摘要：在熱軋生產(chǎn)線上，精軋機(jī)控制是最重要的控制部分。AGC系統(tǒng)在液壓壓下具有調(diào)節(jié)精度高、抗干擾性能好、截止頻率高、反應(yīng)快、慣性小的優(yōu)點(diǎn)，所以目前熱軋廠普遍使用液壓AGC控制系統(tǒng)（HAGC）。文章重點(diǎn)分析了液壓AGC（西門子PLC控制器）的組成結(jié)構(gòu)、控制原理及其主要的控制功能等。

關(guān)鍵詞：精軋機(jī)；液壓AGC；厚度控制；熱軋廠

中圖分類號(hào)：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）14-0037-03

1 概述

精軋機(jī)控制作為軋線上的主要控制內(nèi)容，它包括了板型、厚度、活套和主速度四個(gè)方面的控制。厚度控制又是其重點(diǎn)控制內(nèi)容，厚度控制好壞將直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，它主要包括了監(jiān)控、偏心補(bǔ)償、反饋和前饋的自動(dòng)增益控制。當(dāng)自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)調(diào)整壓下進(jìn)行厚度控制時(shí)，會(huì)促使軋制力改變，改變軋輥輥系的彎曲變形，對(duì)輥縫形狀產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響板形，當(dāng)利用自動(dòng)板形控制系統(tǒng)對(duì)板形進(jìn)行調(diào)整時(shí)，又會(huì)因輥縫形狀改變而對(duì)出口厚度產(chǎn)生影響。另外，當(dāng)終軋溫度控制對(duì)機(jī)架間加速度、噴水進(jìn)行控制時(shí)，會(huì)改變機(jī)架的軋制溫度，進(jìn)而對(duì)出口板形、厚度產(chǎn)生影響，由此看來，精軋機(jī)各控制功能必須實(shí)現(xiàn)相互協(xié)調(diào)以及補(bǔ)償信號(hào)的相互傳遞。

目前，在精軋系統(tǒng)中常采用液壓自動(dòng)增益控制（AGC，Auto Gauge Control）系統(tǒng)對(duì)板厚進(jìn)行自動(dòng)控制，因?yàn)锳GC系統(tǒng)在液壓壓下具有調(diào)節(jié)精度高、抗干擾性能好、截止頻率高、反應(yīng)快、慣性小的優(yōu)點(diǎn)，它是提高帶鋼厚度精度、帶材合格率的一項(xiàng)重要技術(shù)，液壓AGC系統(tǒng)也被越來越多的精軋生產(chǎn)線所應(yīng)用。

2 液壓AGC系統(tǒng)的組成及控制原理

2.1 系統(tǒng)組成

液壓AGC控制系統(tǒng)主要包括了控制裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其中控制裝置主要指檢測(cè)元件和計(jì)算機(jī)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括液壓缸和液壓系統(tǒng)。AGC系統(tǒng)的檢測(cè)元件包括測(cè)壓儀、測(cè)厚儀、壓力和位置傳感器。液壓AGC系統(tǒng)主要是通過傳感器和測(cè)厚儀測(cè)得相應(yīng)參數(shù)，再根據(jù)參數(shù)對(duì)軋制力、壓下缸位等進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到控制帶鋼厚度的目的。

我廠精軋機(jī)組的液壓AGC控制系統(tǒng)采用了德國(guó)西門子公司的PLC產(chǎn)品：SIMATIC TDC。TDC是一種高性能、多CPU的控制器，它是西門子公司的升級(jí)產(chǎn)品，TDC能很好地滿足液壓AGC系統(tǒng)控制高速位置的要求。選用TDC作為系統(tǒng)控制器不僅是液壓AGC系統(tǒng)的要求，也是精軋機(jī)控制功能的要求，因?yàn)榫垯C(jī)組有著多種的、集中的控制功能，且要求各控制站之間能快速更新、控制信息。為滿足數(shù)據(jù)交換快速響應(yīng)、數(shù)量龐大的要求，在各精軋機(jī)的TDC之間使用了光纖網(wǎng)（100M）進(jìn)行連接。TDC的硬件配置及其用途如表1所示：

2.2 液壓AGC的控制原理分析

通過調(diào)整板厚偏差以獲得標(biāo)準(zhǔn)板厚是AGC控制的最終目的。液壓APC是液壓AGC系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它主要用于輥縫調(diào)節(jié)量的確定。然后在軋鋼過程中，利用液壓AGC對(duì)輥縫進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，最終達(dá)到消除板厚偏差、獲得標(biāo)準(zhǔn)板厚的目的。

2.2.1 液壓APC的控制原理。液壓APC系統(tǒng)的控制原理是：先控制軋輥的傾斜，再精確預(yù)擺輥縫。為了獲得較好的軋件板形，要在最后的精軋機(jī)上采用恒軋制力控制。而其他精軋機(jī)的APC系統(tǒng)則可由操作人員選擇恒輥縫控制或恒軋制力控制。液壓APC的控制原理圖如圖1所示：

2.2.2 液壓AGC的控制原理。為克服自動(dòng)厚度控制的難度，液壓AGC采用了監(jiān)控AGC與測(cè)厚儀反饋控制相結(jié)合的方法。測(cè)厚儀方式（GM）是通過彈跳方程來計(jì)算出實(shí)際厚度的，基本彈跳方程的公式如下：

測(cè)厚儀方式原理：通過輥縫儀、測(cè)壓儀測(cè)得S（輥縫位置變動(dòng)量）、δP（軋制壓力偏差），疊加S和δP得出δh（軋出厚度偏差），最后再將其反饋給厚度自動(dòng)控制裝置，以調(diào)節(jié)厚度偏差。液壓AGC系統(tǒng)通過采用監(jiān)控AGC與測(cè)厚儀反饋控制，有效克服了AGC直接測(cè)厚存在的檢測(cè)困難、傳遞滯后的問題，其控制原理框圖如圖2所示：

3 鎖定方式及鎖定值的確定

要實(shí)現(xiàn)AGC控制，必須首先確定目標(biāo)厚度作為控制基準(zhǔn)。在將某時(shí)刻的實(shí)際板厚確定為目標(biāo)值后，之后板厚變化量也與之相對(duì)應(yīng)，便于進(jìn)行調(diào)節(jié)、鎖定，就是將實(shí)際板厚確定為目標(biāo)厚度的這一過程，確定出的目標(biāo)厚度值俗稱為鎖定值。一般是鎖定方式有AUTO1鎖定、AUTO2鎖定和人工鎖定三種方式。

3.1 AUTO1鎖定

AUTO1鎖定是指當(dāng)精軋機(jī)組中某一機(jī)架（Fn）接通負(fù)荷繼電器后，在AUTO1位置處經(jīng)相對(duì)應(yīng)的延遲時(shí)間（F1-1s、F2-1s、F3-0.8s、F4-0.7s、F5-0.6s、F6-0.5s）自動(dòng)確定目標(biāo)厚度值，穿帶性能好的鋼種適宜選擇這種方式。

3.2 AUTO2鎖定

對(duì)于穿帶性能不好的鋼種，較為適宜使用AUTO2鎖定方式。AUTO2鎖定是指接通精軋機(jī)出口HMD（熱金屬檢測(cè)器）后，在AUTO2位置處在經(jīng)一定延遲時(shí)間后，將CPU運(yùn)行周期作為采樣周期，當(dāng)X≤KDEV，時(shí)

（KDEV：鎖定常數(shù)；i：掃描計(jì)數(shù)值；Xi：第i次掃描厚度偏差），即確定目標(biāo)厚度值。

3.3 人工鎖定

在帶鋼接通精軋機(jī)出口HMD后，在測(cè)厚儀測(cè)得的偏差值趨近于零的情況下，由操作員決定鎖定與否，若鎖定，就按下AGC人工鎖定按鈕即可鎖定，該種方式主要適用于新開發(fā)的鋼種。

4 液壓AGC系統(tǒng)的控制功能

4.1 AGC系統(tǒng)的厚度控制目標(biāo)

AGC厚度控制的工藝操作要求為切頭、切尾，頭部允許誤差在100um以內(nèi)，在多種鎖定方式間靈活切換。厚度自動(dòng)控制指標(biāo)如圖3所示，其中高精度命中率不小于97%、普通精度命中率不小于98%、考核精度命中率不小于99%。

4.2 厚度偏差監(jiān)控功能

鎖定板厚還等同于真正的成品厚度，為了達(dá)到成品厚度要求，就需要反饋厚度偏差至系統(tǒng)，再對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。由于在軋制過程中的一些因素會(huì)緩慢發(fā)生變化，如熱膨脹、軋輥磨損、計(jì)算誤差等，所以都可能帶來厚度偏差，因此需要應(yīng)用X射線對(duì)偏差量進(jìn)行測(cè)量，并將監(jiān)控量反饋至各機(jī)架進(jìn)行補(bǔ)償。X射線監(jiān)控量公式為：（：測(cè)厚偏差值；MNG：監(jiān)

控增益；Ti：材料從機(jī)架移動(dòng)到X射線所用時(shí)間）。

4.3 彎輥力的補(bǔ)償功能

彎輥力補(bǔ)償，是指彎輥在發(fā)揮作用時(shí)，會(huì)造成軋制力的波動(dòng)，此時(shí)雖然可讓板形質(zhì)量得到改善，但也可能對(duì)帶材的厚度精度產(chǎn)生影響，因此在計(jì)算輥縫修正量時(shí)，要將彎輥力影響考慮在內(nèi)，以同時(shí)保證帶鋼的厚度精度和質(zhì)量。彎輥力補(bǔ)償值的確定參考以下公式：

4.4 自動(dòng)復(fù)歸功能

在進(jìn)行厚度自動(dòng)控制時(shí)，各精軋機(jī)的輥縫值都會(huì)或多或少地偏移其原設(shè)定值，因此為了不對(duì)下一塊進(jìn)入精軋機(jī)的帶鋼造成影響，減少調(diào)節(jié)輥縫值的時(shí)間，AGC系統(tǒng)可對(duì)輥縫值自動(dòng)復(fù)歸。AGC系統(tǒng)在運(yùn)作之初會(huì)先對(duì)各機(jī)架輥縫的設(shè)定值進(jìn)行記憶，在其工作結(jié)束時(shí)，又會(huì)將各精軋機(jī)的輥縫值恢復(fù)至原設(shè)定大小，便于下一帶鋼輥縫值的調(diào)節(jié)。

5 結(jié)語

液壓AGC系統(tǒng)有效規(guī)避了傳統(tǒng)檢測(cè)的弊端（檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性不高、延遲時(shí)間長(zhǎng)）、克服了多種變動(dòng)因素的影響，它能在復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中正常工作，使控制精度得到了顯著提高。目前，世界上大部分的新建熱軋廠的精軋機(jī)都采用了液壓AGC控制系統(tǒng)，將成品縱向厚度的偏差控制在-30um～30um以內(nèi)，在提高產(chǎn)品精度的同時(shí)，也讓企業(yè)獲得了更高的經(jīng)濟(jì)效益。但是，大部分國(guó)內(nèi)企業(yè)的液壓AGC控制系統(tǒng)還是依靠進(jìn)口，因此，我國(guó)自主開發(fā)出一套適應(yīng)當(dāng)前國(guó)內(nèi)企業(yè)需求的液壓AGC控制系統(tǒng)是非常必要的。

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作者簡(jiǎn)介：司長(zhǎng)平（1984—），男，河北邯鄲人，邯鄲市縱橫鋼鐵集團(tuán)有限公司助理工程師，研究方向：西門子傳動(dòng)與自動(dòng)化設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用。

（責(zé)任編輯：周 瓊）