軋機輥縫自動(dòng)控制的設計與應用

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(guò)程自動(dòng)控制中，軋機輥縫的控制涉及到的主要設備主要有液壓缸，軋機機架，工作輥支撐輥的安裝、各類(lèi)壓力、位置傳感器等。主要包括軋機輥縫的清零、軋制中心線(xiàn)的確定、電動(dòng)壓下和液壓壓下的位置控制等幾個(gè)方面。下面做一些簡(jiǎn)單的介紹。

軋機的輥縫調節主要通過(guò)操作側和傳動(dòng)側的兩根壓下螺絲來(lái)調整。軋機輥縫位置的控制主要有兩種方式：一種是電動(dòng)壓下EPC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(dòng)控制中同時(shí)存在，相輔相成，電動(dòng)壓下走的行程較遠，可以作為輥縫的粗調或初始設置行走時(shí)使用；液壓輥縫的移動(dòng)距離主要受到液壓缸大小的限制，一般只有50mm行程，適用于最終輥縫設定時(shí)的精細調整。

1.電動(dòng)壓下的位置控制EPC

壓下螺絲用來(lái)進(jìn)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置點(diǎn)。 速度變化是傳動(dòng)控制的一部分，主要的傳動(dòng)裝置有制動(dòng)器和電磁耦合器。位置控制使用線(xiàn)形或旋轉編碼器來(lái)測量壓下螺絲的實(shí)際位置。

液壓和電氣傳動(dòng)系統分別設定了兩個(gè)不同的分工，通過(guò)電動(dòng)壓下裝置調節較大的位置變化，通過(guò)液壓壓下裝置進(jìn)行精調和荷載狀況下的調節。

電動(dòng)壓下和液壓壓下的控制分工如下圖1所示，電動(dòng)壓下的位置偏差會(huì )通過(guò)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(dòng)）

2.液壓輥縫控制HGC

水平機架液壓輥縫控制分別由操作側和傳動(dòng)側的兩個(gè)液壓缸進(jìn)行控制，每個(gè)液壓缸由兩個(gè)并行連接的伺服閥操作，由控制系統來(lái)選擇哪一個(gè)為主伺服閥。

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

每個(gè)液壓缸配有獨立的位置控制和壓力控制。軋制時(shí)位置控制是常用的操作模式，而在軋機壓靠進(jìn)程時(shí)自動(dòng)選擇軋制力控制。

輥縫的實(shí)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兩側。使用此辦法能夠測量中心位置（2個(gè)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(gè)位置傳感器出現故障，位置控制系統也會(huì )正常的工作。

壓力傳感器用來(lái)測量實(shí)際的軋制力。通過(guò)壓力傳感器測量的活塞面積和實(shí)際活塞壓力計算壓力實(shí)際值，另外，計算時(shí)還要考慮到平衡點(diǎn)的設定。

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

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

3.軋制線(xiàn)的設定

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定性，需要設定一個(gè)正確的軋制線(xiàn)。該軋制線(xiàn)通過(guò)在軋機機架底部的HGC缸調節，取決于下述參數：

（1） 工作輥直徑（固定參數，每次換輥后操作工的更新參數）

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

（3） 軋制壓下量（可變的）

（4） 上支撐輥平衡

（5） 在軋制期間，上支撐輥平衡系統在軋制力設定值恒定的控制下運行。

（6） 實(shí)際軋制力值是根據壓力傳感器通過(guò)活塞壓力和活塞面積計算出的。

4.軋機輥縫的零點(diǎn)標定

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

自動(dòng)壓靠是軋機輥縫的零點(diǎn)校準過(guò)程，在軋輥壓靠過(guò)程中，HGC工作在軋制力控制模式進(jìn)行軋機輥縫的校準，通過(guò)液壓缸和壓下螺絲的運動(dòng)進(jìn)行軋機輥縫的閉合。這時(shí)輥縫設為在給定軋制力情況下的一個(gè)給定值，同時(shí)將標定后的軋機輥縫值（因為機械原因，不是一個(gè)絕對的零值）和相應的軋制壓力、機架平衡參數、支撐輥的偏心值、主傳動(dòng)的速度曲線(xiàn)、冷卻系統的相關(guān)值等都記錄下來(lái)并傳送到過(guò)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(gè)零點(diǎn)為基準，精確進(jìn)行軋制輥縫的控制，以達到滿(mǎn)意的厚度控制。

5.小結

軋機的輥縫控制是自動(dòng)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。