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中厚板精轧基础自动化控制系统设计与研发

作 者: 郭峰
导 师: 王君;孙涛
学 校: 东北大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 中厚板 微跟踪 AGC APC
分类号: TG334.9
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
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内容摘要


近年来,随着国民经济的飞速发展,中厚板的需求量越来越大。为了获得更高的产量和更好的质量,需要进一步减小钢板厚度偏差,提高中厚板厂的自动化水平和钢板的成材率。基于此,本论文以某钢铁公司中厚板厂3000mm精轧基础自动化控制系统为研究对象,主要完成了以下工作:(1)首先,简述了精轧区关键设备及其控制要求,配置了精轧检测仪表。然后,参与设计了中厚板精轧基础自动化控制系统的结构,包括水平方向控制系统和垂直方向控制系统。其中,水平方向控制系统用于实现钢板的运输、对中、转钢、除鳞、待温等控制功能,垂直方向控制系统用于实现厚度控制。(2)在水平方向控制系统中,从辊道控制、轧制道次设定和轧制速度设定三方面入手,编程实现全自动轧钢。准确的跟踪是全自动轧钢的保证,从钢板信息数据块的建立入手,利用STEP 7编程软件和相关编程语言,编程实现了在轧钢板长度的计算,推床的标定和钢板测宽,以及精轧区钢板总数,待轧、在轧和轧后钢板位置,精轧开轧和终轧信号的修正:(3)在垂直方向控制系统中,制定了合理的电动APC速度—位置偏差曲线,采用电动、液压联合预摆辊缝,实现了高精度位置控制;用CFC软件编写了相对AGC算法的程序,实现了轧制过程中的动态辊缝调节;建立了中厚板头部、油膜、支撑辊偏心补偿模型,进一步提高了钢板的厚度控制精度;(4)本中厚板精轧基础自动化控制系统的设计与研发,提高了微跟踪的准确度,消除了头部、尾部的厚度超差,使成品钢板的同板差得到了很大改善,得到了厂方人员的一致认可,最终通过了验收。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-12
第1章 绪论  12-19
  1.1 课题研究的背景和意义  12-13
  1.2 中厚板轧机的发展  13-15
    1.2.1 国外中厚板轧机的发展  13-14
    1.2.2 国内中厚板轧机的发展  14-15
    1.2.3 国内外中厚板轧机发展的比较  15
  1.3 中厚板精轧基础自动化系统概述  15-17
    1.3.1 水平方向控制系统  15-17
    1.3.2 垂直方向控制系统  17
  1.4 本论文主要研究内容  17-19
第2章 中厚板厚度控制基本理论  19-29
  2.1 自动厚度控制基本原理  19-21
    2.1.1 轧机弹性变形和弹跳方程  19
    2.1.2 轧件的塑性变形和轧件塑性方程  19-20
    2.1.3 钢板轧制的弹塑形曲线及应用  20-21
  2.2 压力AGC  21-27
    2.2.1 BISRAAGC  21-23
    2.2.2 动态设定型AGC  23
    2.2.3 GM-AGC  23-24
    2.2.4 Absolute-AGC  24-26
    2.2.5 压力AGC的比较分析  26-27
  2.3 监控AGC和前馈AGC  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章 中厚板精轧基础自动化控制系统设计  29-45
  3.1 精轧设备概述  29-32
    3.1.1 辊道  29-30
    3.1.2 推床  30-31
    3.1.3 AGC液压缸和液压站  31
    3.1.4 主传动装置  31
    3.1.5 压下装置  31-32
  3.2 精轧检测仪表  32-35
    3.2.1 辊缝仪磁尺  32-33
    3.2.2 液压缸位移传感器  33
    3.2.3 AGC油压传感器  33-34
    3.2.4 弯辊油压传感器  34
    3.2.5 支撑辊偏心测量绝对值编码器  34
    3.2.6 伺服阀  34
    3.2.7 伺服阀放大器  34
    3.2.8 红外线测温仪  34-35
    3.2.9 热金属检测器HMD  35
  3.3 中厚板精轧控制系统的结构  35-40
    3.3.1 精轧主令控制系统概述  36-38
    3.3.2 AGC控制系统概述概述  38-40
      3.3.2.1 一级基础自动化系统  38-39
      3.3.2.2 二级计算机系统  39-40
  3.4 精轧基础自动化系统软件平台  40-44
    3.4.1 PLC编程软件  40-42
      3.4.1.1 STEP 7编程软件  40-41
      3.4.1.2 CFC编程软件介绍  41-42
    3.4.2 监控组态软件Win CC  42-43
    3.4.3 组织块  43-44
  3.5 本章小结  44-45
第4章 精轧水平方向控制系统  45-67
  4.1 主令控制  45-46
  4.2 全自动轧钢  46-50
    4.2.1 全自动轧钢功能的实现要点  46-48
    4.2.2 全自动轧钢核心控制功能的实现  48-50
      4.2.2.1 水平方向辊道控制  48-49
      4.2.2.2 垂直方向道次数设定控制  49
      4.2.2.3 轧制进行中的控制  49-50
  4.3 精轧水平方向控制系统的自保护  50-51
  4.4 精轧区微跟踪  51-66
    4.4.1 微跟踪用到的系统程序  51-54
    4.4.2 精轧区钢板信息  54-59
      4.4.2.1 钢板信息数据块  54-56
      4.4.2.2 钢板长度的计算  56
      4.4.2.3 钢板宽度的计算  56-59
    4.4.3 精轧区微跟踪修正  59-66
      4.4.3.1 钢板总数修正  59
      4.4.3.2 待轧钢板位置修正  59-61
      4.4.3.3 在轧钢板位置修正  61-62
      4.4.3.4 轧后钢板位置修正  62-63
      4.4.3.5 特殊故障时的修正  63-64
      4.4.3.6 精轧开轧和终轧信号的修正  64-66
  4.5 本章小结  66-67
第5章 精轧垂直方向控制系统  67-93
  5.1 精轧机压下控制系统的设计  67-68
  5.2 位置自动控制(APC)  68-76
    5.2.1 电动位置自动控制(EAPC)  68-73
      5.2.1.1 EAPC的基本要求  68-69
      5.2.1.2 EAPC的理论分析和控制算法  69-70
      5.2.1.3 EAPC的实际应用  70-73
    5.2.2 液压位置自动控制(HAPC)  73-74
      5.2.2.2 液压缸工作方式  73-74
    5.2.3 电动液压联合辊缝控制  74-76
      5.2.3.1 电液联合辊缝控制逻辑  75-76
      5.2.3.2 电液联合辊缝控制的特点  76
  5.3 中厚板AGC控制系统的设计与应用  76-88
    5.3.1 相对AGC工作原理  76-77
    5.3.2 相对AGC的编程实现  77-86
      5.3.2.1 信号及功能分配  78-79
      5.3.2.2 input_output程序块  79-81
      5.3.2.3 data_exchange程序块  81-83
      5.3.2.4 H_APC程序块  83-86
    5.3.3 绝对AGC工作原理  86-87
    5.3.4 影响绝对AGC实际应用的主要因素  87-88
      5.3.4.1 设定规程精度问题  87-88
      5.3.4.2 轧机弹性变形的非线性及综合补偿问题  88
      5.3.4.3 液压AGC本身的问题  88
  5.4 AGC控制系统的自保护  88-89
  5.5 中厚板厚度补偿  89-92
    5.5.1 头部厚度补偿  89-90
      5.5.1.1 头部厚度超差的原因  89
      5.5.1.2 头部厚度补偿算法  89-90
    5.5.2 油膜补偿  90-91
    5.5.3 支撑辊偏心补偿  91-92
  5.6 本章小结  92-93
第6章 现场应用效果  93-99
  6.1 水平方向控制系统应用效果  93-96
    6.1.1 在轧钢板位置修正  93-94
    6.1.2 在轧钢板长度计算  94
    6.1.3 轧后钢板位置修正  94-95
    6.1.4 推床标定的应用效果  95-96
  6.2 垂直方向控制系统应用效果  96-99
第7章 结论  99-100
参考文献  100-104
攻读硕士期间参加的工程项目  104-106
致谢  106

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属压力加工 > 轧制 > 轧钢机械设备 > 轧制自动化
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