陳百紅，張紅軍，張成斌，胡軍，鮑巖

（鞍鋼股份有限公司熱軋帶鋼廠，遼寧 鞍山114021）

目前常規(guī)的熱軋帶鋼AGC控制系統(tǒng)基本以控制厚度為唯一目標(biāo)，對板形和寬度等其他因素的影響考慮甚微，這樣往往會導(dǎo)致厚度質(zhì)量控制較好，而板形、寬度等方面控制效果不理想。通過研究國內(nèi)外熱軋帶鋼厚度控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，消化吸收鞍鋼其他熱軋生產(chǎn)線厚度控制系統(tǒng)特點后，在1580 mm熱軋生產(chǎn)線上設(shè)計開發(fā)出一種新的厚度控制系統(tǒng)。對AGC系統(tǒng)的產(chǎn)品質(zhì)量綜合協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了探索性研究，在提高帶鋼的厚度控制精度的同時，兼顧提高板形、寬度的控制精度，提高了軋制穩(wěn)定性。

1 AGC系統(tǒng)組成及創(chuàng)新點

1.1 系統(tǒng)組成

（1）前饋控制。解決來料趨勢性溫度變化引起的厚度偏差。

（2）軋制力AGC。以頭部計算厚度鎖定目標(biāo)，解決高頻隨機(jī)波動。

（3）高速監(jiān)控AGC和監(jiān)控AGC。高速監(jiān)控AGC解決頭部實際厚度的偏差，監(jiān)控AGC解決頭部后面身體部分實際厚度的偏差。

（4）絕對AGC。以二級計算厚度為目標(biāo)，以彈跳方程計算進(jìn)行控制。

（5）油膜補(bǔ)償。軋機(jī)升速時油膜厚度發(fā)生改變，會對厚度產(chǎn)生影響，需要對油膜進(jìn)行補(bǔ)償。

（6）頭部沖擊補(bǔ)償。帶鋼穿帶時，AGC缸液壓油有壓縮，造成頭部厚度偏厚，要進(jìn)行頭部沖擊補(bǔ)償。

（7）尾端補(bǔ)償。帶鋼尾部失去張力，溫度降低造成尾部厚度變厚，要進(jìn)行尾端補(bǔ)償。

（8）偏心補(bǔ)償。熱軋支承輥存在一定偏心，要進(jìn)行偏心補(bǔ)償。

1.2 創(chuàng)新點

（1）厚度控制與板形控制的協(xié)調(diào)，不是只有對彎輥力進(jìn)行補(bǔ)償這樣一種較為被動的控制方法，還可以在軋制過程中，通過投入高速監(jiān)控AGC，優(yōu)化精軋機(jī)組軋制負(fù)荷動態(tài)分配，以盡量減輕彎輥系統(tǒng)的調(diào)節(jié)負(fù)擔(dān)，防止彎輥力飽和失控。高速監(jiān)控AGC不能破壞后幾架軋機(jī)的軋制力分布規(guī)律，因此要以保持板形不被破壞為原則。

（2）厚度與板形之間采用解耦控制。在板形控制方面采用全新的板形板厚解耦，AGC調(diào)節(jié)會造成板形凸度變化，在調(diào)節(jié)彎輥時，軋制力會發(fā)生變化，對厚度計算產(chǎn)生影響，因此AGC與板形要有解耦。

（3）厚度控制與寬度控制的協(xié)調(diào)，主要是指在AGC動作時，通過對軋機(jī)速度進(jìn)行補(bǔ)償，避免因壓下擾動引起機(jī)架間帶鋼高度高速調(diào)整，造成張力波動，嚴(yán)重時甚至?xí)茐膸т搶挾戎笜?biāo)。壓下位置發(fā)生波動時，入口帶鋼厚度、出口帶鋼厚度，及前后滑的變化都會對活套的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。通過對前后滑的變化進(jìn)行計算來補(bǔ)償軋機(jī)速度，以保證機(jī)架間帶鋼套量。

2 AGC控制系統(tǒng)設(shè)計

2.1 控制器介紹

生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用GE PAC控制器，PACSystems控制技術(shù)是在標(biāo)準(zhǔn)的嵌入式體系結(jié)構(gòu)上建立的一種商業(yè)化的操作系統(tǒng)。GE Fanuc的CIMPLICITYRME為PACSystems的所有編程、配置和診斷提供了廣義的工程開發(fā)環(huán)境。PAC系統(tǒng)CPU和I/O，采用VME64標(biāo)準(zhǔn)格式，與可選擇的智能模塊之間通過安裝在機(jī)架上的底板進(jìn)行通訊。PAC系統(tǒng)與編程器或HMI設(shè)備之間的通訊通過嵌入式的以太網(wǎng)端口完成。

2.2 AGC控制系統(tǒng)配置

生產(chǎn)線整個AGC控制系統(tǒng)由HMI系統(tǒng)、二級計算機(jī)、三級計算機(jī)、編程器、PAC可編程控制器（PLC）、通訊網(wǎng)絡(luò)以及現(xiàn)場遠(yuǎn)程I/O控制子站等幾部分組成，AGC控制系統(tǒng)配置如圖1所示。

圖1 AGC控制系統(tǒng)配置

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量綜合協(xié)調(diào)控制

2.3.1 高速監(jiān)控與板形控制協(xié)調(diào)

為使軋制力變化率不變，AGC調(diào)節(jié)量δSi與軋制力Pi關(guān)系為：

F5～F7 機(jī)架 AGC 調(diào)節(jié)量（δS5～δS7）對精軋出口成品厚度δh7影響為：

當(dāng)帶鋼頭部厚度出現(xiàn)偏差時，各機(jī)架高速AGC調(diào)節(jié)量為：

Ti（i=1～7）可由二級計算機(jī)提前計算后送到一級PLC，在求得δhFMN后，乘上Ti即得到高速AGC一次性下壓或上抬量δSiFMN。

2.3.2 厚度AGC與板形ASC解耦

在板形控制方面，采用全新的板形板厚解耦，AGC調(diào)節(jié)會使凸度發(fā)生變化，調(diào)節(jié)彎輥的同時，軋制力發(fā)生變化，對厚度計算有影響，因此AGC與板形要有解耦。

根據(jù)彈跳方程，在計算時實際軋制力要去除彎輥力的影響。由于AGC控制優(yōu)先調(diào)節(jié)，當(dāng)因二級厚度設(shè)定不準(zhǔn)導(dǎo)致厚度超差較大時，AGC調(diào)節(jié)量較大易造成凸度及平坦度的波動，故需要對AGC造成的波動進(jìn)行快速補(bǔ)償。

板形板厚解耦利用AGC計算的調(diào)節(jié)量，在送給內(nèi)環(huán)自動位置閉環(huán)控制APC的同時，還送給自動板形閉環(huán)控制ASC進(jìn)行補(bǔ)償計算，從而加快調(diào)解速度。計算公式如下：

2.3.3 厚度控制與寬度控制協(xié)調(diào)

AGC動作造成壓下位置波動，入、出口帶鋼厚度及前、后滑變化會使帶鋼張力不穩(wěn)定，可能造成寬度與板形質(zhì)量出現(xiàn)問題，或軋制不穩(wěn)定。因此，需要進(jìn)行牽引補(bǔ)償。

壓下波動與厚度波動必然影響到壓下率波動，因此機(jī)架間帶鋼套量影響數(shù)量與前后滑變化量有關(guān)。牽引補(bǔ)償通過檢測前后滑的變化來控制軋機(jī)速度，以保證機(jī)架間帶鋼套量穩(wěn)定。

為了保持機(jī)架間秒流量相等，采用如下算法：

式中，δVn為本機(jī)架速度變化量，m/s；Vn為本機(jī)架軋機(jī)速度，m/s；δVn+1為后面機(jī)架速度變化量，mm；Vn+1為后面機(jī)架速度，m/s；δfn為前滑變化量，mm；fn為前滑值，mm；δHn為軋機(jī)入口厚度變化量，mm；Hn為軋機(jī)入口厚度，mm；δhn為軋機(jī)出口厚度變化量，mm；hn為軋機(jī)出口厚度，mm；δSn+1為后面機(jī)架AGC調(diào)節(jié)量，mm。

3 運(yùn)行效果與分析

在鞍鋼1580 mm熱軋線熱負(fù)荷試車成功后，隨著調(diào)試的展開，不斷調(diào)整AGC控制系統(tǒng)功能。表1為AGC控制優(yōu)化改進(jìn)前后質(zhì)量精度對比。在控制精度方面，通過與二級計算機(jī)系統(tǒng)共同調(diào)整，AGC控制精度逐步提高，帶鋼板形質(zhì)量和寬度質(zhì)量等各項指標(biāo)將有所提升，滿足了工藝質(zhì)量的要求。

表1 AGC控制優(yōu)化改進(jìn)前后質(zhì)量精度對比

4 結(jié)語

以鞍鋼投資新建的1580 mm熱連軋生產(chǎn)線為背景，對AGC控制系統(tǒng)從高速監(jiān)控與板形控制協(xié)調(diào)、厚度AGC與板形ASC解耦，以及厚度控制與寬度控制協(xié)調(diào)三方面進(jìn)行設(shè)計、調(diào)試等改進(jìn)工作。改進(jìn)后，AGC系統(tǒng)控制精度得到了提高，帶鋼寬度控制和板形控制兩方面的質(zhì)量也得到了提升，提高了軋制穩(wěn)定性，滿足了現(xiàn)場生產(chǎn)工藝質(zhì)量的要求。