中厚板轧制辊缝标定及其PLC实现

【摘要】在液压辊缝控制系统中冷连轧机辊缝自动标定是技术含量最高，结构最复杂、设备装置最精密的系统之一，我厂引进了德国Siemens公司TDC控制系统，多年来对冷连扎机进行调试，对辊缝自动标定过程逐步改善流程，精简操作，保证了生产的顺利进行。

【关键词】轧机；辊缝；标定

目前，液压辊缝控制系统（HGC）在冷连轧机基础自动化的系统控制领域堪称最技术含量最高、结构最复杂、设备装置最精密的系统之一。轧机在进行轧制作业前，支撑辊及工作辊的更换均会对轧制线产生影响，因此须重新调整液压辊缝控制系统以实现液压辊缝的清零，清零后使得辊缝倾斜、辊缝位置及轧制力处于零点基准上，轧机在正常生产过程中HGC系统自动控制的实现正是建立于上述三个零点基准的基础之上。也就是说，轧制辊缝的标定是HGC系统自动控制的前提，是轧制出合格产品及高质量产品的必要保障。本文将以我厂冷连轧机多年来的调试工作经验为基础，同时结合其它生产线在完成冷轧机辊缝自动标定过程逐步改善流程，精简操作环节，以辊缝自动标定技术为视角，阐述我厂冷连轧机标定过程，以促进生产顺利进行，保障生产质量。

1辊缝标定测量系统与轧制线标定

1.1辊缝标定测量系统

冷连轧机辊缝标定测量系统主要包括：液压缸位置检测和轧制力检测系统。其中，液压缸位置检测元件主要采用日本Sony公司位置传感器，该位置传感器精度达到01001mm，可以精确检测辊缝标定时液压缸杆的具置。轧制力测量系统采用德国HYDAC公司的压力传感器，它利用液压缸油腔将液压油压力传递给压力传感器，测量到的压强与相应活塞面积相乘，得到实际轧制力，这种压力传感器工作稳定，其精度完全满足现场要求，被广泛应用在辊缝标定轧制力测量系统中。

1.2轧制线标定

轧制线调整的计算精度是辊缝标定能否成功的关键，通过轧制线的计算可以为轧机辊缝标定提供标尺和参照，从而保证轧机辊缝相对零点在同一水平线上。

2辊缝标定分析

辊缝标定可分为无带标定和有带标定，无（有）带标定是在机架内没有（有）带钢的情况下进行的标定。这两种标定过程存在很大差别，无带标定是对/零点0的校正，即辊缝标定必须达到设定的基准位置；而有带标定继承了无带标定的轧制力和辊缝基准值，标定的最终目标是达到原来的辊缝位置。通常在液压缸实际位置和位置计数器数值之间出现偏差时，必须进行无带标定；另外，如果更换支撑辊或位置计数器数据突然丢失（控制器复位、电源掉电或位置计数器失效导致），也应该进行无带标定。在轧机有带钢存在并且更换工作辊或中间辊重新调整水平轧制线后，应该进行有带标定。由于有带标定相对比较简单且原理与无带标定相同，因此本文仅介绍无带标定。

冷连轧机无带标定控制方式包括位置控制方式、轧制力控制方式、单轧制力控制方式和倾斜控制方式。启动标定功能之前，需要满足如下基本条件：轧机没有快停信号和维护方式信号、位置计数器无报错、HGC系统状态OK、乳液系统和传动系统状态OK。在无带标定过程中，需要对HGC、弯辊控制、窜辊控制、乳液喷射控制、传动控制等多方面因素进行检查校准，完成相对轧制力、辊缝位置、辊缝倾斜的零点标定，最终找到正常轧制时HGC的零点标准。自动标定过程是通过Siemens公司的TDC系统实现顺序控制，当标定条件满足时，可以在操作面板或HMI中启动自动标定过程，然后通过SFC软件实现基本顺序控制功能，步骤之间转换条件收集和中断报警功能由CFC软件实现。系统对每一步执行过程都设有超时监控功能，一旦超时顺控过程会立即终止且系统恢复到自动标定之前的状态。前一步完成后，下一步包括它的连锁条件就立即执行，只有步骤之间的转换条件全部满足后，才能完成自动标定的全部过程。当完成全部标定过程后，说明轧机状态正常，可以开始轧制，并将辊缝位置合到15mm，为穿带生产准备条件。

3中厚板轧机液压AGC计算机控制系统

基础自动化采用SIEMENSS7-400系列可编程控制器，完成高响应性能的液压AGC，液压APC，电动APC闭环控制以及轧制过程逻辑顺序控制功能。S7-400与过程机之间的通讯采用工业以太网实现，操作员站OP47，手提编程器与PLC之间的通讯采用MPI网实现。

为了能够在3ms的控制周期内完成HAPC的控制算法，对包括辊缝位置控制、压力闭环控制、同步闭环等在内的整个控制算法，需要进行必要的精简，在保证运算精度的前提下尽量使用定点运算，运算公式的整理、归并、简化和中间结果的合理使用等结果使运算时间大大缩减。在只有一个CPU的情况下，不仅完成3ms控制周期的液压位置控制HAPC，而且完成8ms控制周期的HAGC，以及20ms控制周期的电动APC，电液联合摆辊缝以及轧线逻辑顺序控制。

4结语

大多企业的中厚板轧制都是经过一个机架上重复往返多次轧至最终达到要求的成品厚度，在进行轧制过程中要求的温差变化比较大、而加工板坯又比较短，再加上轧制过程中受到水蒸气以及氧化铁皮等因素影响，想要准确的测量温度很是困难。