智能控制在串列轧机tcs系统中的应用研究

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1、智能控制在串列轧机TCS系统中的应用研究摘要：AGC自动厚度控制系统和HGC液压辊缝控制系统是TCS系统的两个重要组成部分，本文重点介绍两种控制原理在串列轧机中的应用。　　关键词：TCS；AGC；HGC；HAPC；APC　　　　一、引言　　莱钢大H型钢生产线是目前国内最先进的H型钢生产线之一，串列轧机是该生产线最重要的设备之一。在控制系统方面，串列轧机辊缝自动控制由西马克TCS系统完成，并引入工业以太网和Pmfihus-DP现场总线组成二级计算机控制系统。TCS系统是莱钢大H型钢串列轧机自动化控制的核心内容，其中AGC系统是该系统的核心，是一种

2、自动的厚度控制检测系统，而HGC系统是一种液压辊缝控制系统。　　二、系统功能概述　　串列轧机主要分为三个主要部分：UR，E，UF，三大部分基本独立工作，TCS控制系统从程序上主要分为全局控制系统TMAC，这一级的控制在级别上为最高，下级又分为UR－Stac,E-Stac,UF-Stac等几个模块。在程序中各个资源控制用各种不同的标志来区别，每个子系统由一个资源代码ID进行唯一的标识，产生的每个状态或事故报警均带有资源代码ID，这样在信息和产生信息系统之间的分配是唯一的。在在轧制过程中，HGC为静态轧制模式，而AGC为动态轧制模式。　　TCS的程

3、序控制由分单元组成，宏观单元的控制可以进入到下一层控制。这在原理上与一般控制方式不同。在系统中每个控制单元可以独立运行，从逻辑上受控于TMAC，TMAC为最高级控制，负责全面的通讯及下级的模式。在结构上主要分为下列几个部分：　　——实时处理，一个周期为3毫秒，在这个任务中任何中断不能实现，每个周期的运行都要被严格的执行。各种模拟量信号的读入与输出都在这里被实现。　　——EventT:事件控制器任务　　——在这个任务中，各种外部触发因素都会在这里被接收，并提交。　　——StaT:状态机器。　　主要控制逻辑与技术参数，等价与其它程序中的顺控。　　—

4、—TimerT:时间间隔控制器　　——在这里所有的时间同步控制与计算都在这个回路里被执行。　　三、控制实现　　1.油膜厚度补偿控制原理　　大H型钢串列轧机使用的是油膜轴承。当轧辊转速升高时，油膜厚度变厚；转速降低时，油膜厚度变薄。轧辊转速变化将直接影响油膜轴承的油膜厚度，进而引起型钢成材厚度的波动，产生厚度公差，使型钢尺寸的精度降低。为了满足用户的要求，需要进行油膜厚度补偿。　　油膜厚度Qf与轧辊转速n和轧制力P的关系式为：　　Qf=（1）　　式中，为轧辊转速与轧制力之比的函数，为一未知常数。转速可以通过主传动给出的运行反馈速度获得，压力可以通

5、过TCS系统安装在现场的压力传感器获得，这些数据的获取都是比较容易的。但是检测仪器无法进入轴承内部对油膜厚度进行直接测量。所以，油膜厚度只能通过校准（或者称为压靠）的方法间接得出。　　受油膜厚度变化影响的型钢厚度h计算公式为：　　h=G+f（P）-Of（2）　　式中，G为辊缝值，f（P）为对应的轧机弹跳。　　当校准时，轧机内没有钢，h=0，故由公式（2）得：　　G=Of-f（P）（3）　　在轧制过程中，当轧辊以两种不同的转速转动时，轧制力为P，由公式（3）得：　　G1=Of1-f（P）（4）　　G2=Of2-f（P）（5）　　由式（4）（5）得

6、，　　G1-G2=Of1-Of2（6）　　由以上推导可见，轧制力相同、轧辊转速不同时，轧机弹跳f（P）相同，油膜厚度O的变化等于辊缝值的变化。将零辊缝条件下的油膜厚度值定为相对油膜厚度零点值Of0。当式(4)是在零辊缝条件下，式(5)是压力为P0、而转速为任意值时根据式(6)可以求出其相对油膜厚度。又从式(1)可知，只要在n/P=n0／P0条件下，其油膜厚度值必定等于相对油膜厚度的零点值Of0。这样就可以确定在其他压力下的相对油膜厚度值的参考零点，从而可以确定不同轧制力、不同转速下的相对油膜厚度值。　　２.液压位置自动控制(HAPC)和轧制力自

7、动控制(AFC)　　HAPC是指调节伺服阀开口度，以便在最大轧制力允许范围内将液压缸位置保持在某一设定值，使控制后的位置与目标位置之差保持在允许的偏差范围内，在轧钢过程中，液压缸一般工作在APC方式。轧制力自动控制(AFC)是指调节伺服阀开口度，以便在液压缸工作行程内将轧制力保持在某一设定值，在轧机调零和刚度测试过程中，液压缸一般工作在AFC方式。在APC方式，位置基准、AGC调节量、附加补偿和手动辊缝干预量的和与液压缸位置实际值相比较，偏差值与一个和液压缸油压相关的变增益系数相乘后送入位置控制器(PI调节器)，位置控制器的输出值和压力限幅控制

8、器的输出值都送入一个比较器，比较器将二者之中小者作为给定值输出到伺服放大器，进而驱动伺服阀，控制液压缸的动作以消除位置偏差。　　轧制力限幅环节是在AP