四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統的製作方法

2023-10-10 15:46:24

專利名稱：四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統。
背景技術：
實現對冷帶軋機厚度的自動控制，一直是人們努力的目標。在現有技術中，利用計算機系統來控制軋機軋制厚度的控制系統已得到廣泛應用，但是它們還存在以下不足一是在軋制前，操作者需根據軋料材質、寬度、厚度及成品厚度，人工計算出大量的數據，然後再把這些數據輸入計算機系統，計算機系統才能完成對軋制厚度的控制，不能實現計算機自動計算和優化；二是在更換軋制道次時必須停機，不能夠實現連續逆向更換道次軋制；三是在軋機升降速時，控制系統響應速度跟不上，升速時鋼帶厚度要減薄、降速時鋼帶厚度會增厚；四是軋機在高線速運行時會發生機組共振，影響鋼帶表面質量。

實用新型內容本實用新型目的在於提供一種能夠根據軋料厚度、寬度、材質、成品厚度等數據或直接根據軋制經驗數據表，自動計算得到優化的各道次出口目標厚度、缸位移基本給定量、壓力基本給定量等數據，並可在軋制規程中自學習、自診斷、自優化；在更換軋制道次時不用停機，可實現連續逆向更換道次軋制；在升降速時能能減小這一動態階段的厚度誤差；並可有效防止機組共振的四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統。 本實用新型包括主操作臺，左右側現場操作規程盒，液壓泵站供油系統，液壓伺服系統，檢測系統，軋機設備本體，還設有過程優化級計算機系統和過程控制級計算機系統共兩級計算機控制系統。所述過程優化級計算機系統可根據軋料厚度、寬度、材質、成品厚度等數據或直接根據軋制經驗數據表，計算得到優化的所述軋機設備本體各道次出口目標厚度、缸位移基本給定量、壓力基本給定量等數據，通過串行通訊接口與所述過程控制級計算機系統電連接；所述過程控制級計算機系統依據所述過程優化級計算機的優化數據，經D/L轉換和功率放大，與通過油缸驅動所述軋機設備本體的所述液壓伺服系統電連接。[0005] 所述過程優化級計算機系統還可從所述過程控制級計算機系統讀取所述軋機設備本體當前的軋制壓力、油缸位置、乳帶速度、入口和出口厚度以及軋制狀態等工作數據，
或從該過程優化級計算機系統人機接口讀取數據，對所述優化數據進行適當修正，再將修正後的數據通過串行通訊接口與所述過程控制級計算機系統電連接。 採用上述技術方案，只要在所述過程優化級計算機系統上輸入軋料的厚度、材質、寬度、成品厚度，即可自動生成軋制道次出口目標厚度和各道次的壓下分配量，結合冷軋機組的能耗曲線，選擇最優程序，不需要人工計算，快捷、準確、簡便，並可在軋制規程中自學習、自診斷、自優化。 為實時顯示、存儲上述數據，並根據所述檢測系統的實測值完成生產記錄及質量報表列印，所述過程優化級計算機系統設有顯示器、存儲器、印表機。 作為本實用新型的進一步改進，所述過程控制級計算機系統能夠依據所述主操作臺輸入數據及所述檢測系統實時採集的所述軋機設備本體兩側軋制壓力數據、入口和出口厚度數據、兩側缸位移數據、入口和出口速度數據，厚度閉環控制數據、厚度預控數據、壓力閉環控制數據、位置(輥縫)閉環控制數據、預壓靠和輥縫擺零控制數據、彈跳補償控制數據、加減速厚度補償控制數據、軋輥偏心補償控制數據等各種模擬量數據、數字量數據及脈衝量數據，經所述D/L轉換和功率放大，與所述液壓伺服系統電連接，該液壓伺服系統通過所述油缸驅動所述軋機設備本體。從而更智能的在線調整、控制整個軋制過程。[0009] 所述過程控制級計算機系統，包括一臺主頻為2. 0GHZ、內存為256M的工業控制計算機，還裝有高精度模擬量輸入輸出卡、數字量及脈衝量輸入輸出卡、開關量輸入輸出卡，以及插有調理板、功率放大板等模擬電路板的機籠。 所述檢測系統，包括軋機測厚裝置、軋機測速裝置、缸位移傳感裝置和壓力傳感裝
置，用於為所述過程控制級計算機系統提供穩定、精密的測量數據。所述軋機測厚裝置採用Y射線測厚儀，測量精度lpm，分別安裝在軋機左右兩側，入口側和出口側各安裝一個，用於測量入口、出口帶材厚度；所述軋機測速裝置採用測速編碼器，分別安裝在軋機兩側左右導向輥上，軋機入口側和出口側各安裝一個，用於測量入口、出口帶材速度；所述缸位移傳感裝置選用SONY磁尺，分別安裝在軋機兩側液壓缸內，操作側和傳動側各安裝一個，用於檢測油缸位移即對應的輥縫；所述壓力傳感裝置選用Rexroth產品，用於測量油缸內工作壓力。 所述主操作臺上設有"手動-壓力閉環-缸位移閉環或缸位移加厚度閉環-壓力內環厚度外環"四種工作方式選擇鍵、預控加_不加選擇鍵、監控加_不加選擇鍵、彈跳補償加_不加選擇鍵、加減速補償加_不加選擇鍵、壓下增_減鍵、反向軋制鍵、正向軋制鍵等；並裝有數顯表，用於顯示壓力給定量、壓下實測量、缸位移給定量及缸位移實測量等數值。[0012] 為進一步減小軋制厚度誤差，在軋制速度加速或減速過程中，所述過程控制級計算機系統，依據張力和軋制力補償係數，經所述D/L轉換和功率放大，與通過所述油缸驅動所述軋機設備本體的所述液壓伺服系統電連接，能夠控制所述軋機設備本體補償性增大或減小輥縫。 在正向軋制完成後按下所述主操作臺上的反向軋制鍵時，或反向軋制完成後按下所述主操作臺上的正向軋制鍵時，所述主操作臺通過傳輸線與所述過程控制級計算機系統電連接，經所述D/L轉換和功率放大，再與通過所述油缸驅動所述軋機設備本體的所述液壓伺服系統電連接，用於實現不停機連續逆向更換道次軋制。 為避免軋機在高線速運行時發生機組共振，影響鋼帶表面質量，本四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統，其整體為6Hz固有振頻的結構。

圖1是本實用新型所述的四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。 圖1示出了本實用新型優選的技術方案。從圖1可知，四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統包括主操作臺3，左右側現場操作規程盒4，液壓泵站供油系統12，，檢測
5系統6，還包括過程優化級計算機系統2和過程控制級計算機系統1共兩級計算機控制系統。 所述過程優化級計算機系統2的主要硬體配置為一臺主頻2. 0GHZ，256M內存，80G硬碟的工業控制計算機，另外還配置了 19寸彩色顯示器，印表機等，它與所述過程控制級計算機系統1之間通過RS422串行通訊進行數據交換。該過程優化級計算機系統2可根據軋料厚度、寬度、材質、成品厚度等數據或直接根據軋制經驗數據表，計算得到優化的軋機各道次出口目標厚度、缸位移基本給定量、壓力基本給定量等數據，並傳送給所述過程控制級計算機系統1 ;從所述過程控制級計算機系統1讀取軋機當前的工作狀況，例如軋制壓力、油缸位置、軋帶速度，入口和出口厚度以及軋制狀態等參數，或從其人機接口讀取數據，對上述優化數據進行適當修正，再將修正值反饋給所述過程控制級計算機系統1 ;實時顯示生產過程狀態和控制信息，進行資料庫存儲，以實現故障診斷，並根據現場實測值完成生產記錄及質量報表的列印等。 所述過程控制級計算機系統1的主要硬體配置為一臺主頻為2. OGHZ，內存為256M的工業控制計算機，還配有高精度模擬量輸入輸出卡、數字量及脈衝量輸入輸出卡、開關量輸入輸出卡、插有調理板和功率放大板等模擬電路板的機籠。該過程控制級計算機系統1可依據所述過程優化級計算機2傳送過來的優化數據，在所述液壓伺服系統11、檢測系統6以及所有輔助系統均正常的情況下，並依據主操作臺3上操作情況以及所述檢測系統6實時採集的包括兩側軋制壓力，入口和出口厚度、兩側缸位移、入口和出口速度等各種模擬量數據、數字量數據及脈衝量數據，經過D/L轉換和功率放大，傳送到所述液壓伺服系統11，通過油缸，對機架進行預壓靠、輥縫擺零之後，穿帶；穿帶完畢後，進行壓下，升速軋制，高速穩態車L制、降速、停車及反向軋制整個過程的自動厚度控制，包括厚度閉環控制、厚度預控、壓力閉環控制、位置(輥縫)閉環控制、預壓靠和輥縫擺零、彈跳補償控制、加減速厚度補償控制、軋輥偏心補償控制；並定時向過程優化級計算機系統2、主操作臺3及左右側現場操作規程盒4發送軋機當前的狀態數據。在軋制過程中，操作工也可根據現場設備運行情況，對壓下量增/減、傾輥量、彎輥力給定量進行手動微調。在高速穩態軋制情況，採用上述閉環控制和預控控制策略基本可以將帶鋼的縱向厚度控制在所要求的公差範圍之內。但是，在機組升降速時，控制系統響應速度跟不上，升速時鋼帶厚度要減薄、降速時鋼帶厚度會增厚，為解決這一技術問題，在控制程序上，根據生產的實際經驗，採用了加減速厚度補償控制，依據張力和軋制力補償係數，在加速時補償性增大輥縫，在減速時補償性減小輥縫，以減小這一動態階段的厚差。 所述檢測系統6，主要由軋機測厚裝置7、軋機測速裝置8、缸位移傳感裝置9和壓力傳感裝置10組成，為所述過程控制級計算機系統1提供穩定、精密的測量數據。所述軋機測厚裝置7採用國產Y射線測厚儀，測量精度lym，分別安裝在軋機左右兩側，入口側和出口側各安裝一個，用於測量入口，出口帶材厚度，以便進一步進行厚度預控和閉環控制。所述軋機測速裝置8採用國產測速編碼器，分別安裝在軋機兩側左右導向輥上，軋機入口側和出口側各安裝一個，用於測量入口、出口帶材速度。所述缸位移傳感裝置9選用日本的SONY磁尺，分別安裝在軋機兩側液壓缸內，操作側和傳動側各安裝一個，用於檢測油缸位移即對應的輥縫。所述壓力傳感裝置10選用德國Rexroth產品，用於測量油缸內工作壓力。[0021] 在軋制精度控制方面，採用每20ms採集一個實測數據，加權平均，即將實測1 P m誤差+2，變成二個0. 5 i！ m為一個計算單位，四捨五入，並以此建立數學模型，實現液壓自 動厚度控制系統的精確控制，使鋼帶軋制尺寸精度控制在±3 i！ m之內。 所述液壓伺服系統11可提供一個壓力穩定、流量充足的油源。該液壓伺服系統 11的關鍵元件，如伺服閥、油缸位置傳感器、壓力傳感器，油缸密封等採用進口件，其它皆為 自行設計、國內製造，既保證工作可靠，又經濟實用；由於採用了集成化設計，該液壓伺服系 統11體積小，布置方便，元件少，使用簡單；該液壓伺服系統11具有多重保護和監控如輸
出力+動作、輸出位置+動作、輸出力+輸出位置保護，液位、液溫、輸出壓力、油液汙染監控等。 所述主操作臺3上有"手動-壓力閉環-缸位移閉環或缸位移加厚度閉環_壓力 內環厚度外環"四種工作方式選擇鍵、預控加_不加選擇鍵、監控加_不加選擇鍵、彈跳補 償加-不加選擇鍵、加減速補償加-不加選擇鍵、壓下增-減、反向軋制、正向軋制等開關按 鈕；並裝有數顯表，用於顯示壓力給定量、壓下實測量、缸位移給定量及缸位移實測量等數 值。 當第1道次軋制完畢，按下所述主操作臺3上的"反向軋制"鍵時，自動厚度控制 系統自動判斷為第2道次軋制，並給出第2道次的輥縫設定值，預控現在可以加入；當第2 道次軋制完畢，按下所述主操作臺3上的"正向軋制"鍵時，自動厚度控制系統自動判斷為 第3道次軋制，給出第3道次的輥縫設定值；下一道次，以此類推，直到完成整個軋制過程。 這樣就保證了在更換軋制道次時不用停機，實現了連續逆向更換道次軋制。 液壓自動厚度控制系統的固有振頻，國外軋機設計一般取15 20Hz，國內一般取 10Hz左右，為了防止現有軋機在高線速運行時所發生的機組共振而影響鋼帶表面質量的問 題，可將固有振頻降至6Hz，這樣就減少了機組發生共振的機率，使鋼帶表面質量控制在較 好的水平。 採用本實用新型上述技術方案，在實際生產中，鋼帶尺寸精度完全可以控制在產 品實際厚度的0. 07% ;表面粗糙度控制在0. 4ii m以下，使電鍍後的鋼帶表面能達到鏡面的 效果。
權利要求一種四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統，包括主操作臺(3)，左右側現場操作規程盒(4)，液壓泵站供油系統(12)，液壓伺服系統(11)，檢測系統(6)，軋機設備本體(5)，其特徵在於還設有過程優化級計算機系統(2)和過程控制級計算機系統(1)；所述過程優化級計算機系統(2)通過串行通訊接口與所述過程控制級計算機系統(1)電連接；所述過程控制級計算機系統(1)依據所述過程優化級計算機(2)的優化數據，經D/L轉換和功率放大，與通過油缸驅動所述軋機設備本體(5)的所述液壓伺服系統(11)電連接。
2. 根據權利要求1所述的四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統，其特徵在於所 述過程優化級計算機系統(2)從所述過程控制級計算機系統(1)讀取所述軋機設備本體 (5)當前的軋制壓力、油缸位置、軋帶速度、入口和出口厚度以及軋制狀態等工作數據，或從 該過程優化級計算機系統(2)人機接口讀取數據，對所述優化數據進行修正，再將修正後 的數據通過串行通訊接口與所述過程控制級計算機系統(1)電連接。
3. 根據權利要求1所述的四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統，其特徵在於所 述過程優化級計算機系統(2)設有顯示器、存儲器、印表機，用於實時顯示、存儲上述數據， 並根據所述檢測系統(6)實測值完成生產記錄及質量報表列印。
4. 根據權利要求1所述的四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統，其特徵在於所 述過程控制級計算機系統(1)依據所述主操作臺(3)輸入數據及所述檢測系統(6)實時採 集的所述軋機設備本體(5)兩側軋制壓力數據，入口和出口厚度數據、兩側缸位移數據、入 口和出口速度數據，厚度閉環控制數據、厚度預控數據、壓力閉環控制數據、輥縫閉環控制 數據、預壓靠和輥縫擺零控制數據、彈跳補償控制數據、加減速厚度補償控制數據、軋輥偏 心補償控制數據等各種模擬量數據、數字量數據及脈衝量數據，經所述D/L轉換和功率放 大，與通過所述油缸驅動所述軋機設備本體(5)的所述液壓伺服系統(11)電連接。
5. 根據權利要求4所述的四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統，其特徵在於所 述過程控制級計算機系統(1)設有一臺主頻為2. 0GHZ、內存為256M的工業控制計算機，裝 有高精度模擬量輸入輸出卡、數字量及脈衝量輸入輸出卡、開關量輸入輸出卡，並裝有插有 調理板、功率放大板的模擬電路板的機籠。
6. 根據權利要求1至5中任一權利要求所述的四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系 統，其特徵在於所述檢測系統(6)，包括軋機測厚裝置(7)、軋機測速裝置(8)、缸位移傳感 裝置(9)和壓力傳感裝置(IO)，用於為所述過程控制級計算機系統(1)提供測量數據；所述軋機測厚裝置(7)採用Y射線測厚儀，測量精度lym，分別安裝在軋機左右兩側， 入口側和出口側各安裝一個，用於測量入口 、出口帶材厚度；所述軋機測速裝置(8)採用測速編碼器，分別安裝在軋機兩側左右導向輥上，軋機入 口側和出口側各安裝一個，用於測量入口 、出口帶材速度；所述缸位移傳感裝置(9)選用SONY磁尺，分別安裝在軋機兩側液壓缸內，操作側和傳 動側各安裝一個，用於檢測油缸位移即對應的輥縫；所述壓力傳感裝置(10)選用Rexroth產品，用於測量油缸內工作壓力。
7. 根據權利要求6所述的四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統，其特徵在於所 述主操作臺(3)上設有"手動-壓力閉環-缸位移閉環或缸位移加厚度閉環-壓力內環厚度外環"四種工作方式選擇鍵、預控加_不加選擇鍵、監控加_不加選擇鍵、彈跳補償加_不 加選擇鍵、加減速補償加-不加選擇鍵、壓下增-減鍵、反向軋制鍵、正向軋制鍵等；並裝有 數顯表，用於顯示壓力給定量、壓下實測量、缸位移給定量及缸位移實測量等數值。
專利摘要本實用新型公開了一種四輥可逆冷帶軋機液壓自動厚度控制系統，包括主操作臺，左右側現場操作規程盒，液壓泵站供油系統，液壓伺服系統，檢測系統，軋機設備本體，還設有過程優化級計算機系統和過程控制級計算機系統，所述過程優化級計算機系統根據軋料數據得到優化的所述軋機設備本體各道次出口目標數據，通過串行通訊接口與所述過程控制級計算機系統電連接，再經D/L轉換和功率放大，與通過油缸驅動所述軋機設備本體的所述液壓伺服系統電連接，本技術方案，自動優化數據，不需要人工計算，並可自學習、自診斷、自優化，尤其在更換軋制道次時不用停機。
文檔編號G05B19/04GK201464921SQ20092008989
公開日2010年5月12日 申請日期2009年4月28日 優先權日2009年4月28日
發明者陳哲宇 申請人:河南鴿瑞複合材料有限公司