中厚板精轧基础自动化控制系统设计与研发

论文摘要

近年来,随着国民经济的飞速发展,中厚板的需求量越来越大。为了获得更高的产量和更好的质量,需要进一步减小钢板厚度偏差,提高中厚板厂的自动化水平和钢板的成材率。基于此,本论文以某钢铁公司中厚板厂3000mm精轧基础自动化控制系统为研究对象,主要完成了以下工作：(1)首先,简述了精轧区关键设备及其控制要求,配置了精轧检测仪表。然后,参与设计了中厚板精轧基础自动化控制系统的结构,包括水平方向控制系统和垂直方向控制系统。其中,水平方向控制系统用于实现钢板的运输、对中、转钢、除鳞、待温等控制功能,垂直方向控制系统用于实现厚度控制。(2)在水平方向控制系统中,从辊道控制、轧制道次设定和轧制速度设定三方面入手,编程实现全自动轧钢。准确的跟踪是全自动轧钢的保证,从钢板信息数据块的建立入手,利用STEP 7编程软件和相关编程语言,编程实现了在轧钢板长度的计算,推床的标定和钢板测宽,以及精轧区钢板总数,待轧、在轧和轧后钢板位置,精轧开轧和终轧信号的修正：(3)在垂直方向控制系统中,制定了合理的电动APC速度—位置偏差曲线,采用电动、液压联合预摆辊缝,实现了高精度位置控制；用CFC软件编写了相对AGC算法的程序,实现了轧制过程中的动态辊缝调节；建立了中厚板头部、油膜、支撑辊偏心补偿模型,进一步提高了钢板的厚度控制精度；(4)本中厚板精轧基础自动化控制系统的设计与研发,提高了微跟踪的准确度,消除了头部、尾部的厚度超差,使成品钢板的同板差得到了很大改善,得到了厂方人员的一致认可,最终通过了验收。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 中厚板轧机的发展
• 1.2.1 国外中厚板轧机的发展
• 1.2.2 国内中厚板轧机的发展
• 1.2.3 国内外中厚板轧机发展的比较
• 1.3 中厚板精轧基础自动化系统概述
• 1.3.1 水平方向控制系统
• 1.3.2 垂直方向控制系统
• 1.4 本论文主要研究内容
• 第2章 中厚板厚度控制基本理论
• 2.1 自动厚度控制基本原理
• 2.1.1 轧机弹性变形和弹跳方程
• 2.1.2 轧件的塑性变形和轧件塑性方程
• 2.1.3 钢板轧制的弹塑形曲线及应用
• 2.2 压力AGC
• 2.2.1 BISRAAGC
• 2.2.2 动态设定型AGC
• 2.2.3 GM-AGC
• 2.2.4 Absolute-AGC
• 2.2.5 压力AGC的比较分析
• 2.3 监控AGC和前馈AGC
• 2.4 本章小结
• 第3章 中厚板精轧基础自动化控制系统设计
• 3.1 精轧设备概述
• 3.1.1 辊道
• 3.1.2 推床
• 3.1.3 AGC液压缸和液压站
• 3.1.4 主传动装置
• 3.1.5 压下装置
• 3.2 精轧检测仪表
• 3.2.1 辊缝仪磁尺
• 3.2.2 液压缸位移传感器
• 3.2.3 AGC油压传感器
• 3.2.4 弯辊油压传感器
• 3.2.5 支撑辊偏心测量绝对值编码器
• 3.2.6 伺服阀
• 3.2.7 伺服阀放大器
• 3.2.8 红外线测温仪
• 3.2.9 热金属检测器HMD
• 3.3 中厚板精轧控制系统的结构
• 3.3.1 精轧主令控制系统概述
• 3.3.2 AGC控制系统概述概述
• 3.3.2.1 一级基础自动化系统
• 3.3.2.2 二级计算机系统
• 3.4 精轧基础自动化系统软件平台
• 3.4.1 PLC编程软件
• 3.4.1.1 STEP 7编程软件
• 3.4.1.2 CFC编程软件介绍
• 3.4.2 监控组态软件Win CC
• 3.4.3 组织块
• 3.5 本章小结
• 第4章 精轧水平方向控制系统
• 4.1 主令控制
• 4.2 全自动轧钢
• 4.2.1 全自动轧钢功能的实现要点
• 4.2.2 全自动轧钢核心控制功能的实现
• 4.2.2.1 水平方向辊道控制
• 4.2.2.2 垂直方向道次数设定控制
• 4.2.2.3 轧制进行中的控制
• 4.3 精轧水平方向控制系统的自保护
• 4.4 精轧区微跟踪
• 4.4.1 微跟踪用到的系统程序
• 4.4.2 精轧区钢板信息
• 4.4.2.1 钢板信息数据块
• 4.4.2.2 钢板长度的计算
• 4.4.2.3 钢板宽度的计算
• 4.4.3 精轧区微跟踪修正
• 4.4.3.1 钢板总数修正
• 4.4.3.2 待轧钢板位置修正
• 4.4.3.3 在轧钢板位置修正
• 4.4.3.4 轧后钢板位置修正
• 4.4.3.5 特殊故障时的修正
• 4.4.3.6 精轧开轧和终轧信号的修正
• 4.5 本章小结
• 第5章 精轧垂直方向控制系统
• 5.1 精轧机压下控制系统的设计
• 5.2 位置自动控制（APC）
• 5.2.1 电动位置自动控制（EAPC）
• 5.2.1.1 EAPC的基本要求
• 5.2.1.2 EAPC的理论分析和控制算法
• 5.2.1.3 EAPC的实际应用
• 5.2.2 液压位置自动控制（HAPC）
• 5.2.2.2 液压缸工作方式
• 5.2.3 电动液压联合辊缝控制
• 5.2.3.1 电液联合辊缝控制逻辑
• 5.2.3.2 电液联合辊缝控制的特点
• 5.3 中厚板AGC控制系统的设计与应用
• 5.3.1 相对AGC工作原理
• 5.3.2 相对AGC的编程实现
• 5.3.2.1 信号及功能分配
• output程序块'>5.3.2.2 input_output程序块
• exchange程序块'>5.3.2.3 data_exchange程序块
• APC程序块'>5.3.2.4 H_APC程序块
• 5.3.3 绝对AGC工作原理
• 5.3.4 影响绝对AGC实际应用的主要因素
• 5.3.4.1 设定规程精度问题
• 5.3.4.2 轧机弹性变形的非线性及综合补偿问题
• 5.3.4.3 液压AGC本身的问题
• 5.4 AGC控制系统的自保护
• 5.5 中厚板厚度补偿
• 5.5.1 头部厚度补偿
• 5.5.1.1 头部厚度超差的原因
• 5.5.1.2 头部厚度补偿算法
• 5.5.2 油膜补偿
• 5.5.3 支撑辊偏心补偿
• 5.6 本章小结
• 第6章 现场应用效果
• 6.1 水平方向控制系统应用效果
• 6.1.1 在轧钢板位置修正
• 6.1.2 在轧钢板长度计算
• 6.1.3 轧后钢板位置修正
• 6.1.4 推床标定的应用效果
• 6.2 垂直方向控制系统应用效果
• 第7章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间参加的工程项目
• 致谢