鄭永祥，張炎高，肖 凡

（1.安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司技改工程處，河南安陽(yáng)455004;

2.安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司第二煉軋廠電氣車間，河南安陽(yáng) 455004）

0 引言

對(duì)于現(xiàn)代帶鋼熱連軋機(jī)，以安鋼1780熱連軋項(xiàng)目為例，對(duì)于帶鋼成品厚度要求在全長(zhǎng)各點(diǎn)厚度值和鎖定值之差小于±0.03 mm。設(shè)定模型對(duì)各機(jī)架的輥縫預(yù)設(shè)定主要解決了帶鋼頭部精度，但在實(shí)際軋制過(guò)程中會(huì)遇到各種干擾，為了消除這些干擾的影響，減少帶鋼厚度公差，需設(shè)置精軋機(jī)組自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)，因此AGC系統(tǒng)是熱連軋精軋機(jī)組自動(dòng)控制中一個(gè)極為重要的組成部分，是提高熱軋帶鋼全長(zhǎng)厚度精度的主要手段［1］。

軋制帶鋼的厚度自動(dòng)控制（automatic gague control，AGC）系統(tǒng)的功能是在軋件和設(shè)備的擾動(dòng)下，保持軋制帶鋼厚度恒定或最小變化［2］。通常為了保證平穩(wěn)軋制和帶鋼厚度的恒定性，一套完整的厚度控制系統(tǒng)應(yīng)具備監(jiān)控AGC、厚度計(jì)方式AGC系統(tǒng)和前饋AGC。其中監(jiān)控AGC和厚度計(jì)方式AGC系統(tǒng)是兩種最基本的厚度控制模型［3-4］。

1 安鋼1780熱連軋機(jī)的機(jī)械構(gòu)成及檢測(cè)元件

安鋼1780熱連軋機(jī)由七臺(tái)軋機(jī)組成，每臺(tái)軋機(jī)機(jī)架頂端兩側(cè)有兩個(gè)AGC缸，共同作用于帶鋼對(duì)厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)。而AGC缸的伸縮量主要是依靠位移傳感器來(lái)檢測(cè)，軋制力的大小主要通過(guò)壓力傳感器或壓頭進(jìn)行檢測(cè)。在七臺(tái)軋機(jī)的出口設(shè)置測(cè)厚儀來(lái)對(duì)帶鋼的厚度進(jìn)行測(cè)量和反饋，來(lái)檢測(cè)帶鋼厚度是否合格，并將測(cè)得厚度作為反饋對(duì)軋機(jī)軋制進(jìn)行補(bǔ)償。

2 幾種常用的AGC控制系統(tǒng)

2.1 厚度計(jì)方式AGC系統(tǒng)

厚度計(jì)方式AGC即為軋制力反饋AGC，簡(jiǎn)稱GM-AGC或BISRA-AGC。GM-AGC是利用位置和軋制力增量信號(hào)，依據(jù)軋機(jī)彈跳方程估計(jì)厚度偏差，然后考慮軋機(jī)壓下效率補(bǔ)償，對(duì)軋機(jī)位置系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)以消除厚差，GM-AGC是軋機(jī)彈跳方程的直接應(yīng)用。圖1中，h0為入口厚度，單位mm;h為出口厚度，單位mm;S為輥縫值，單位mm;P為軋制力，單位kN。

圖1 GM-AGC控制原理圖

GM-AGC的控制算法表達(dá)式為:

圖2為GM-AGC的控制邏輯圖。

圖2 GM-AGC控制邏輯圖

在算法表達(dá)式及控制邏輯圖中，M為軋機(jī)剛度系數(shù)，kN/mm;Q為軋件塑性系數(shù)，kN/mm;Tm為時(shí)間常數(shù)，0.4 s;K1，K2為系統(tǒng)常數(shù);Δhn為n時(shí)刻出口厚度差，mm;ΔSn為n時(shí)刻輥縫調(diào)節(jié)值，mm;ΔSn+1為n+1時(shí)刻輥縫調(diào)節(jié)值，mm;ΔPn為n時(shí)刻軋制力變化值，kN。

2.2 監(jiān)控AGC

間接測(cè)厚的厚度控制系統(tǒng)雖然考慮了各種補(bǔ)償因素（如油膜厚度、輥縫零位常數(shù)等），其精度總是低于X射線測(cè)厚儀直接測(cè)出的厚度值。因此，在本卷鋼厚度控制系統(tǒng)投入后，仍需以X射線測(cè)厚儀所測(cè)得的成品厚度實(shí)測(cè)值為基準(zhǔn)，對(duì)AGC系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，由此引入了監(jiān)控AGC。當(dāng)成品厚度和設(shè)定值有偏差時(shí)，將此偏差值積分后反饋到每個(gè)機(jī)架的AGC系統(tǒng)積分控制中，以修正系統(tǒng)的誤差值，進(jìn)一步提高控制精度。

監(jiān)控AGC控制系統(tǒng)框圖如圖3所示。

圖3 監(jiān)控AGC控制系統(tǒng)框圖

一般來(lái)說(shuō)，在熱連軋機(jī)精軋厚度控制中采用GM-AGC間接測(cè)量厚度來(lái)控制輥縫，使帶鋼厚度逼近鎖定厚度;同時(shí)在后幾個(gè)機(jī)架采用監(jiān)控AGC，通過(guò)軋機(jī)末機(jī)架出口側(cè)的測(cè)厚儀或凸度儀測(cè)出帶鋼真實(shí)厚度偏差并反饋給系統(tǒng)，按照一定原則分配到后幾個(gè)機(jī)架，轉(zhuǎn)換成輥縫調(diào)節(jié)量，控制軋制輥縫，監(jiān)控并修正機(jī)架的出口厚度，使帶鋼實(shí)際厚度逼近產(chǎn)品目標(biāo)厚度。

由于監(jiān)控AGC是利用安裝在連軋機(jī)出口側(cè)的測(cè)厚儀直接檢測(cè)末機(jī)架出口帶鋼真實(shí)厚度偏差，然后進(jìn)行反饋，控制壓下裝置，調(diào)節(jié)輥縫，并據(jù)此實(shí)現(xiàn)厚度控制［5］。實(shí)測(cè)厚度反饋偏差值反饋到PLC中經(jīng)過(guò)一定運(yùn)算后，轉(zhuǎn)化為軋機(jī)的壓下調(diào)節(jié)量，來(lái)控制帶鋼厚度偏差。但考慮到現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)境比較惡劣，測(cè)厚儀安裝在距離末機(jī)架較遠(yuǎn)的位置，所以反饋更為滯后［6］，根本無(wú)法保證帶鋼厚度偏差的及時(shí)控制［7］。因此我們引入了前饋AGC進(jìn)行控制。

2.3 前饋AGC

在軋制過(guò)程中，任何時(shí)刻的軋制壓力P和輥縫S都可被檢測(cè)到，用彈跳方程可以計(jì)算出任何時(shí)刻軋機(jī)的出口厚度，并且連軋機(jī)前一機(jī)架的出口厚度就是下一機(jī)架的入口厚度，這樣就能夠以前一機(jī)架作為“厚度計(jì)”間接檢測(cè)入口厚度，根據(jù)前饋AGC的控制原理對(duì)后一機(jī)架進(jìn)行前饋補(bǔ)償，加快消除入口厚度偏差引起的較大波動(dòng)。圖4為前饋AGC控制的原理圖。

圖4 前饋AGC控制原理圖

為了進(jìn)一步發(fā)揮前饋控制的優(yōu)點(diǎn)，考慮液壓壓下影響的滯后時(shí)間等，可提前時(shí)間輸出前饋信號(hào)，控制液壓壓下系統(tǒng)預(yù)先動(dòng)作。若時(shí)間提前合適，則可進(jìn)一步減小出口厚度偏差的幅值。

3 結(jié)束語(yǔ)

在安鋼1780熱連軋系統(tǒng)中，自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)AGC的基本控制是多元化的。由GM-AGC，監(jiān)控AGC和前饋AGC組成的AGC系統(tǒng)，這幾種模型可以互相克服自身的缺點(diǎn)，達(dá)到整體最優(yōu)化的目的，使得帶鋼的厚度偏差趨于最小，軋制過(guò)程更加穩(wěn)定，最終達(dá)到了軋制系統(tǒng)的平穩(wěn)軋制，滿足帶鋼成品厚度需求的目的。

［1］孫一康.帶鋼熱連軋的模型與控制［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2002.

［2］丁修.軋制過(guò)程自動(dòng)化［M］.北京:冶金工業(yè)出版社，2005.

［3］童超男，張飛，彭開(kāi)香.熱軋板頭尾厚精度控制技術(shù)［J］.鋼鐵，2005（4）:48-50，88.

［4］譚樹(shù)彬，鐘云峰，徐新河.壓力AGC與監(jiān)控AGC相關(guān)性研究［J］.東北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006（3）:23-26.

［5］童超男，孫一康.熱連軋綜合AGC系統(tǒng)的智能化控制［J］.北京科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2002（5）:73-75.

［6］Tezuka T，Yamashita T，Sato T.Application of a New Automatic Gague Control System for the Tandem Cold Mill［J］.IEEE Transactions on Industry Applications，2002.

［7］Stephens R I，Randall A.On Line Adaptive Control Inthe Hot Rolling of Steel［J］.IEEE Proc Control Theory and Applications，2002.