据、入口和出口厚度数据、两侧缸位移数据、入口和出口速度数据，厚度闭环控制数据、厚度预控数据、压力闭环控制数据、位置(辊缝)闭环控制数据、预压靠和辊缝摆零控制数据、弹跳补偿控制数据、加减速厚度补偿控制数据、轧辊偏心补偿控制数据等各种模拟量数据、数字量数据及脉冲量数据，经所述D/L转换和功率放大，与所述液压伺服系统电连接，该液压伺服系统通过所述油缸驱动所述轧机设备本体.从而更智能的在线调整、控制整个轧制过程.

所述过程控制级计算机系统，包括一台主频为2.0GHZ、内存为256M的工业控制计算机，还装有高精度模拟量输入输出卡、数字量及脉冲量输入输出卡、开关量输入输出卡，以及插有调理板、功率放大板等模拟电路板的机笼。

所述检测系统，包括轧机测厚装置、轧机测速装置、缸位移传感装置和压力传感装置，用于为所述过程控制级计算机系统提供稳定、精密的测量数据。所述轧机测厚装置采用γ射线测厚仪，测量精度1μm，分别安装在轧机左右两侧，入口侧和出口侧各安装一个，用于测量入口、出口带材厚度；所述轧机测速装置采用测速编码器，分别安装在轧机两侧左右导向辊上，轧机入口侧和出口侧各安装一个，用于测量入口、出口带材速度；所述缸位移传感装置选用SONY磁尺，分别安装在轧机两侧液压缸内，操作侧和传动侧各安装一个，用于检测油缸位移即对应的辊缝；所述压力传感装置选用Rexroth产品，用于测量油缸内工作压力。

所述主操作台上设有“手动-压力闭环-缸位移闭环或缸位移加厚度闭环-压力内环厚度外环”四种工作方式选择键、预控加-不加选择键、监控加-不加选择键、弹跳补偿加-不加选择键、加减速补偿加-不加选择键、压下增-减键、反向轧制键、正向轧制键等；并装有数显表，用于显示压力给定量、压下实测量、缸位移给定量及缸位移实测量等数值。

为进一步减小轧制厚度误差，在轧制速度加速或减速过程中，所述过程控制级计算机系统，依据张力和轧制力补偿系数，经所述D/L转换和功率放大，与通过所述油缸驱动所述轧机设备本体的所述液压伺服系统电连接，能够控制所述轧机设备本体补偿性增大或减小辊缝。

在正向轧制完成后按下所述主操作台上的反向轧制键时，或反向轧制完成后按下所述主操作台上的正向轧制键时，所述主操作台通过传输线与所述过程控制级计算机系统电连接，经所述D/L转换和功率放大，再与通过所述油缸驱动所述轧机设备本体的所述液压伺服系统电连接，用于实现不停机连续逆向更换道次轧制。

为避免轧机在高线速运行时发生机组共振，影响钢带表面质量，本四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，其整体为6Hz固有振频的结构。

附图说明

图1是本实用新型所述的四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

图1示出了本实用新型优选的技术方案.从图1可知，四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统包括：主操作台3，左右侧现场操作规程盒4，液压泵站供油系统12，，检测系统6，还包括过程优化级计算机系统2和过程控制级计算机系统1共两级计算机控制系统.

所述过程优化级计算机系统2的主要硬件配置为：一台主频2.0GHZ，256M内存，80G硬盘的工业控制计算机，另外还配置了19寸彩色显示器，打印机等，它与所述过程控制级计算机系统1之间通过RS422串行通讯进行数据交换。该过程优化级计算机系统2可根据轧料厚度、宽度、材质、成品厚度等数据或直接根据轧制经验数据表，计算得到优化的轧机各道次出口目标厚度、缸位移基本给定量、压力基本给定量等数据，并传送给所述过程控制级计算机系统1；从所述过程控制级计算机系统1读取轧机当前的工作状况，例如：轧制压力、油缸位置、轧带速度，入口和出口厚度以及轧制状态等参数，或从其人机接口读取数据，对上述优化数据进行适当修正，再将修正值反馈给所述过程控制级计算机系统1；实时显示生产过程状态和控制信息，进行数据库存储，以实现故障诊断，并根据现场实测值完成生产记录及质量报表的打印等。

所述过程控制级计算机系统1的主要硬件配置为：一台主频为2.0GHZ，内存为256M的工业控制计算机，还配有高精度模拟量输入输出卡、数字量及脉冲量输入输出卡、开关量输入输出卡、插有调理板和功率放大板等模拟电路板的机笼。该过程控制级计算机系统1可依据所述过程优化级计算机2传送过来的优化数据，在所述液压伺服系统11、检测系统6以及所有辅助系统均正常的情况下，并依据主操作台3上操作情况以及所述检测系统6实时采集的包括两侧轧制压力，入口和出口厚度、两侧缸位移、入口和出口速度等各种模拟量数据、数字量数据及脉冲量数据，经过D/L转换和功率放大，传送到所述液压伺服系统11，通过油缸，对机架进行预压靠、辊缝摆零：之后，穿带；穿带完毕后，进行压下，升速轧制，高速稳态轧制、降速、停车及反向轧制整个过程的自动厚度控制，包括厚度闭环控制、厚度预控、压力闭环控制、位置(辊缝)闭环控制、预压靠和辊缝摆零、弹跳补偿控制、加减速厚度补偿控制、轧辊偏心补偿控制；并定时向过程优化级计算机系统2、主操作台3及左右侧现场操作规程盒4发送轧机当前的状态数据。在轧制过程中，操作工也可根据现场设备运行情况，对压下量增/减、倾辊量、弯辊力给定量进行手动微调。在高速稳态轧制情况，采用上述闭环控制和预控控制策略基本可以将带钢的纵向厚度控制在所要求的公差范围之内。但是，在机组升降速时，控制系统响应速度跟不上，升速时钢带厚度要减薄、降速时钢带厚度会增厚，为解决这一技术问题，在控制程序上，根据生产的实际经验，采用了加减速厚度补偿控制，依据张力和轧制力补偿系数，在加速时补偿性增大辊缝，在减速时补偿性减小辊缝，以减小这一动态阶段的厚差。

所述检测系统6，主要由轧机测厚装置7、轧机测速装置8、缸位移传感装置9和压力传感装置10组成，为所述过程控制级计算机系统1提供稳定、精密的测量数据。所述轧机测厚装置7采用国产γ射线测厚仪，测量精度1μm，分别安装在轧机左右两侧，入口侧和出口侧各安装一个，用于测量入口，出口带材厚度，以便进一步进行厚度预控和闭环控制。所述轧机测速装置8采用国产测速编码器，分别安装在轧机两侧左右导向辊上，轧机入口侧和出口侧各安装一个，用于测量入口、出口带材速度。所述缸位移传感装置9选用日本的SONY磁尺，分别安装在轧机两侧液压缸内，操作侧和传动侧各安装一个，用于检测油缸位移即对应的辊缝。所述压力传感装置10选用德国Rexroth产品，用于测量油缸内工作压力。

在轧制精度控制方面，采用每20ms采集一个实测数据，加权平均，即将实测1μm误差÷2，变成二个0.5μm为一个计算单位，四舍五入，并以此建立数学模型，实现液压自动厚度控制系统的精确控制，使钢带轧制尺寸精度控制在±3μm之内.

所述液压伺服系统11可提供一个压力稳定、流量充足的油源。该液压伺服系统11的关键元件，如伺服阀、油缸位置传感器、压力传感器，油缸密封等采用进口件，其它皆为自行设计、国内制造，既保证工作可靠，又经济实用；由于采用了集成化设计，该液压伺服系统11体积小，布置方便，元件少，使用简单；该液压伺服系统11具有多重保护和监控：如输出力+动作、输出位置+动作、输出力+输出位置保护，液位、液温、输出压力、油液污染监控等。

所述主操作台3上有“手动-压力闭环-缸位移闭环或缸位移加厚度闭环-压力内环厚度外环”四种工作方式选择键、预控加-不加选择键、监控加-不加选择键、弹跳补偿加-不加选择键、加减速补偿加-不加选择键、压下增-减、反向轧制、正向轧制等开关按钮；并装有数显表，用于显示压力给定量、压下实测量、缸位移给定量及缸位移实测量等数值。

当第1道次轧制完毕，按下所述主操作台3上的“反向轧制”键时，自动厚度控制系统自动判断为第2道次轧制，并给出第2道次的辊缝设定值，预控现在可以加入；当第2道次轧制完毕，按下所述主操作台3上的“正向轧制”键时，自动厚度控制系统自动判断为第3道次轧制，给出第3道次的辊缝设定值；下一道次，以此类推，直到完成整个轧制过程。这样就保证了在更换轧制道次时不用停机，实现了连续逆向更换道次轧制。

液压自动厚度控制系统的固有振频，国外轧机设计一般取15～20Hz，国内一般取10Hz左右，为了防止现有轧机在高线速运行时所发生的机组共振而影响钢带表面质量的问题，可将固有振频降至6Hz，这样就减少了机组发生共振的几率，使钢带表面质量控制在较好的水平。

采用本实用新型上述技术方案，在实际生产中，钢带尺寸精度完全可以控制在产品实际厚度的0.07％；表面粗糙度控制在0.4μm以下，使电镀后的钢带表面能达到镜面的效果。

Claims (7)

1.一种四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，包括：主操作台(3)，左右侧现场操作规程盒(4)，液压泵站供油系统(12)，液压伺服系统(11)，检测系统(6)，轧机设备本体(5)，其特征在于：还设有过程优化级计算机系统(2)和过程控制级计算机系统(1)；

所述过程优化级计算机系统(2)通过串行通讯接口与所述过程控制级计算机系统(1)电连接；

所述过程控制级计算机系统(1)依据所述过程优化级计算机(2)的优化数据，经D/L转换和功率放大，与通过油缸驱动所述轧机设备本体(5)的所述液压伺服系统(11)电连接。

2.根据权利要求1所述的四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，其特征在于：所述过程优化级计算机系统(2)从所述过程控制级计算机系统(1)读取所述轧机设备本体(5)当前的轧制压力、油缸位置、轧带速度、入口和出口厚度以及轧制状态等工作数据，或从该过程优化级计算机系统(2)人机接口读取数据，对所述优化数据进行修正，再将修正后的数据通过串行通讯接口与所述过程控制级计算机系统(1)电连接。

3.根据权利要求1所述的四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，其特征在于：所述过程优化级计算机系统(2)设有显示器、存储器、打印机，用于实时显示、存储上述数据，并根据所述检测系统(6)实测值完成生产记录及质量报表打印。

4.根据权利要求1所述的四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，其特征在于：所述过程控制级计算机系统(1)依据所述主操作台(3)输入数据及所述检测系统(6)实时采集的所述轧机设备本体(5)两侧轧制压力数据，入口和出口厚度数据、两侧缸位移数据、入口和出口速度数据，厚度闭环控制数据、厚度预控数据、压力闭环控制数据、辊缝闭环控制数据、预压靠和辊缝摆零控制数据、弹跳补偿控制数据、加减速厚度补偿控制数据、轧辊偏心补偿控制数据等各种模拟量数据、数字量数据及脉冲量数据，经所述D/L转换和功率放大，与通过所述油缸驱动所述轧机设备本体(5)的所述液压伺服系统(11)电连接。

5.根据权利要求4所述的四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，其特征在于：所述过程控制级计算机系统(1)设有一台主频为2.0GHZ、内存为256M的工业控制计算机，装有高精度模拟量输入输出卡、数字量及脉冲量输入输出卡、开关量输入输出卡，并装有插有调理板、功率放大板的模拟电路板的机笼。

6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，其特征在于：所述检测系统(6)，包括轧机测厚装置(7)、轧机测速装置(8)、缸位移传感装置(9)和压力传感装置(10)，用于为所述过程控制级计算机系统(1)提供测量数据；

所述轧机测厚装置(7)采用γ射线测厚仪，测量精度1μm，分别安装在轧机左右两侧，入口侧和出口侧各安装一个，用于测量入口、出口带材厚度；

所述轧机测速装置(8)采用测速编码器，分别安装在轧机两侧左右导向辊上，轧机入口侧和出口侧各安装一个，用于测量入口、出口带材速度；

所述缸位移传感装置(9)选用SONY磁尺，分别安装在轧机两侧液压缸内，操作侧和传动侧各安装一个，用于检测油缸位移即对应的辊缝；

所述压力传感装置(10)选用Rexroth产品，用于测量油缸内工作压力。

7.根据权利要求6所述的四辊可逆冷带轧机液压自动厚度控制系统，其特征在于：所述主操作台(3)上设有“手动-压力闭环-缸位移闭环或缸位移加厚度闭环-压力内环厚度外环”四种工作方式选择键、预控加-不加选择键、监控加-不加选择键、弹跳补偿加-不加选择键、加减速补偿加-不加选择键、压下增-减键、反向轧制键、正向轧制键等；并装有数显表，用于显示压力给定量、压下实测量、缸位移给定量及缸位移实测量等数值.

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