森吉米尔轧机AGC控制原理
森吉米尔轧机液压AGC系统的实验研究
・
４ ２・
煤
矿
机 电
２０ ０８年第 ３期
森 吉 米 尔 轧 机 液 压 Ａ Ｃ系统 的实 验 研 究 Ｇ
江海兵 ， 郑家锦 ， 兆 忠 周
（ 衢州学院 机 电控制工程 系 ， 浙江 衢州 ３４ ０ ） ２ ００
ｆ
摘
要： 根据液压 Ａ Ｃ系统控制性能设计 出液压 Ａ Ｃ模拟控制系统 ， Ｇ Ｇ 通过模拟控制实验结果得
ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｅ ｅｏ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ｓ ｌ ｏ ｉ ｌ ｔ ｎ ｃ ｎ ｒ ｌｔｓ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｉ ｅ ｔ ．ｏｌｐ ｅ ｓ ｒ ，ｆ ｗ ｒ ｔ ｎ ｃ ｕ ｌ ｔｒ ｓ ｈ ｅ ｕ ｔ ｆｓｍｕ ａ ｉ ｏ ｔ ｅ ｔｓ ｏ ｓ ｔ ａ ｈ ｎ ｒ ａ ｉ ｒ ｓ ｕ ｅ ｌ ａｅ ａ ｄ ａ ｃ ｍｕ ａ ｏ ’ ｏ ｏ ｉ ｏ
（ ｅａｔ ｎ ｏ ｃａｉａ ａ ｄＥｅｔｃＣ ｎｒ ｎ ｉｅｒ ｇ ｕｈｕＣ ｌ ｇ ，Ｑ ｚｏ ２ ００， ｈｎ ） Ｄ ｐｒ ｔ ｆ ｍｅ Ｍｅｈｎｃｌ ｎ ｌｃ ｏｔ ｌ ｇ ｅ ｎ ，Ｑ ｚｏ ｏｌ ｅ ｕｈｕ３４ ０ Ｃ ｉａ ｉ ｒ ｏＥ ｎ ｉ ｅ
Ａｂ ｔ ｃ ： ｓｒ ｔ ａ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｔ ｈ ｃ ｎ ｒ ｌ ｅ ｆｒ ｎ ｅ ｏ ｙ ｒ ｕ ｉ ｃ ｒ ｉ ｇ ｏ ｔ ｅ ｏ ｔ ｐ ｒ ｍａ ｃ ｆ ｈ ｄ ａ ｌ ＡＧＣ ｙ ｔｍ ， ａ ｉ ｌｔ ｎ ｏ ｔｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｏ ｏ ｃ ｓ ｓｅ ｓｍｕ ａｉ ｃ ｎ ｒ ｌ ｓ ｓ ｏ ｅ ｉ
知： 系统 的惯性 、 油压 、 流量 ， 以及 蓄 能器 的压 力对 系统 的控 制性 能 影响较 大 。
关键词： 液压 Ａ Ｃ系统 ； Ｇ 模拟试验； 结果分析 中图分 类号 ：Ｈ１７ Ｔ ３ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：０１— ８４ ２０ ）３— ０２— ２ １０ ０７ （０８０ ０４ ０
森吉米尔二十辊轧机
2 森吉米尔二十辊轧机森吉米尔冷轧机与四辊轧机或其他类型轧机的本质区别是轧制力的传递方向不同。
森吉米尔冷轧机轧制力从工作辊通过中间辊传到支撑辊装置，并最终传到坚固的整体机架上。
这种设计保证了工作辊在整个长度方向的支撑。
这样辊系变形极小，可以在轧制的整个宽度方向获得非常精确的厚度偏差。
森吉米尔轧机在结构性能上有如下主要特点：(1)具有整体铸造（或锻造)的机架，刚度大，并且轧制力呈放射状作用在机架的各个断面上。
(2)工作辊径小，道次压下率大，最大达60％。
有些材料不需中间退火，就可以轧成很薄的带材。
(3)具有轴向、径向辊形调整，辊径尺寸补偿，轧制线调整等机构，并采用液压压下及液压AGC系统，因此产品板形好，尺寸精度高。
(4)设备质量轻，轧机质量仅为同规格的四辊轧机的三分之一。
轧机外形尺寸小，所需基建投资少。
森吉米尔冷轧机基本上是单机架可逆式布置，灵活性大，产品范围广。
但是亦有极个别呈连续布置的森吉米尔轧机，如日本森吉米尔公司1969年为日本日新制钢公司周南厂设计制造的一套1270mm四机架全连续式二十辊森吉米尔轧机。
该轧机第一架为ZR22-50"型轧机，其余三架均为，ZR21-50"型轧机，轧制规格为O.3mm×1270mm不锈钢，卷重22t，轧制速度600m／min。
图2—1为该四机架全连续式森吉米尔轧机图片。
图2—1 日本日新制钢周南厂四机架全连续式森吉米尔二十辊轧机森吉米尔冷轧机的形式及命名法介绍如下：最常用的森吉米尔冷轧机形式是1-2-3-4型二十辊轧机。
例如ZR33-18″，“Z"是波兰语Zimna的第一个字母，意思是“冷”；“R”表示“可逆的”；“33”表示轧机的型号；“18″”是轧制带材宽度的英寸数。
森吉米尔冷轧机还有1-2-3型十二辊轧机，但是1-2-3型森吉米尔冷轧机在1964年以后就不再生产制造了。
森吉米尔冷轧机1-2型六辊轧机，由2个传动的工作辊和4个背衬轴承辊装置组成，如ZS06型，“S”表示“板材”，用来轧制宽的板材，但是它同样可以轧制带材，并且有一些还用在连续加工线上。
厚度控制-AGC
AGC控制系统的原理数学模型及应用综述摘要：本文介绍了AGC在上生产过程中的控制原理，AGC的分类及数学模型，AGC控制系统在生产中的应用和AGC控制技术的发展过程及趋势。
关键词：AGC；控制原理；数学模型；监控1 概述AGC是Automatic Gauge Control System的简称，即所谓的轧机自动厚度控制系统。
是轧机自动化系统中不可缺少的一部分，它控制金属带材厚度精度，使金属带材厚差在限定的标准内，提高金属带材的成品率。
AGC系统的作用有两个：一是辊缝的计算，二是根据产品尺寸结合机架的形变量来调整实际的辊缝值，使之轧制的产品尺寸符合既定要求[1]。
1.1 我国厚度控制技术的发展概况目前我国已经应用的厚度控制系统，可大致分为3种基本类型[2]。
(1) 用测厚仪信号反馈控制轧机压下或轧机入口侧带钢张力的AGC(Automatic Gauge Control)系统。
上个世纪70年代，厚度控制系统大多是这类系统，而且是模拟线路。
按轧机出口侧测厚仪测出的带钢实际偏差信号反馈控制，大偏差或被轧带钢厚度大于0.4mm时，按偏差信号大小去移动压下位置，改变辊缝间距，以减小厚度偏差，即所谓粗调;在小偏差或被轧带钢厚度小于0.4mm时，则调节轧机入口侧带钢张力，进一步减小厚度偏差，即所谓精调。
我国早期的AGC系统调节压下装置的执行机构是电动的，因电动压下响应慢和非线性的缺点，逐渐被液压压下机构代替睁[3]。
(2) 采用前馈控制和测厚仪信号反馈控制轧机压下或轧机入口侧带钢张力的AGC系统。
将上述AGC系统数字化，并增加前馈控制回路就构成这类AGC系统。
前馈控制是当轧机入口侧有厚度偏差的带钢进入轧辊时，立即调节被控机架压下位置，将入口带钢厚度偏差消除的一种控制策略。
方法是将轧机入口侧测厚仪至轧辊中心的距离分成若干整数段，把经过入口侧测厚仪的每段带钢厚度顺序存入移位寄存器中，寄存器按FIFO方式工作，当寄存器输出的带钢段进入轧辊时，系统按该段厚度偏差值调整压下，以消除进入轧机的带钢厚度偏差。
4 厚度自动控制——AGC
（3）实际轧出厚度随来料厚度H而变化 的规律 当来料厚度H 发生变化时，便会 使B曲线的相对位 置和斜率都发生变 化 ⇒ h，即有： H ↑ ⇒h↑
（4）实际轧出厚度随润滑条件、轧制速
度而变化的规律 ① 当减小摩擦 系数时，轧制压 力会降低，可以 使得带钢轧得更 薄，即： f↓ ⇒ h↓。
② 轧制速度对实际轧出厚度的影响， 主要是通过对摩擦系数的影响来起 作用的，当轧制速度增高时，摩擦 系数减小，则实际轧出厚度也减 小，反之则增厚。
0 F m
4. 活套补偿系统 （压下补偿系统、速
度补偿系统） （1）原因：当AGC系统移动压下而改 变辊缝进行调厚（即调压下厚控）时， 必然使压下率变化，从而影响前 滑和后滑，改变带钢出口和入口速度。 这种现象将干扰活套的工作，而活套 的动态调节又将反过来影响调厚效果 ⇒ h波动
三、P-h 图的用途 1. 分析轧机刚度对轧件厚度的影响 2. 分析各种轧制工艺条件对轧件厚度的 影响 3. 可作为对轧机辊缝预设定的工具 4. 是板带材厚度控制的基础和依据
厚控的基本思想——通过采用合 适的厚控方法，使线A与线B的交点始 终落在一条垂直线上，这条垂线称为 等厚轧制线。因此，板带厚度控制实 质就是不管轧制条件如何变化，总要 使线A与线B交到等厚轧制线上，这样 就可得到恒定厚度（高精度）的板带 材。
实现厚度自动控制的系统——AGC。 根据轧制过程中对厚度的控制方式不 同，AGC的基本形式有：反馈式、厚度 计式、前馈式、监控式、张力式、金属 秒流量式 、相对值式、绝对值式 、动态 设定式和各种补偿系统等十种。
一、反馈式厚度自动控制的基本原理 1. 控制原理 2. 数学模型
∆S 0 = (1 + M / K m )∆h
四、监控式厚度自动控制的基本原理 1. 使用意义：对于采用P-AGC、张力式、液 压式的轧机或机组，由于轧机方面的原因可 能导致误操作而进行弥补，以保证厚度精度。 2. 控制原理：用设置在出口侧的高精度X-射线 测厚仪或同位素测厚仪所测得的厚度实测值 与设定值进行比较∆hX ，按照金属秒流量相 等的原则推算出各个机架的轧出厚度偏差， 作适当的压下或张力调节，对各机架的 AGC系统进行监控修正，来提高成品带钢 的厚度。
轧机AGC培训资料.
轧机培训教程1450液压AGC控制系统概述一：厚度自动控制原理AGC控制的目的，是借助于辊缝、张力、速度等可调参数，把轧制过程参数（如原料厚度、硬度、摩擦系数、变形抗力等）波动的影响消除，使其达到预期的目标厚度。
而辊缝、张力等参数的调节又是以轧机的弹性曲线和轧件的塑性曲线以及弹塑曲线即P-H图为依据的。
板带轧制过程既是轧件在轧制压力P的作用下产生塑性变形的过程，又是轧机在轧制压力P的作用下产生弹性变形（即所谓弹跳）的过程，二者同时发生，其作用力和反作用力相等而相互平衡。
由于轧机的弹跳，使轧出的带材厚度（h）等于轧辊的理论空载辊缝（So’）再加上轧机的弹跳值。
按照虎克定律，轧机弹性变形与应力成正比，则弹跳值应为P/K，此时h= So’+ P/ K式中：P——轧制力，t；K——轧机的刚度（t/mm），即弹跳一毫米所需轧制力的大小。
上式为轧机的弹跳方程，据此绘成曲线A称为轧机相关性变形式，如图，它近似一条直线，其斜率就是轧机的刚度。
但实际上在压力小时弹跳和压力的关系并非线性，且压力越小，所引起的变形也越难确定，亦即辊缝的实际零位很难确定。
为了消除这一非线性区段的影响，实际操作中可将轧辊预先压靠到一定程度，即压到一定的压力P。
然后将此时的辊缝批示定为零位，这就是所谓“零位调整”。
由图可看出：h= S0+(P-P0)/K式中S0——考虑预压变形的相当空载辊缝另一方面，给轧件一定的压下量（h0-h），就产生一定的压力（P），当料厚（h0）一定，h越小即是压下量越大，则轧制压力也越大，通过实测或计算可以求出对应于一定h值的P 值，在图上绘成曲线B，称为轧件塑性变形线。
B线与A线交点的纵坐标即为轧制力P，横坐标即为板带实际厚度h。
由P-H图可以看出，如果B线发生变形（变为B’），则为了保持厚度h不变，就必须移动压下位置，使A线移到A’，使A’和B’的交点的横坐标不变，亦即须使A线与B线的交点始终在一条垂直线C上。
轧机机架AGC控制
轧机一机架AGC控制前面已经讲过AGC控制系统的组成和控制方式。
下面以一机架为例具体讲解。
一、概述冷轧轧机使用的是日立设计的UCM轧机。
其AGC控制可分为两大部分：一机架的压下控制和2-4机架的精调速度AGC控制。
来料的缺陷基本上可在一机架消除。
一机架控制的好坏将直接影响到产品的质量。
所以，在本AGC系统中一机架采用了多种控制手段，其目的就是尽可能使一机架出口厚差最小。
一．一机架控制概况为了保证一机架的带钢出口厚度，在一机架中AGC采用了如下多种控制方法。
●前馈控制（FF）●虚拟测厚仪控制（GM SMITH）●反馈控制（FB）●轧机弹性系数控制（BISRA）●支撑辊偏心控制（REC）其中，前馈控制和BISRA属于预控AGC，而它们的控制方法又完全不相同，前馈控制是利用一机架前的测厚仪直接检测厚差#1 机架图1 一机架AGC控制构成进行控制，而BISRA则利用LOADCELL检测轧制力的变化，通过快速响应的控制系统实现对来料厚差的控制。
GM-SMITH是属于监控AGC，它不仅具有反馈控制的稳定性而且还克服了反馈控制的滞后性，在低速时监控效果则更好。
这是由于出口测厚仪与一机架之间有2.75米的固定距离，所以，从出口测厚仪所测的实际值在时间上要滞后一段时间，特别在低速时这段时间相对就比较长。
反馈控制就是利用出口测厚仪进行检测和控制的，所以无法克服这滞后时间。
而GM-SMITH则利用轧制力间接计算出一机架的出口厚差进行控制，再利用出口测厚仪进行修正，所以，与反馈控制相比它就克服了这段滞后时间。
在高速轧制时，由于这段滞后时间相对比较短，已不影响监控效果，所以就直接用反馈控制。
所以，反馈控制和GM-SMITH 的切换控制，弥补了仅用反馈控制在低速时的不足，使一机架的监控效果更佳。
支撑辊偏心控制则用于补偿由于支撑辊偏心而引起的一机架出口厚度偏差。
此控制方式没有投入。
通过这几种控制方式的共同作用，使一机架出口厚差最小化。
森基米尔二十辊轧机厚度AGC控制系统
森基米尔二十辊轧机厚度AGC控制系统作者：刘新张成辉赵静波王浩来源：《中国科技博览》2018年第32期摘要：本文介绍了森基米尔轧机厚度控制原理以及这种自动厚度控制方法：秒流量控制AGC、BISRA AGC、前馈控制AGC、反馈控制AGC、张力控制AGC、SMITH AGC、加减速补偿控制AGC等。
根据轧制要求的不同，使用不同的控制组合方式，实现更好的厚度控制效果。
关键字：森基米尔轧机； AGC控制系统；厚度控制原理中图分类号：TS879 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）32-0211-011 引言森吉米尔二十辊轧机属于单机架可逆轧机，具有工作辊辊径小、轧制刚度大、控制精度高、工艺复杂等特点，适用于轧制硬度高的合金材料。
该轧机为日本日立公司生产，处理器为日立R700系列PLC，通过HMI对轧制现场机械设备进行操作，该控制系统具有信号通讯可靠、数据处理和控制流程速度快、设备便于操作、维护编程简单、系统可靠性高等优点。
该厂自动化技术人员在掌握国际先进设备及其自动控制思想基础上，针对轧机轧制工艺特点，多次改进控制方式、不断优化控制程序，形成了一套符合现场实际需求的完善版控制系统。
2 轧机厚度控制原理板材轧制过程即是轧件产生塑性变形的过程，也是轧机由于轧件的反作用力产生弹性变形（即弹跳）的过程，二者同时作用。
在轧制过程中，轧制力作用于Y轴方向，带钢厚度变化于X轴方向，随着轧制力的变化，根据弹性模量和塑性模量变化曲线，可以得到带钢出口厚度变化曲线，即P-H图，如图1所示。
3 自动厚度控制（AGC）为了保证带材的纵向厚度公差，获得高精度的产品，现代森基米尔轧机都配备了自动厚度控制（AGC）装置。
本轧机中所考虑的AGC应用控制方法主要有秒流量控制、厚度锁定控制（BISRA AGC）、前馈控制、反馈控制、张力控制、SMITH控制、加减速补偿控制等。
（1）秒流量控制AGC利用出口侧的速度、入口的厚度和速度计算出出口的厚度，然后进行补偿调节，算出辊缝的改变，然后调整HYROP-F压上，从而实现轧件的出入口秒流量相等控制。
AGC工作原理
AGC工作原理引言概述：自动增益控制（AGC）是一种在电子设备中常见的技术，用于调节信号的增益，以保持信号的稳定性。
本文将详细介绍AGC的工作原理，包括其基本原理、应用场景、工作流程、控制方法以及优缺点。
一、基本原理：1.1 反馈机制：AGC通过引入反馈机制来实现信号增益的自动调节。
它通过对输入信号进行采样并与预设的参考信号进行比较，从而确定信号增益的调整方向和幅度。
1.2 可变增益放大器：AGC系统中常使用可变增益放大器来实现信号增益的调节。
可变增益放大器根据反馈信号的大小，自动调整放大器的增益，以保持输出信号在一个合适的范围内。
1.3 控制电路：AGC系统还包括一个控制电路，用于根据反馈信号的变化，调整可变增益放大器的增益。
控制电路通常采用反馈控制算法，根据输入信号的特性和设定的参考信号，计算出合适的增益值。
二、应用场景：2.1 无线通信：在无线通信系统中，AGC广泛应用于接收机中，用于调节接收信号的增益。
它可以自动适应信号强度的变化，保持信号在接收机中的合适水平，从而提高信号的质量和可靠性。
2.2 音频处理：在音频设备中，AGC用于调节音频信号的增益，以保持音频的稳定性。
它可以自动调整音频信号的音量，使得不同的音频源在输出时具有相似的音量水平。
2.3 图像处理：在图像处理领域，AGC可以用于调节图像的亮度和对比度。
它可以根据图像的特性，自动调整图像的亮度和对比度，以提高图像的可视性和质量。
三、工作流程：3.1 采样：AGC系统首先对输入信号进行采样，获取输入信号的幅度信息。
3.2 反馈：采样得到的信号与预设的参考信号进行比较，得到反馈信号。
3.3 调节：根据反馈信号的大小，控制电路计算出合适的增益值，并将其应用于可变增益放大器，实现信号增益的调节。
四、控制方法：4.1 开环控制：AGC系统中的控制电路可以采用开环控制方法。
在开环控制中，控制电路根据预设的参考信号和输入信号的特性，计算出合适的增益值，并直接应用于可变增益放大器。
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森吉米尔轧机AGC控制原理
作者：韩存苏智
来源：《科技创新导报》2012年第20期
摘要:冷轧可逆式轧机在轧制过程中主要用到的几种关于AGC控制器的原理及对这几种控制方式的详细介绍,其中包括秒流量控制,前馈控制,后馈控制,以及其他一些补偿功能。
关键词:AGC 前馈后馈秒流量
中图分类号:TF7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(b)-0084-01
自动厚度控制在森吉米尔轧机上应用于带钢的厚度控制,要求目标厚度的达标基于自动厚度控制,这也是带钢最重要的指标之一。
基于秒流量的厚度控制使轧机厚度控制非常可靠。
由于热轧工艺因素带来规律性的厚度偏差,另外冷轧加工时卷筒偏心,摩擦,及温度因素也能带来厚度偏差。
轧制过程中应该将,冷轧热轧导致的厚度偏差分别矫正。
因此在轧机传动单元补偿了由于卷筒偏心钳口造成的厚度波动,合并秒流量控制。
一下几点是主要的厚度偏差因素。
.钢卷偏心
.带尾张力丢失
.轧制带头带尾温度偏差
.带钢冷却不均
带钢厚度的偏差矫正可以使用调整辊缝位置也可以使用张力调整,自动厚度控制由以下几部分组成。
.秒流量控制
.前馈控制
.后馈控制
.轧制效率补偿
.矫正系数
AGC的控制输出信号主要由前馈,后馈控制以及其他补偿功能决定,这些矫正值正反馈叠加于执行器上,执行机构一是辊缝位置,二是前张力。
一、秒流量控制概念
秒流量基于理论是无论何时带材流入辊缝的体积同流出的体积都是一样的。
带材的体积计算是通过带钢横截面积乘以入口出口的速度,冷轧时带钢宽度方向不会改变公式如下。
如果考虑到速度偏差
这个公式用于计算出可能的出口厚度偏差转换成辊缝设定
入口出口的速度测量通过激光测速或者高分辨率的编码器,秒流量控制和前后馈使用同一执行机构,两者之间协调合作,秒流量控制能够预算出辊缝和出测厚仪之间的米数的计算误差,提高前后馈的动态响应精度。
在带钢到达测厚仪及带钢零速时系统已将采集数据。
因为闭系统将在出口侧产生速度提升,出口卷取机要设定加速偏差以防加速时产生张力波动。
以上所述是秒流量的主要特性。
带钢厚度偏差还是用前后馈前馈控制补偿入口侧短时偏差,通过辊缝和前张力卷筒执行偏差补偿。
后馈控制记录轧机出口侧的厚度偏差,之后反馈给辊缝执行机构,无法补偿短时偏差。
二、前馈控制系统
轧机入口侧带材厚度偏差通过入口侧测厚仪测出,通过前馈控制在机架辊缝处纠正偏差,前馈控制非常有效基于带材条件和动态响应性能前馈控制补偿轧机入口测的短时偏差通过使用入口测厚仪测量入口带材的不规则厚度推演出应该在带材上的反作用力,入口测厚仪与轧机辊缝直间被分成等距离的若干份,PLC记录每段的平均厚度及平均速度,记录的数据放入队列寄存器中跟随带钢同步进入辊缝区域AGC执行器按照相应寄存器的到达顺序及时响应,当带材到达辊缝区域时,考虑到测厚仪的延时及液压辊缝控制的响应速度。
三、后馈控制系统。