轧机厚度自动控制系统设计

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自动轧钢机的PLC控制系统设计

自动轧钢机的PLC控制系统设计

自动轧钢机的PLC控制系统设计自动轧钢机是一种用于将铁水或钢块进行加工、压制和轧制的关键设备。

它主要由温控系统、液压系统、轮辊线系统和PLC控制系统等组成。

PLC控制系统是整个轧钢机运行和控制的核心部分。

本文将详细介绍自动轧钢机的PLC控制系统设计。

一、系统框架设计自动轧钢机的PLC控制系统主要由中央控制器(CPU)、输入模块、输出模块、通信模块和用户界面组成。

其中,中央控制器用于处理和控制信号,输入模块用于接收传感器信号,输出模块用于控制执行器的操作,通信模块用于与外部设备进行数据交互,用户界面用于人机交互。

二、硬件设计1.中央控制器:选择可编程逻辑控制器(PLC)作为中央控制器,可根据实际需求选择合适的型号和规格。

PLC需要具备足够的输入和输出接口,以满足轧钢机的控制需求。

2.输入模块:根据实际需要选择合适的输入模块,用于接收传感器信号。

例如,温度传感器、压力传感器、位移传感器等。

输入模块需要具备稳定、可靠的信号传输性能。

3.输出模块:根据实际需要选择合适的输出模块,用于控制执行器的操作。

例如,液压阀、电磁阀、电动机等。

输出模块需要具备高效、可靠的控制性能。

4.通信模块:根据实际需求选择合适的通信模块,用于与外部设备进行数据交互。

例如,以太网通信模块、串口通信模块等。

通信模块需要具备稳定、可靠的数据传输性能。

5.用户界面:根据实际需要选择合适的用户界面,用于人机交互。

例如,触摸屏、按钮、指示灯等。

用户界面需要具备直观、易用的操作性能。

三、软件设计1.程序设计:根据轧钢机的工作流程和控制要求编写PLC程序。

程序包括输入信号的检测和处理、输出信号的生成和控制、故障检测和报警等功能模块。

2.控制算法设计:根据轧钢机的特点和要求设计合适的控制算法,包括温度控制、压力控制、轮辊线速度控制等。

控制算法需要满足精度要求,提高轧钢机的生产效率和产品质量。

3.系统调试和优化:在系统安装和调试过程中,根据实际情况对软件进行优化,提高系统的稳定性和可靠性。

铝冷轧机液压厚度自动控制(AGC)系统

铝冷轧机液压厚度自动控制(AGC)系统
o to l r n r du e Th h r c e itc ft ik e s c r l se a e i to u e lo c n r l a e i to c d. e c a a trsis o h c n s nto y t m r n r d c d a s . o s
油缸 内或专 门设计 的检 测支座上 。在 轧机 的操 作侧
出 口厚度 相应 的辊 缝 。当给定 了 出 口厚度及 预期 负
载后通 过弹跳 方程 即 可计 算 出 一个 给 定 辊 缝, 并通
和传动 分 别有 两 个 或两 组 传 感 器 获 取 位 置 反 馈 信
号, 然后 把这 两个 信号 加 以平 均 产 生一 个 代表 中央
K yw r : oio nrU rs nrl hcn s AG cnrl e od ps i c t ,pesc t ,ti es( C)o t l t no o o o k o
ri 5 0 0 C ia 6n 1 0 6 , hn )
A s a tT efn t n o y r u cuo t i n s o t l A C)sse o lmi u c l ln b t c : h u o i f da l a tmai t c es n r l( G r o h i ch k c o y tm f u n m dr l g mm,a d tesv rl d s f t pt i n s a i o oi n ea e r c es h e mo o s i h k
厚 度 自动 控制 系统 是通过 液 压控制 系统连 续调 节辊缝, 或通过 电气传动 系统 中 的张力 、 度调 节系 速
产需 求 , 其主 要设 备 液 压 轧机 的 自动 化 控制 水 平 而

轧机厚度自动控制AGC系统说明

轧机厚度自动控制AGC系统说明

轧机厚度自动控制AGC系统使 用 说 明 书中色科技股份有限公司装备所自动化室二零零九年八月二十五日目 录第一篇 软件使用说明书第一章 操作软件功能简介第二章 操作界面区简介第三章 操作使用说明第二篇 硬件使用说明书第一章 接口板、计算机板跨接配置图 第三篇 维护与检修第一章 系统维护简介及维护注意事项第二章 工程师站使用说明第三章 检测程序的使用第四章 常见故障判定方法第四篇 泵站触摸屏操作说明第五篇 常见故障的判定方法附录:第一章 目录第二章 系统内部接线表第三章 系统外部接线表第四章 系统接线原理图第五章 系统接口电路单元图第一篇软 件 说 明 书第一章 操作软件功能简介.设定系统轧制参数;.选择系统工作方式;.系统调零;.显示时实参数的棒棒图、馅饼图、动态曲线;.显示系统的工作方式、状态和报警。

以下就各功能进行分述:1、在轧机靠零前操作手需根据轧制工艺,设定每道次的入口厚度、出口厚度和轧制力等参数。

也可以在轧制表里事先输入,换道次时按下道次按钮,再按发送即可。

2、操作手根据不同的轧制出口厚度,设定机架控制器和厚度控制器的工作方式,与轧制参数配合以得到较理想的厚差控制效果。

3、在泄油状态下,操作手通过在规定状态下对调零键的操作,最终实现系统的调零或叫靠零,以便厚调系统正常工作。

4、在轧制过程中,以棒棒图、馅饼图和动态曲线显示厚调系统的轧制速度、轧制压力、开卷张力、卷取张力、操作侧油缸位置、传动侧油缸位置、压力差和厚差等实时值。

(注意:轧机压靠前操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示为油缸实际移动位置。

轧机压靠后操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示的是辊缝值。

)5、显示系统的工作方式、系统状态和系统报警。

6、系统有两种与传动和测厚仪协调工作模式A.常用数据由厚控AGC发送到传动及测厚仪。

如人口厚度、出口厚度、轧制速度及张力等等。

传动以此为基准值,如调整需通过把手或其他方式加到此基准值上,然后返送回AGC。

轧机液压自动厚度控制系统要素和构成分析

轧机液压自动厚度控制系统要素和构成分析
21 0 1年第 8期
液压与 气动
9 3
轧机 液 压 自动厚 度控 制 系统 要 素 和构 成 分 析
韩荟瑾
An lsso lme t n o o i o fmi y ru i ay i n ee n sa d c mp st n o l h d a l i l c
a t mai a g o to y t m u o tc g u e c n r ls se
1 板 材厚 度控 制 要素
1 1 辊 缝 控 制 . 收稿 日期 :0 10 - 21- 0 47
分, 也是现代板带厚度精 确控制 的关键技术之一。 目 前对轧机液压 A C系统的控制性分析大多集 中于仅 G 研 究 液压 系统 的响 应 特性 , 未 考 虑轧 机 辊 系及 轧 件 而 本身等因素特性 的变化 , 而实际系统 中影 响出 口板厚 的因素很多 , 这些因素都将使轧制时工作辊辊缝发生
I6 秒 流 量 控 制 .
21 0 1年第 8期
辊缝控制是 A C控制的基本内环 , G 它与其他 A C G 模式一起发挥控制作用。辊缝位置的检测有若干种选 择方式及其检测元器件的安装位置 , 位移传感 器可安 装在轧机液压缸上 、 轧机弯辊液压缸 内或专门设计 的 检测支座上 , 还可以将位移传感器安装于缸体中间 , 不
量 和压 力 的调节来 控 制 液压 缸 上 、 移 动 的行 程 来 调 下 节轧辊 辊缝 值 。
压 力控 制是 A C控 制 的第二 个基 本 内环 , G 它也 需 与其他 A C模式一起发挥其控制作用 。具体安装位 G 置在 液压 缸 阀组上 , 压力 传感 器检 测液 压缸 内的压 力 , 经 转 换得 到轧 机轧 制力 反 馈 信 号 , 个 信 号 和压 力 给 这

冷带轧机板厚自动控制系统

冷带轧机板厚自动控制系统
过下述 几个 阶段 。
( )人 T 操 作 阶 段 。住 2 1 0世 纪 3 年 代 以 ( )
前 ,轧 机装 机水平 较低 ,板 厚控 制是 以手 动 卜 或简单 的 电动压 下来 移动辊 缝控 制板 厚 ,轧制 过
板 高端 产 品 的质 量 与产量 要求越 来越 高 ,故研 发
程 的实 时调 节依靠 操作 者 的经验 完成 。
( )常规 模 拟 式 调 节 的 自动 控 制 阶段 2 2 0 世纪 3 0年代 到 6 0年代 ,随 着经典 控制 理论 建 立 和技术 进 步 ( I PD控制技 术 在工业 中应 用 ) ,轧 机 板厚 控制 迈入 常规模 拟式 调 节的 自动 控制 阶段 、 ( )液 压 压 下 汁算 机 集 中控 制 阶 段 。2) 3 (
A s a t uo t a g o t l A C)i tek yt h o g r rd ci .H da l G yt b t c :A t i g u ec n o ( G r ma c r s h e c n l yi s i p o u t n y ru cA C ss m i e o n tp o i e s
i h s at e t sp i td o tt a e c mp n ain c n r l n i u lrl n o t l st e r s a c i c in n ti r M .I i on e u t h o e s t o to a d v r a ol g c nr h e e r h dr t h t o t i oi e o
2 板 厚 控 制 发 展 历 程
板 带轧 机板厚 控制 的发 展历 程是 随着 1 ̄ 生 2l . k 产 对板带 尺 寸精度 要求 越来 越高 的市场 推动 _ 发 卜

第9章-轧钢厚度自动控制

第9章-轧钢厚度自动控制

材料与冶金学院李振亮课程名称:《材料成型控制工程基础》(第9章,共11章)编写时间:2010 年9月1日内 蒙 古 科 技 大 学 教 案连铸坯 液芯压下顶弯、 拉矫液压摆式切头均热炉高压水除磷 立辊轧边 F1- F6精轧内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案图9-14 测厚仪型反馈式厚度自动控制系统 图9-15 δh 与δS 的关系曲线h 实—实测厚度;h 给—给定厚度 “压下有效系数”的概念? 由前式可知,当轧机的空载辊缝S0改变δS 时,所引起的轧件出口厚度变化量δS ,δh 与δS 之间的比值C=δh/δS 称为“压下有效系数”,表示压下螺丝位置改变量能造成多大的轧件出口厚度变化量。

h K Mh K M K S mm δδδ)1(+=+= 内 蒙 古 科 技 大 学 教 案GM-AGC工作原理图前馈式厚度自控系统原理”和“厚度计”测厚的反馈式AGC,都无法避免信号传递的滞后,因而限制了控制精度内蒙古科技大学教案图9-21 前馈AGC 控制示意图 图9-22 δh 、δS 、δH 之间的关系曲线H K M H M M mδδ=+) (9-10) 内 蒙 古 科 技 大 学 教 案内蒙古科技大学教案图9-25 入口和出口断面形状内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案图9-31 四辊钢板轧机的受力和变形[40]内蒙古科技大学教案图9-33 带钢良好板形线簇[40]众所周知,轧制压力波动对带钢板形的影响不是太敏感的,带钢愈厚,影响愈为迟钝。

其原因是带钢是一个整体,只要带钢宽度上各点的不均匀纵向延伸产生的内应力不超过一定限度,带钢就不会失去它维持自身平直的稳定状态,带钢愈薄,维持自身平直的能力愈差。

所以保证轧制带钢板形良好的条件,图上表现出来的不是一条直线,而是一个区间,这个区域随板厚增大而变得愈宽,见图图9-34 带钢板形良好区间[40]与区间上限AE的交点E是不产生边部浪形的临界点;塑性线是不产生中部浪形的临界点。

6.轧制过程控制--第六篇--厚度自动控制系统

6.轧制过程控制--第六篇--厚度自动控制系统

《板带钢轧制过程控制》(第六篇 厚度自动控制系统)
2013年4月9日1时54分/machine/
张晓峰、张清东
各 机 架 间 张 力 变 化 影 响 系 数
10
[ (Dt/t)i /(Dv/v)2 ]
而增加第2 架的轧辊速度,会使第1 和第2 机架间的张力增大,使第2 和第3 机架间的张力 减小。对于第3 至第5 机架的轧辊速度具有与第 2 机架轧辊速度相同的趋势,增加某一机架轧 辊的速度均会使该机架的后张力增加、前张力 减小。
辊速张力控制 无张力控制
[ (Dh/h)5/(DS/h)i ]
0.2
0 1机架
2 机架
3 机架
DS h 3
4 机架
DS h 4
5 机架
DS h 5
DS h 1
DS h 2
各机架辊缝变化
各机架辊缝变化对产品厚度的影响
3
《板带钢轧制过程控制》(第六篇 厚度自动控制系统)
2013年4月9日1时54分/machine/
张晓峰、张清东
6.3 连轧厚度变化规律 (1)对连轧机各机架出口厚度的影响 A)入口来料厚度对各机架出口厚度的影响
入口来料厚度的变化按相同的比率影响各架出口轧件厚度,也就是如果入口侧厚度 呈阶梯形变化,则第1机架出口轧件厚度将发生变化,其比率也将持续到后面机架。
《板带钢轧制过程控制》(第六篇 厚度自动控制系统)
2013年4月9日1时54分/machine/
张晓峰、张清东
各 机 架 产 品 厚 度 变 化 影 响 系 数
0.4
由下图可知,进行定张力控制时(第1种情况),后部机架 辊缝变化对产品厚度有影响,而不进行张力控制时(第2种情 况) ,给产品厚度造成影响的是第1机架辊缝,其他机架辊缝 的变化对产品厚度几乎不产生 影响。

冷轧厚度自动控制系统控制方法

冷轧厚度自动控制系统控制方法

C omputer automation计算机自动化冷轧厚度自动控制系统控制方法孙 凯(山信软件莱芜自动化分公司,山东 莱芜 271104)摘 要:在钢铁生产的过程中,板带比也就是板带产品在钢铁总产品当中的比重,这个参数主要是对钢铁的生产水平进行衡量的,是非常重要的一个指标,我国现在的板带比已经可以控制在50%左右,但是一些发达国家,他们的生产技术较高,可以将板带比控制在60%,甚至控制到70%,板带产品当中板厚精度是非常重要的一项质量指标,可以进一步对产品质量进行规范,让他们的产品在市场竞争力方面大幅度提高,所以一定要对其精度进行控制,保证板厚AGC系统的可靠性,本文重点对冷轧厚度自动控制系统控制方法进行研究和分析。

关键词:冷轧厚度;自动控制系统;控制方法中图分类号:TK115 文献标识码:A 文章编号:11-5004(2018)05-0099-21 冷轧厚度控制概述1.1 影响带钢厚度波动的原因冷轧带钢厚度的波动,主要是由于轧制压力的波动而产生的,对杂质压力波动的产生影响的原因多种多样。

1.1.1 带钢方面的原因带钢的化学成分组织不均匀,带钢在轧制的过程中速度产生变化,都会严重影响带钢厚度的变化,与此同时,冷轧坯料的尺寸变化也会影响带钢的厚度。

1.1.2 轧机方面的原因轧辊的磨损、偏心运转以及热膨胀的问题也会在一定程度上导致带钢的厚度出现一定的波动。

1.1.3 轧制工艺方面的原因冷轧轧制的过程中,带钢的杂质速度、前后张力、摩擦系数等变化和波动都是导致厚度出现波动的重要原因。

1.2 冷轧带钢厚度的自动控制方式1.2.1 常用厚度控制方法对冷轧带钢进行厚度控制的常用方法有以下几种,对轧制速度等参数进行一系列的调整,对张力进行一定的调整,对压下进行一定的调整,压下装置通常条件下通过液压压下以及电动压下相互结合,共同组成的,另外还有液压压下和阶梯电共同结合组成的两种,电动压下和液压压下进行结合的压力方式,主要是在一些中厚板轧机和粗轧机当中使用,而液压压下和阶梯电进行结合的压下方式,主要应用于一些冷连轧机组和热连轧机组当中。

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轧机厚度自动控制系统设计
摘要:随着社会经济的发展,对板带产品的质量和精度要求越来越高。

厚度精度就是板带产品的重要质量指标之一。

本文针对轧机AGC技术的现状,以及轧机厚差产生的原因进行了分析。

在此基础上,对轧机AGC进行分析,以APC为主要研究对象,选用PLC作为系统的控制器,将位移传感器测得的位移量经A/D转换送给PLC来控制步进电机,从而控制阀,通过轧制力来改变辊缝厚度实现轧机厚度控制。

1 引言
轧机又称轧钢机,轧钢机就是在旋转的轧辊之间对钢件进行轧制的机械,轧钢机一般包括主要设备(主机)和辅助设备(辅机)两大部分。

轧钢机按轧辊的数目分为二辊,三辊式,四辊式和多辊式,轧钢机通常简称为轧机。

板带厚度精度是板带材的两大质量指标之一,板带厚度控制是板带轧制领域里的两大关键技术之一。

带钢纵向厚度不均是影响产品质量的一大障碍,因此,轧机的一项重要课题就是带钢厚度的自动控制。

厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量,并根据实测值与给定值比较后的偏差信号,借助于控制回路或计算机的功能程序,改变压下装置、张力或轧制速度,把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。

实现厚度自动控制的系统称为“AGC"。

我国近年来从发达国家引进的一些大型的现代化的板带轧机,其关键技术是高精度的板带厚度控制和板形控制。

板带厚度精度关系到
金属的节约、构件的重量以及强度等使用性能,为了获得高精度的产品厚度,AGC系统必须具有高精度的压下调节系统及控制系统的支持。

而对于轧机来说产生厚差的原因大致可分为三大类:
(1)轧机方面的原因:轧辊热膨胀和磨损、轧辊弯曲、轧辊偏心和支撑辊轴承油膜厚度等都会产生厚度波动。

它们都是在液压阀位置不变的情况下,使实际辊缝发生变化,从而导致轧出的带钢厚度产生波动。

(2)轧件方面的原因:厚度偏差会直接受到坯料尺寸变化的影响。

它包括来料宽度不均和来料厚度不均的影响。

(3)轧制工艺方面的原因:轧制时前后张力的变化、轧制速度的变化等。

2 系统总体设计
厚度自动控制AGC (Automatic Gauge Control)是指钢板轧机在轧制过程中通过动态微调使钢板纵向厚度均匀的一种控制手段。

厚度自动控制系统是通过测厚仪或传感器对带材实际轧出厚度连续进行测量,并根据实测值与给定值比较后的偏差信号,借助于控制回路或计算机的功能程序,改变压下装置、张力或轧制速度,把带材出口厚度控制在允许的偏差范围内。

AGC系统一般包括有:
1)压下位置闭环:为了轧出给定厚度的轧件,首先必须在轧件进入辊缝之前,准确地设定空载辊缝。

其次,在轧制过程中,为了使轧后的轧件厚度均匀一致,还必须随着轧制条件的变化及时的调整空
载辊缝的大小。

这些都是通过正确地设定和控制压下位移(位置)来完成。

压下位置闭环的作用就是通过对位移传感器测得的辊缝实际值与给定值进行比较,准确的控制轧辊的压下位移,达到设定和控制空载辊缝的目的。

辊缝值是通过操作侧和传动侧液压缸的位移取平均值得到的。

它是整个厚度自动控制系统的基础。

压下位置控制系统又称为APC (Automatic Position Control)系统。

2)轧制力闭环:通过控制轧制力来实现对厚度的控制。

在控制时是通过不断的修正实际压力值与设定压力值之间的偏差来实现的。

3)测厚仪监控闭环:由于出口厚度和辊缝、轧制力、张力、速度、温度、润滑液等多种因素有关,所以单靠设定辊缝大小是无法准确控制出口厚度的。

为此在出口侧装有侧厚仪,利用监控系统对位置闭环系统的辊缝设定值进行修正,从而达到准确标准出口厚度。

本系统以APC控制为主,将位移传感器安装在轧机上,测量轧制后钢板的厚度,与设定值进行比较后,通过控制器PLC调节步进电机的速度,进而通过步进电机控制伺服阀,改变油的流量,得以改变轧制力,从而改变辊缝的大小,达到厚度自动控制的要求。

3 硬件设计
根据总体设计,系统结构框图如下:
本设计所需的可编程控制器采用日本三菱公司的FX2N-32MT型PLC,点数是由系统需要决定,输出采用晶体管输出以获得快速性;A/D 转换模块采用的是三菱的FX2N-4AD,该模块有四通道的A/D 输入,最大分辨率是12位,总体精度+l%,转换速度2.1ms。

系统通过
位移传感器是磁栅位移传感器,将其检测到的模拟信号经FX2N-4AD 转换成数字量送入PLC,将它与辊缝设定值进行比较,并按照控制规律对误差值进行运算,用运算结果来控制步进电机,驱动执行机构伺服阀工作,利用伺服阀去控制油缸,从而控制轧制力,达到改变辊缝大小的目的,进而实现厚度自动控制。

步进电机位移控制系统以三菱FX2N为主控单元,以步进电机驱动器为驱动单元,以两相混合式步进电机为执行单元。

通过PLC控制脉冲的发生个数,从而控制步进电机的运转角度。

4 软件设计
系统软件的控制流程主要分预压靠、调零、穿带、厚度控制等为几部分。

预压靠模块是在冷轧机系统第一次运行时必须要执行的模块,目的是测出轧机的辊缝补偿表。

在本系统中,采用控制步进电机进而控制轧制力的方法。

由于选择的磁栅传感器的分辨率为10μm,即每读取100个脉冲,步进电机相当于产生了1mm的位移。

根据磁栅位移传感器的分辨率以及步进电机的步距角来初始化高速计数器的技术初始值以及步进电机的脉冲周期。

5 结语
本研究以轧机为对象,在进行了大量的理论研究与资料查询的基础上,针对液压厚度控制的自身特点,通过理论分析建立了液压AGC 电液位置伺服系统模型。

对轧机厚度自动控制系统的研究仅仅是起了抛砖引玉的作用,还
有许多方面考虑的可能不够全面,比如一些波动没考虑到,控制精度差等,并且很多控制参数需要在工程进一步调试的过程中完善修正。

参考文献
[1]华建新,王贞祥.全连续冷轧机过程控制[M] 北京:冶金工业出版社,2000:1-4.
[2]彭天乾.微米级冷轧带钢厚度控制系统[J].冶金自动化.1996, 20(6):1-5.
[3]宋文宇.鞍钢厚板厂液压AGC系统分析[M].鞍钢技术.1995.
[4]李刚.中厚板液压APC&AGC计算机控制系统设计及仿真[C].东北大学硕士论文.1996.。

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