摘要：本文主要介紹了軋機輥縫位置控制的設(shè)計思路，著重分析了電動壓下和液壓壓下的設(shè)備組成及功能設(shè)計。同時也對軋機輥縫的標定及軋機軋制線的確定過程進行了相應(yīng)的描述。

關(guān)鍵詞：位置控制 APC HGC AGC

1.前言

軋機的輥縫控制是鋼板厚度性能控制的關(guān)鍵程序之一，在一級過程自動控制中，軋機輥縫的控制涉及到的主要設(shè)備主要有液壓缸，軋機機架，工作輥支撐輥的安裝、各類壓力、位置傳感器等。主要包括軋機輥縫的清零、軋制中心線的確定、電動壓下和液壓壓下的位置控制等幾個方面。下面做一些簡單的介紹。

軋機的輥縫調(diào)節(jié)主要通過操作側(cè)和傳動側(cè)的兩根壓下螺絲來調(diào)整。軋機輥縫位置的控制主要有兩種方式：一種是電動壓下APC位置控制，另一種是液壓輥縫控制HGC。這兩種方式在輥縫自動控制中同時存在，相輔相成，電動壓下走的行程較遠，可以作為輥縫的粗調(diào)或初始設(shè)置行走時使用；液壓輥縫的移動距離主要受到液壓缸大小的限制，一般只有50mm行程，適用于最終輥縫設(shè)定時的精細調(diào)整。

AGC自動厚度控制系統(tǒng)就是將軋機輥縫的控制結(jié)果，運用到鋼板厚度控制上，從而達減少鋼板同板差、異板差，提高鋼板軋制厚度的效果人。

2.電動壓下的位置控制APC

壓下螺絲用來進行位置的控制，該控制疊加在變速控制上。位置控制為速度控制器提供速度設(shè)置點。 速度變化是傳動控制的一部分，主要的傳動裝置有制動器和電磁耦合器。位置控制使用線形或旋轉(zhuǎn)編碼器來測量壓下螺絲的實際位置。

電動APC利用6RA70裝置本身功能，采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，兩裝置之間通過主從方式連接，共用一個速度環(huán)，保證兩臺電動機轉(zhuǎn)速的動態(tài)響應(yīng)一致。位置控制參考信號由SIMADYN-D給出，采用逐次逼近算法確定裝置的速度給定值。電動APC的控制精度為0.3mm, 所以當(dāng)輥縫較大時一般先用APC進行輥縫的大幅下降，快到達控制點時，再用HGC進行精細輥縫控制。

液壓和電氣傳動系統(tǒng)分別設(shè)定了兩個不同的分工，通過電動壓下裝置調(diào)節(jié)較大的位置變化，通過液壓壓下裝置進行精調(diào)和荷載狀況下的調(diào)節(jié)。

電動壓下和液壓壓下的控制分工如下圖1所示，電動壓下的位置偏差會通過液壓定位控制予以補償。

圖1：壓下螺絲位置控制的塊狀圖（液壓和電動）

3.液壓輥縫控制HGC

水平機架液壓輥縫控制分別由操作側(cè)和傳動側(cè)的兩個液壓缸進行控制，

每個液壓缸由兩個并行連接的伺服閥操作，由控制系統(tǒng)來選擇哪一個為主伺服閥。

●對于一般的厚度控制，一個伺服閥可以完成所要求的控制任務(wù)。第二個伺服閥主要用于咬鋼或長距離移動如換輥時使用。

●每個液壓缸配有獨立的位置控制和壓力控制。軋制時位置控制是常用的操作模式，而在軋機壓靠進程時自動選擇軋制力控制。

●輥縫的實際位置由位置傳感器反饋。位置傳感器安裝在液壓缸的相對應(yīng)兩側(cè)。使用此辦法能夠測量中心位置（2個位置值的平均值）和避免由于缸體傾斜引起的測量誤差。如果一個位置傳感器出現(xiàn)故障，位置控制系統(tǒng)也會正常的工作。

壓力傳感器用來測量實際的軋制力。通過壓力傳感器測量的活塞面積和實際活塞壓力計算壓力實際值，另外，計算時還要考慮到平衡點的設(shè)定。

實現(xiàn)伺服閥的特性功能和油位高度補償功能，系統(tǒng)提供了以下幾種監(jiān)測功能：⑴ 缸體/ 階梯墊傾斜監(jiān)測；⑵總的軋制力和傳動側(cè)和操作側(cè)軋制力的偏差（DS-OS）監(jiān)測；⑶缸體行程監(jiān)測；⑷傳動側(cè)和操作側(cè)的同步性；⑸位置編碼器和軋制力傳感器；⑹伺服閥老化等。

由于伺服閥的特性及補償功能，液壓HGC的控制精度相對較高，可以達到0.005mm，實現(xiàn)了輥縫的最終位置的精確控制。

液壓輥縫控制塊形圖如圖2所示：

圖2：液壓輥縫控制的塊形圖

4.軋制線的設(shè)定

輥縫控制的準確性與否，還要基于軋機機架的整體的平衡和穩(wěn)定性，需要設(shè)定一個正確的軋制線。該軋制線通過在軋機機架底部的HGC缸調(diào)節(jié)，取決于下述參數(shù)：

⑴工作輥直徑（固定參數(shù)，每次換輥后操作工的更新參數(shù)）

⑵插入軋輥軸承座下的階梯墊板厚度（固定參數(shù)，每次換輥后操作工的更新參數(shù)）

⑶軋制壓下量（可變的）

⑷上支撐輥平衡

⑸在軋制期間，上支撐輥平衡系統(tǒng)在軋制力設(shè)定值恒定的控制下運行。

⑹實際軋制力值是根據(jù)壓力傳感器通過活塞壓力和活塞面積計算出的。

5 軋機輥縫的零點標定

軋機輥縫的零點標定也稱為軋輥壓靠，主要是用于確定實際輥縫和對輥縫進行校準。每次換輥后要進行軋輥的壓靠，由操作工在HMI上進行相應(yīng)的操作。

自動壓靠是軋機輥縫的零點校準過程，在軋輥壓靠過程中，HGC工作在軋制力控制模式進行軋機輥縫的校準，通過液壓缸和壓下螺絲的運動進行軋機輥縫的閉合。這時輥縫設(shè)為在給定軋制力情況下的一個給定值，同時將標定后的軋機輥縫值（因為機械原因，不是一個絕對的零值）和相應(yīng)的軋制壓力、機架平衡參數(shù)、支撐輥的偏心值、主傳動的速度曲線、冷卻系統(tǒng)的相關(guān)值等都記錄下來并傳送到過程計算機中，作為軋機機架的基準狀態(tài)，在以后的軋制輥縫控制中，以這個零點為基準，精確進行軋制輥縫的控制，以達到滿意的厚度控制。

6.AGC控制

由于軋機負荷輥縫的實時直接測量至今尚未解決，只有通過檢測軋制力和輥縫位置信號，再根據(jù)軋機彈跳方程來計算軋件厚度。中厚板廠精軋機系統(tǒng)的彈跳方程采用自壓靠方法實側(cè)軋機彈跳曲線，在軋機輥縫標定時進行測量，并存儲在Level 2 Server數(shù)組中。標定有兩方面的功能，一是將兩輥壓靠到設(shè)定壓力時的輥縫作為相對零點，二是在零點取得之后，再進行全輥面壓靠。壓靠時在許多個設(shè)定輥縫位置，記錄相應(yīng)的軋制力值，計算出軋機彈跳曲線，用于AGC控制的計算。

（圖3：精軋機一次彈跳曲線）

中厚板廠軋機AGC只有一種工作方式，既絕對AGC。絕對AGC的每個軋制道次的輥縫設(shè)定值由過程計算機傳送來，道次計算由Level 2Server 完成，分為預(yù)計算、再計算和后計算。過程計算機根據(jù)鋼坯原始數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型（如溫度、軋制力、轉(zhuǎn)矩、軋輥熱凸度等模型）制訂軋制策略，計算出每道次目標值，包括該道次鋼板目標厚度、長、寬、高、輥縫值、軋制力預(yù)測值、軋機軋輥速度等?？刂葡到y(tǒng)在軋制過程中監(jiān)視如軋制力、速度等參數(shù)，當(dāng)咬鋼時軋制壓力達到L2設(shè)定值的80%時AGC補償功能自動開啟。在監(jiān)測到鋼板拋出的瞬間AGC補償功能自動停止。

7.小結(jié)

軋機的輥縫控制是自動控制中重要的功能之一，軋機輥縫的精準控制，對鋼板的質(zhì)量以及成材率起到十分重要的作用。