热连轧精轧机控制功能研究及优化

杨明华（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司自动化部，山东莱芜，271104）



热连轧精轧机控制功能研究及优化

杨明华
（山东钢铁股份有限公司莱芜分公司自动化部，山东莱芜，271104）

摘要：本文介绍了莱钢1500mm热轧带钢生产线精轧机的软硬件组成及控制功能的实现，最后介绍了根据生产实际情况对控制功能进行优化，以适应生产需要，提高产品质量。

关键词：热轧带钢；精轧机；控制功能；优化

的计算机堆栈存取技术、带前馈的回路调节控制，以及AGC的油膜补偿、轧机刚性补偿等的模糊逻辑控制等技术。

基础自动化控制系统（L1）采用高性能的TDC多CPU控制器，能及时、可靠地处理多个控制回路。过程自动化控制系统（L2）采用精轧模型及精轧自学习模型、板形模型及板形自学习模型等，很好地满足了带钢厚度和板形的要求。

1　精轧区主要工艺设备及主要工艺过程

1.1 主要工艺设备

精轧区主要设备包括：精轧入口高温计FET、精轧前除鳞箱、E2立辊轧机、F1～F6平辊轧机（上、下工作辊和上、下支撑辊）、L1～L5活套、精轧出口高温计FDT等，如图1所示：

1.2 主要工艺过程

粗轧轧出合格的中间坯由热卷箱卷成热卷后，热卷箱开卷，将带钢头部引出，经飞剪切除不规则的部分后继续运送至E2 前精轧除鳞箱。带钢头部到达E2 前精除鳞箱时，除鳞箱启用高压除鳞水清除中间坯表面的次生氧化铁皮，然后继续运送到精轧机组。轧件依次进入立－平－平－平－平－平－平轧机连续轧制。当轧件依次进入n+1 架轧机时，n 至n+1 架轧机之间的活套依次升起，通过套高调节系统使轧机自动调速，并通过张力调节系统使带钢在微张力、恒张力状态下轧制，轧成所需要的带钢尺寸。可根据产品需要用飞剪切除带钢的尾部不规则部分；带钢尾部移出除鳞箱后关闭除鳞水；尾部依次离开各架轧机时，活套装置便自动下降复位。

2　系统硬件配置

2.1 系统硬件选型

选用性能比较好的SIEMENS公司的高速控制系统TDC；监控软件采用SIEMENS公司的WinCC 7.0。

2.2 系统硬件配置

本系统以“集散控制、分层结构”为主要特点，整个自动化系统可分为三层：第一层：现场参数检测与终端执行；第二层：分散的数据处理、过程控制；第三层：集中操作监视。精轧控制系统使用了四套TDC控制器，每套TDC配置有ET200从站。

3　一级二级主要实现的功能

3.1 一级主要实现的功能

（1）数据采集；（2）压下一级控制系统执行的功能；（3）报警功能；（4）画面显示操作功能；（5）报表打印功能和历史趋势显示及打印功能。

图1　精轧区域设备分布图

3.2 二级主要实现的功能

（1）精轧机设定；（2）板形设定；（3）卷取温度控制设定；（4）分类设定。

为了实现带钢热连轧轧机设定及质量控制，将涉及以下数学模型：

（1）温降模型；（2）轧制力模型；（3）前滑模型；（4）轧机方面的模型。

4　控制参数的优化实例

4.1 精轧机自动零调和调平及动态同步控制功能参数优化

精轧机自动零调功能是指由操作工在画面上发出自动零调请求，轧机自动转为零调转速，控制系统切换为恒压力控制方式，并将加载到一定压力后，若两侧液压缸的压力差和行程在偏差范围之内，认为此时为工艺辊缝零位，自动将辊缝清0，同时控制系统切换为位置控制方式。

左右压下的同步问题是液压压下的特殊问题。

在液压控制器每次扫描由位移传感器给出的液压缸位置信号时，都计算两侧的液压辊缝测量值的差值△Sdif(k)及同步偏差△Ssyn(k)：

△Sdif(k)=Smhd(k)-Smhw(k)

△Ssyn(k)=△SL(k)-△Sdif

根据同步偏差△Ssyn(k)，分别计算左右液压压下的动态同步修正量：

△Ssynd(k)= Ksd *△Ssyn(k)

△Ssynw(k)=-Ksw *△Ssyn(k)

2014年，我县共落实国家级玉米高产示范区五个，选择了辽单565、良玉88、良玉188、明玉6等耐密玉米新品种为主栽品种。全县五个国家级示范区平均798.5 kg/667m2，对照田平均 316.3 kg/667m2，增产152%。

其中，Ksd、Ksw为水平度动态调节的增益系数。△Ssynd(k)和△Ssynw(k)以相反极性作用在左、右液压压下位置调节器输出端。如图2所示：

图2　同步控制算法图

在自动零调过程中，有时会出现因两侧辊缝偏差太大无法完成故障，此时可调大程序中的允许偏差使之能完成自动零调。

4.2 板形控制性能优化

精轧二级头部厚度设定命中率低造成的板形问题性能优化。

（1） 故障现象及原因分析

在自动轧制方式下，精轧各机架的预摆辊缝由二级给定，一级压下APC和AGC根据二级设定作为调节的目标值进行调节。若二级对带钢头部辊缝设定与轧制规格偏差过大，就使一级AGC的调节很难快速调节到预轧规格，从而造成板形性能很差。厚度命中率很低，如图3所示该块钢头部设定偏离轧制规格180um,从而造成该块钢的命中率仅为：高精度62.6；考核精度67.4。

（2） 主要原因分析：通过一级画面结合二级控制日志查找原因分析发现：

头部设定不准确的原因有：

② 精轧出口发送给二级的厚度偏差，轧制力有时与一级该时刻的实测值偏差过大，有时甚至极性相反。

③ 二级温降模型系数不合适，导致传送给一级的预报钢温、轧制力、预摆辊缝等参数不准确，从而导致产品质量异议。

采取措施修正参数：

① 从FET高温计上调节其性能参数，使其精确反映实测温度，从软件上修正滤波采样次数和发送时机，将环境和设备的不定因素减少到最低

② 调节一级发送给二级的采样时机和发送时机，从而改变采样长度。采样时刻的不同对不同厚度的钢坯影响很大，因为随着AGC的投入和机架间活套张力的作用，距离头部越远，精轧实测值和设定值差别越大，如果L2设定按照实测值进行自学习的话，就会把AGC和活套的综合影响都考虑进去了，这样头部设定就很不稳定。通过程序和参数的修改，未再出现修改前的现象，其设定在正负100um之内，一级AGC调节正常。

③ 通过修改一级程序加大人工干预量；增加末机架调节幅度等措施。

④ 修正二级温降模型参数，改变轧制力，辊缝等参数的预报准确率。

5　结论

由于设计时采用了合理的数学模型，系统运行稳定，安全可靠，控制功能强大，控制精度高，设备故障率低。

参考文献

孙一康.带钢热连轧的模型与控制[M].北京：冶金工业出版社，2002.

Finishing mill and optimization of the hot rolling control function

Yang Minghua
(Shandong Iron & Steel Limited by Share Ltd Laiwu Branch Automation Department of Shandong,Laiwu,271104)

Abstract：This paper describes the 1500mm hot strip production line of Laiwu Steel Mill on the software and hardware configuration and control function realization,finally,the according to the actual situation of production of the control function optimization,in order to adapt to the needs of the production and improve the quality of the products is introduced.

Keywords：hot rolled strip;rolling mill;control function;optimization