本發(fā)明涉及五機(jī)架冷連軋機(jī)系統(tǒng),特別涉及一種冷連軋機(jī)厚度擴(kuò)展前饋控制方法。
背景技術(shù):
厚度精度是冷軋帶鋼最重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。隨著汽車、航空、家電、精密儀表、民用建筑、食品罐頭等行業(yè)的興起與發(fā)展,對冷軋帶鋼的厚度精度具有嚴(yán)格的要求。
冷連軋機(jī)是冶金行業(yè)中最復(fù)雜、自動化程度最高、精度要求最嚴(yán)的裝備之一,它在一定程度上代表了鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展的水平。冷連軋機(jī)厚度前饋控制是保證冷軋帶鋼成品厚度精度的重要手段。來料厚差是冷軋帶鋼成品產(chǎn)生厚差的重要原因,因此傳統(tǒng)的冷連軋機(jī)厚度前饋控制使用在機(jī)架前直接測量的來料厚差進(jìn)行前饋控制。
圖1為傳統(tǒng)的五機(jī)架冷連軋機(jī)厚度前饋控制原理圖,該冷連軋機(jī)包括五個機(jī)架,即第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2、第三機(jī)架S3、第四機(jī)架S4和第五機(jī)架S5,只在第一機(jī)架S1前、第二機(jī)架S2前和第五機(jī)架S5前分別安裝有第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15。通常,只有在機(jī)架前安裝測厚儀,該機(jī)架才進(jìn)行前饋控制?,F(xiàn)有的冷連軋機(jī)厚度前饋控制方法,在第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2和第五機(jī)架S5采用第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15直接測量的來料厚差分別用于所述第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2和第五機(jī)架S5的前饋控制,前饋控制的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為第一機(jī)架液壓控制、第二機(jī)架液壓控制和第五機(jī)架液壓控制。
現(xiàn)有的冷連軋機(jī)厚度前饋控制方法的具體流程如下:
開始時,帶鋼運(yùn)動到第一機(jī)架SI機(jī)架入口前的第一測厚儀11,第一測厚儀11測量到第一機(jī)架入口厚度偏差,第一機(jī)架入口厚度偏差通過第一厚度信息表T1移位到第一機(jī)架S1位置,信息表的移動速度與第一機(jī)架S1入口帶鋼的運(yùn)動速度同步,在第一機(jī)架S1位置根據(jù)第一機(jī)架入口厚度偏差調(diào)整輥縫實(shí)施前饋控制;
隨后,帶鋼由第一機(jī)架S1位置運(yùn)動到第二機(jī)架S2入口前的第二測厚儀12,第二測厚儀12測量到第二機(jī)架入口厚度偏差,第二機(jī)架入口厚度偏差通過第二厚度信息表T2移位到第二機(jī)架S2位置,信息表的移動速度與第二機(jī)架S2入口帶鋼的運(yùn)動速度同步,在第二機(jī)架S2位置根據(jù)第二機(jī)架入口厚度偏差調(diào)整輥縫實(shí)施前饋控制;
接著,帶鋼由第二機(jī)架S2位置運(yùn)動到第三機(jī)架S3位置,由于無法測量第三機(jī)架入口厚度偏差,在第三機(jī)架S3位置不調(diào)整輥縫,即不實(shí)施前饋控制;
同樣,當(dāng)帶鋼由第三機(jī)架S3位置運(yùn)動到第四機(jī)架S4位置,由于無法測量第四機(jī)架入口厚度偏差,在第四機(jī)架S4位置也不調(diào)整輥縫,即不實(shí)施前饋控制;
最后,帶鋼由第四機(jī)架S4位置運(yùn)動到第五機(jī)架S5入口前的第五測厚儀15,第五測厚儀15測量到第五機(jī)架入口厚度偏差,第五機(jī)架入口厚度偏差通過第五厚度信息表T5移位到第五機(jī)架S5位置,信息表的移動速度與第五機(jī)架S5入口帶鋼的運(yùn)動速度同步,在第五機(jī)架S5位置根據(jù)第五機(jī)架入口厚度偏差調(diào)整輥縫實(shí)施前饋控制,帶鋼由第五機(jī)架出口方向運(yùn)動,完成前饋控制。
由于用戶對冷軋產(chǎn)品厚度精度要求的提升以及冷軋來料厚度的波動較大,現(xiàn)有冷連軋機(jī)前饋控制能力不足,因此,考慮將沒有參與厚度前饋的機(jī)架也投入厚度前饋控制。第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4沒有參加厚度控制的原因,主要是在機(jī)架入口處沒有安裝測厚儀。隨著由第一機(jī)架S1到第五機(jī)架S5的軋制厚度不斷減薄,來料的硬度不斷加大,第一機(jī)架S1和第二機(jī)架S2消除來料厚差的能力有所不足,為此,有必要增加第三機(jī)架S3和第四機(jī)架 S4厚度前饋控制。按照傳統(tǒng)的厚度前饋控制方法,增加第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4厚度前饋控制,需在第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4前增加測厚儀。在第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4前各增加一臺測厚儀,設(shè)備的投資費(fèi)用巨大,同時設(shè)備維護(hù)負(fù)擔(dān)加重。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決上述問題,本發(fā)明提供一種冷連軋機(jī)厚度擴(kuò)展前饋控制方法,將未安裝測厚儀的機(jī)架投入前饋控制,保證整個鋼卷長度方向上成品帶鋼厚度的一致性。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的冷連軋機(jī)厚度擴(kuò)展前饋控制方法,該冷連軋機(jī)包括第一機(jī)架、第二機(jī)架、第三機(jī)架、第四機(jī)架和第五機(jī)架,在第一機(jī)架、第二機(jī)架和第五機(jī)架的入口前分別安裝有第一測厚儀、第二測厚儀和第五測厚儀,第一測厚儀、第二測厚儀和第五測厚儀分別測量第一機(jī)架、第二機(jī)架和第五機(jī)架的入口來料厚度偏差,所述厚度偏差分別用于所述第一機(jī)架、第二機(jī)架和第五機(jī)架的前饋控制;根據(jù)第二測厚儀實(shí)測得到的厚度偏差預(yù)估出第三機(jī)架入口厚度偏差,并將預(yù)估出的第三機(jī)架入口厚度偏差傳遞到第三機(jī)架進(jìn)行厚度前饋控制;根據(jù)所述預(yù)估出的第三機(jī)架入口厚度偏差預(yù)估出第四機(jī)架入口厚度偏差,并將預(yù)估出的第四機(jī)架入口厚度偏差傳遞到第四機(jī)架進(jìn)行厚度前饋控制。
優(yōu)選地,所述根據(jù)第二測厚儀實(shí)測得到的厚度偏差預(yù)估出第三機(jī)架入口厚度偏差,采用公式計(jì)算,其中
ΔH3:預(yù)估的第三機(jī)架S3入口厚度偏差;
ΔH2:第二測厚儀實(shí)測的第二機(jī)架入口厚度偏差
M2:第二機(jī)架的縱向剛度系數(shù);
W2:在第二機(jī)架位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
根據(jù)所述預(yù)估出的第三機(jī)架入口厚度偏差預(yù)估出第四機(jī)架入口厚度偏差,采用公式計(jì)算,其中
ΔH4:預(yù)估的第四機(jī)架入口厚度偏差;
M3:第三機(jī)架的縱向剛度系數(shù);
W3:在第三機(jī)架位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
優(yōu)選地,所述第三機(jī)架前饋調(diào)節(jié)量ΔY3和第四機(jī)架前饋調(diào)節(jié)量ΔY4采用如下公式計(jì)算:
優(yōu)選地,前饋控制的算法在PLC中執(zhí)行。
采用本發(fā)明的冷連軋機(jī)厚度擴(kuò)展前饋控制方法,不需要增加設(shè)備投入,提高了厚度控制的精度,對于確保整個鋼卷長度方向上成品帶鋼厚度精度,對減少成品帶鋼厚度波動以及保證軋制穩(wěn)定具有積極意義。
附圖說明
圖1為傳統(tǒng)的五機(jī)架冷連軋機(jī)厚度前饋控制原理圖;
圖2為本發(fā)明的冷連軋機(jī)厚度擴(kuò)展前饋控制原理圖;
圖3為圖2中第三機(jī)架和第四機(jī)架厚度前饋控制原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
如圖2和3所示,本發(fā)明的冷連軋機(jī)厚度擴(kuò)展前饋控制方法,該冷連軋機(jī)包括第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2、第三機(jī)架S3、第四機(jī)架S4和第五機(jī)架S5,在第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2和第五機(jī)架S5的入口前分別安裝有第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15,第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15分別檢測第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2和第五機(jī)架S5的入口 帶鋼厚度偏差。在第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2和第五機(jī)架S5采用第一測厚儀11、第二測厚儀12和第五測厚儀15直接測量的來料厚度偏差分別用于所述第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2和第五機(jī)架S5的前饋控制。
對第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4的前饋控制采用如下方法:首先,根據(jù)第二機(jī)架S2入口第二測厚儀12實(shí)測得到的厚度偏差預(yù)估出第二機(jī)架S2出口厚度偏差即第三機(jī)架S3入口厚度偏差,第三機(jī)架S3入口厚度偏差傳遞到第三機(jī)架S3進(jìn)行厚度前饋控制;同理,根據(jù)第三機(jī)架S3入口厚度偏差預(yù)估出第三機(jī)架S3出口厚度偏差即第四機(jī)架S4入口厚度偏差,第四機(jī)架S4入口厚度偏差傳遞到第四機(jī)架S4進(jìn)行厚度前饋控制。
第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4厚度前饋控制的具體做法是對帶鋼進(jìn)行跟蹤,將第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4前得到的每段帶鋼的預(yù)估厚度偏差值分別存貯在第三厚度信息表T3和第四厚度信息表T4中,并隨著帶鋼軋制速度向前移動,在該段帶鋼進(jìn)入第三機(jī)架S3或第四機(jī)架S4機(jī)架前,取出與該段帶鋼相應(yīng)的厚度偏差值,根據(jù)相應(yīng)的前饋控制算法得到每個機(jī)架液壓控制的調(diào)節(jié)量用于實(shí)時厚度前饋控制。
第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4入口厚度偏差的預(yù)估方法如下:
根據(jù)第二機(jī)架S2入口第二測厚儀12實(shí)測得到的厚度偏差預(yù)估出第三機(jī)架S3入口厚度偏差,采用如下公式一:
ΔH3:預(yù)估的第三機(jī)架S3入口厚度偏差;
ΔH2:第二測厚儀12實(shí)測的第二機(jī)架S2入口厚度偏差
M2:第二機(jī)架S2的縱向剛度系數(shù);
W2:在第二機(jī)架S2位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
按照預(yù)估的第三機(jī)架S3入口厚度偏差預(yù)估第四機(jī)架S4入口厚度偏差,如下公式二:
ΔH4:預(yù)估的第四機(jī)架S4入口厚度偏差;
M3:第三機(jī)架S3的縱向剛度系數(shù);
W3:在第三機(jī)架S3位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
帶鋼厚度偏差信息傳遞的方法如下:由裝在各個機(jī)架工作輥上的脈沖計(jì)數(shù)器信號來獲得帶鋼前進(jìn)的長度。當(dāng)帶鋼前進(jìn)的長度大于第一機(jī)架S1入口第一測厚儀11到第二機(jī)架S2的距離時,提取第一機(jī)架S1的第一厚度信息表T1中的第一機(jī)架S1入口厚度偏差實(shí)測值;當(dāng)帶鋼前進(jìn)的長度大于第二機(jī)架S2入口第二測厚儀12到第二機(jī)架S2的距離時,提取第二機(jī)架S2的第二厚度信息表T2中的第二機(jī)架S2入口厚度偏差實(shí)測值,同時根據(jù)公式一預(yù)估出第三機(jī)架S3入口厚度偏差值,保存到第三機(jī)架S3的第三厚度信息表T3中的首地址;當(dāng)帶鋼前進(jìn)的長度大于第二機(jī)架S2和第三機(jī)架S3間的距離時,提取第三厚度信息表T3中的第三機(jī)架S3入口預(yù)估厚度偏差值,根據(jù)公式二預(yù)估出第四機(jī)架S4入口厚度偏差值,保存到第四機(jī)架S4的第四厚度信息表T4中的首地址;當(dāng)帶鋼前進(jìn)的長度大于第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4間的距離時,提取第四機(jī)架S4的第四厚度信息表T4中的第四機(jī)架S4入口預(yù)估厚度偏差值;當(dāng)帶鋼前進(jìn)的長度大于第五機(jī)架S5入口第五測厚儀15到第五機(jī)架S5的距離時,提取第五機(jī)架S5的厚度信息表T5中的第五機(jī)架S5入口厚度偏差實(shí)測值。
根據(jù)提取的第三機(jī)架S3和第四機(jī)架S4入口預(yù)估厚度偏差值,計(jì)算擴(kuò)展前饋控制調(diào)節(jié)量實(shí)施厚度控制。根據(jù)提取的第一機(jī)架S1、第二機(jī)架S2和第五機(jī)架S5入口厚度偏差實(shí)測值,計(jì)算常規(guī)前饋控制調(diào)節(jié)量實(shí)施厚度控制。
第一機(jī)架S1至第五機(jī)架S5厚度前饋控制算法分別為:
第一機(jī)架S1厚度前饋控制算法,如下公式三:
ΔY1:第一機(jī)架S1前饋調(diào)節(jié)量;
ΔH1:實(shí)測的第一機(jī)架S1入口厚度偏差;
M1:第一機(jī)架S1的縱向剛度系數(shù);
W1:在第一機(jī)架S1位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
第二機(jī)架S2厚度前饋控制算法,如下公式四:
ΔY2:第二機(jī)架S2前饋調(diào)節(jié)量;
ΔH2:實(shí)測的第二機(jī)架S2入口厚度偏差;
M2:第二機(jī)架S2的縱向剛度系數(shù);
W2:在第二機(jī)架S2位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
第三機(jī)架S3厚度前饋控制算法,如下公式五:
ΔY3:第三機(jī)架S3前饋調(diào)節(jié)量;
ΔH3:預(yù)估的第三機(jī)架S3入口厚度偏差,由公式一計(jì)算得出;
M3:第三機(jī)架S3的縱向剛度系數(shù);
W3:在第三機(jī)架S3位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
第四機(jī)架S4厚度前饋控制算法,如下公式六:
ΔY4:第四機(jī)架S4前饋調(diào)節(jié)量;
ΔH4:預(yù)估的第四機(jī)架S4入口厚度偏差,由公式二計(jì)算得出;
M4:第四機(jī)架S4的縱向剛度系數(shù);
W4:在第四機(jī)架S4位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
第五機(jī)架S5厚度前饋控制算法,如下公式七:
ΔY5:第五機(jī)架S5前饋調(diào)節(jié)量;
ΔH5:實(shí)測的第五機(jī)架S5入口厚度偏差;
M5:第五機(jī)架S5的縱向剛度系數(shù);
W5:在第五機(jī)架S5位置的帶鋼塑性剛度系數(shù);
軋機(jī)厚度擴(kuò)展前饋控制算法要求計(jì)算速度快,因此,該算法的工業(yè)應(yīng)用在PLC中執(zhí)行。在PLC中分為程序運(yùn)行區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)。厚度控制算法的相關(guān)參數(shù)以及帶鋼信息表保存在數(shù)據(jù)存儲區(qū)。針對第一機(jī)架S1至第五機(jī)架S5機(jī)架的前饋控制輸出,將厚度控制算法分為5個獨(dú)立的程序進(jìn)行計(jì)算。
由各測厚儀到各機(jī)架的距離和機(jī)架間距離確定的兩類數(shù)據(jù)表,用于入口厚度偏差的保存、移動和提取。如圖2中,設(shè)各測厚儀到各對應(yīng)機(jī)架的距離和機(jī)架間的距離分別為L1和L2,設(shè)第一厚度信息表T1和第二厚度信息表T2分別為第一測厚儀11和第二測厚儀12到第一機(jī)架S1和第二機(jī)架S2的厚度信息表,設(shè)第三厚度信息表T3和第四厚度信息表T4分別為第二機(jī)架S2到第三機(jī)架S3的厚度信息表和第三機(jī)架S3到第四機(jī)架S4的厚度信息表,設(shè)厚度信息表T5為機(jī)架前第五測厚儀15到第五機(jī)架S5的厚度信息表。為了從圖2中的數(shù)據(jù)表中準(zhǔn)確獲得相應(yīng)厚度值,需要對帶鋼進(jìn)行實(shí)時跟蹤,可以 由裝在各個機(jī)架工作輥上的脈沖計(jì)數(shù)器信號來完成,當(dāng)某個機(jī)架的脈沖計(jì)數(shù)器增加一定數(shù)量,則表示帶鋼前進(jìn)了一段固定的距離。
例如:設(shè)距離L1和L2分別為2000毫米和4500毫米,由于每個脈沖計(jì)數(shù)信號所對應(yīng)的帶鋼分段控制長度L0為20毫米,因此可由容量為100的厚度信息表T1、T2、T5和容量為225厚度信息表T3、T4來完成信息的傳遞。其中,移動1次信息表是將當(dāng)前單元的信息值移動到下一單元;厚度信息表的保存、移動、提取均由PLC程序完成。以容量為100的第一厚度信息表T1為例說明厚度信息表的移動原理。PLC程序是按定周期來執(zhí)行的,例如每50毫秒進(jìn)行一次計(jì)算。每次計(jì)算的順序如下:首先,讀取第一厚度信息表T1中第100個單元的第一機(jī)架S1入口厚度偏差值。然后,根據(jù)接收到的第一機(jī)架S1工作輥脈沖數(shù)移動第一厚度信息表T1,1個脈沖表示帶鋼移動了20毫米。以接收到2個脈沖數(shù)為例,需要將第一厚度信息表T1由左向右移動2次。最后,將當(dāng)前第一機(jī)架S1入口厚度偏差測量值保存到第一厚度信息表T1的前2個單元。
厚度控制PLC程序是按定周期來執(zhí)行的,如每50毫秒進(jìn)行一次計(jì)算。其中,每個機(jī)架對應(yīng)一個獨(dú)立的運(yùn)行程序,每個程序的計(jì)算過程如下。
①對應(yīng)第一機(jī)架S1的PLC程序的計(jì)算流程
●讀取第一厚度信息表T1中第100個單元的第一機(jī)架S1入口厚度偏差值;
●從數(shù)據(jù)存儲區(qū)里提取參數(shù)M1和W1;
●按照公式三計(jì)算得到液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●輸出液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●接收到N個第一機(jī)架S1工作輥上的脈沖計(jì)數(shù)器信號;
●移動N次第一厚度信息表T1;
●將當(dāng)前第一機(jī)架S1入口厚度偏差測量值保存到前N個單元;
②對應(yīng)第二機(jī)架S2的PLC程序的計(jì)算流程
●讀取第二厚度信息表T2中第100個單元的第二機(jī)架S2入口厚度偏差值;
●從數(shù)據(jù)存儲區(qū)里提取參數(shù)M2和W2;
●按照公式四計(jì)算得到液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●輸出液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●接收到N個第二機(jī)架S2工作輥上的脈沖計(jì)數(shù)器信號;
●移動N次第二厚度信息表T2;
●將當(dāng)前第二機(jī)架S2入口厚度偏差測量值保存到前N個單元;
③對應(yīng)第三機(jī)架S3的PLC程序的計(jì)算流程
●讀取第三厚度信息表T3中第225個單元的第三機(jī)架S3入口厚度偏差值;
●從數(shù)據(jù)存儲區(qū)里提取參數(shù)M3和W3;
●按照公式五計(jì)算得到液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●輸出液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●接收到N個第三機(jī)架S3工作輥上的脈沖計(jì)數(shù)器信號;
●移動N次第三厚度信息表T3;
●讀取第二厚度信息表T2中第100個單元的第二機(jī)架S2入口厚度偏差值,根據(jù)公式一預(yù)估出第三機(jī)架S3入口厚度偏差值,將其保存到第三厚度信息表T3的前N個單元;
④對應(yīng)第四機(jī)架S4的PLC程序的計(jì)算流程
●讀取第四厚度信息表T4中第225個單元的第四機(jī)架S4入口厚度偏差值;
●從數(shù)據(jù)存儲區(qū)里提取參數(shù)M4和W4;
●按照公式六計(jì)算得到液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●輸出液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●接收到N個第四機(jī)架S4工作輥上的脈沖計(jì)數(shù)器信號;
●移動N次第四厚度信息表T4;
●讀取第三厚度信息表T3中第225個單元的第三機(jī)架S3入口厚度偏差值,根據(jù)公式二預(yù)估出第四機(jī)架S4入口厚度偏差值,將其保存到第四厚度信息表T4的前N個單元;
⑤對應(yīng)第五機(jī)架S5的PLC程序的計(jì)算流程
●讀取第五厚度信息表T5中第100個單元的厚度偏差值;
●從數(shù)據(jù)存儲區(qū)里提取參數(shù)M5和W5;
●按照公式七計(jì)算得到液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●輸出液壓控制的調(diào)節(jié)量;
●接收到N個第五機(jī)架S5工作輥上的脈沖計(jì)數(shù)器信號;
●移動N次第五厚度信息表T5;
●將當(dāng)前第五機(jī)架S5入口厚度偏差測量值保存到前N個單元;
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上,但其并不是用來限定本發(fā)明,任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),都可以做出可能的變動和修改。因此,凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何修改、等同變化及修飾,均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍之內(nèi)。