一種冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種五機架冷連軋機進行動態(tài)變規(guī)格的方法，包括以下步驟：確定動態(tài)變規(guī)格的過渡區(qū)域；根據(jù)過渡區(qū)域的長度，帶鋼在本機架軋制前的原始厚度和帶鋼在本機架軋制厚的設(shè)定厚度來計算過渡系數(shù)；當(dāng)過渡過程發(fā)生時，根據(jù)過渡系數(shù)，計算出每個機架動態(tài)調(diào)整的輥縫設(shè)定值，按逆流調(diào)節(jié)各機架的帶鋼出口速度。采用本發(fā)明方法能優(yōu)化五機架冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格過程，提高動態(tài)變規(guī)格的平穩(wěn)度，降低設(shè)備沖擊，減少帶鋼超差，提高動態(tài)變規(guī)格的速度，減少動態(tài)變規(guī)格的時間。
【專利說明】一種冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金自動化技術(shù)，尤其涉及一種冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]全連續(xù)式冷連軋機不僅能夠用同一種原料軋成相同或不同成品厚度的產(chǎn)品，而且也可以把不同的原料軋成相同或不同成品厚度的產(chǎn)品，這就要求其在軋制過程中能夠動態(tài)的實現(xiàn)產(chǎn)品規(guī)格變換。因為如果規(guī)格的變化不能在軋機軋制的同時來完成，而要靠停機來實現(xiàn)，那就不能稱為全連續(xù)軋制了。所以動態(tài)變規(guī)格對于實現(xiàn)全連續(xù)軋制方式有著非常重要的意義，它不僅是全連續(xù)冷連軋機區(qū)別常規(guī)冷連軋機最明顯的特征，也是全連續(xù)冷連軋機生產(chǎn)的核心技術(shù)。
[0003]一個合理的動態(tài)規(guī)格變換策略，不但能夠保證軋機快速而準(zhǔn)確的實現(xiàn)規(guī)格變換，有效的提高產(chǎn)品質(zhì)量和成材率，而且可以使過渡過程平穩(wěn)，減少設(shè)備所受到的沖擊。反之，不正確的動態(tài)變規(guī)格策略則可能造成產(chǎn)品質(zhì)量的下降，設(shè)備參數(shù)波動劇烈，嚴(yán)重時還可能會造成斷帶、堆鋼或迭軋等生產(chǎn)事故。因此，研究冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格技術(shù)，對于維持軋機的正常生產(chǎn)，實現(xiàn)全連續(xù)軋制，提高產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量具有非常重要的意義。
[0004]動態(tài)變規(guī)格變換的控制方式，按各機架進行變規(guī)格控制的次序順序可分為“順流”和“逆流”兩種。順流控制就是順著軋制線方向完成各機架的變換控制，即當(dāng)變規(guī)格點到達某機架時，除調(diào)節(jié)該機架的設(shè)定值，使該機架能過渡到新的規(guī)程外，還要順流調(diào)節(jié)前面還沒經(jīng)過的各機架的速度，以保持原規(guī)程。逆流控制就是當(dāng)變規(guī)格點到達某機架時，除調(diào)節(jié)該機架的設(shè)定值，還要逆流調(diào)節(jié)后面已經(jīng)過各機架的設(shè)定值，逐步過渡到新的規(guī)程，而不影響前面各個機架軋制，使其保持原規(guī)程軋制。
[0005]動態(tài)變規(guī)格是在軋機機組不停機的條件下，通過對需要軋制的新鋼卷的輥縫，速度、張力等參數(shù)的動態(tài)調(diào)整，實現(xiàn)相鄰兩卷帶鋼的鋼種，厚度、寬度等規(guī)格的變換。動態(tài)變規(guī)格的過程比較快，它要在極短的時間內(nèi)由前一卷帶鋼的軋制規(guī)程切換到下一卷帶鋼的軋制規(guī)程，并且在這極短的時間內(nèi)要對輥縫和輥速進行多次調(diào)整，還要防止斷帶、折疊、傷輥等，因此，動態(tài)變規(guī)格的控制也比較復(fù)雜。它克服了單卷軋制穿帶、拋鋼作業(yè)的弊端，明顯提高了軋制過程的穩(wěn)定性、帶鋼質(zhì)量和軋機的生產(chǎn)效率。
[0006]冷連軋機組的控制系統(tǒng)由上往下分為三個層級，即軋制過程自動化層(簡稱為L2，Level2)、基礎(chǔ)自動化層(簡稱為LI，Levell)和智能控制設(shè)備層(簡稱L0，LevelO)。
[0007]軋制過程自動化層是指在軋制過程中，通過采用反映軋制過程變化規(guī)律的數(shù)學(xué)模型、優(yōu)化算法以及計算機技術(shù)等，不斷合理協(xié)調(diào)全部軋制過程，提高和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，提高連軋機設(shè)備的使用效率以便達到最經(jīng)濟的進行生產(chǎn)目的計算機系統(tǒng)。
[0008]基礎(chǔ)自動化層控制系統(tǒng)就是采用可編程邏輯控制器(簡稱為PLC)以及各種傳動控制設(shè)備等對實現(xiàn)軋制所需的各種功能的機械設(shè)備或液壓設(shè)備進行合理、及時、準(zhǔn)確的控制。
[0009]智能控制設(shè)備層就是能獨立完成某個具體單一控制功能，并具有與LI或L2系統(tǒng)通訊能力的控制設(shè)備群體。[0010]冷連軋機組的生產(chǎn)過程如下:經(jīng)過酸洗的熱軋板經(jīng)過連軋機前的張力輥后，軋件經(jīng)過軋機機架，最后進入卷取機。當(dāng)卷取機上的帶鋼卷將達到到預(yù)設(shè)定的要求時，整個軋機段減速到剪切速度，正好這時剪切點運行到軋機末機架的出口處，帶鋼被出口處的飛剪剪斷，前卷的帶鋼尾部繼續(xù)被卷起來，而新帶鋼頭部繼續(xù)運行進入另一個已經(jīng)準(zhǔn)備好的卷取機上。前一個卷取機卷完帶鋼后進行卸卷，然后進入準(zhǔn)備狀態(tài)。新卷上鋼卷的卷取機則加速軋制到規(guī)程要求的速度，直到下一個剪切點的來臨，這樣周而復(fù)始，軋機能在不停機的情況下，完成不同鋼卷的軋制。
[0011]目前文獻中提出了幾種動態(tài)變規(guī)格的控制方法，例如使用過程控制計算機模型系統(tǒng)，求解非線性方程組得到變斷面、變張力逆流FGC過程各機架、各過渡段的輥縫變化值，這種動態(tài)變規(guī)格輥縫動態(tài)設(shè)定方法解決設(shè)定值的優(yōu)化問題，沒有對基礎(chǔ)自動化控制策略進行優(yōu)化。
[0012]例如提出了以變規(guī)格前的帶鋼張力設(shè)定值為控制目標(biāo)的變規(guī)格機架速度控制策略，建立了變規(guī)格機架間張力與前后機架速度的方程，并給出了變規(guī)格機架的速度控制規(guī)律。
[0013]還有提出基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等優(yōu)化算法來解決動態(tài)變規(guī)格問題。
[0014]他們有一個共同點是:都是使用過程計算機的處理能力，建立軋機仿真模型，解決了過程計算機對設(shè)定值的優(yōu)化。而實際上，在軋制過程中，任何張力的變化都將影響到帶鋼的軋出厚度；而任何厚度的波動，也會造成張力的變化。冷連軋機實際上是一個耦合多變量系統(tǒng)。采用現(xiàn)代控制理論中的多變量解耦控制方法對耦合的變量進行解耦，然后在分別對它們進行控制器設(shè)計，是提高控制精度的一個方法。但是由于計算量大，很難在基礎(chǔ)自動化中應(yīng)用。
[0015]隨著基礎(chǔ)自動化控制設(shè)備的發(fā)展，PLC的能力極大的提高，計算能力增強，循環(huán)時間縮短。因此原來由過程控制系統(tǒng)完成的任務(wù)有一部分轉(zhuǎn)移到由基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)來完成，這樣由于各個邏輯功能單元之間的協(xié)調(diào)更好，往往獲得更好的控制效果。
[0016]在基礎(chǔ)自動化層完成動態(tài)變規(guī)格控制的主要邏輯功能單元有輥縫控制、速度控制以及張力控制，這些控制功能又與同在基礎(chǔ)自動化層的設(shè)定值處理功能、帶鋼跟蹤功能、機組主令控制等邏輯功能單元以及在線檢查儀表等都有緊密的聯(lián)系，因此僅僅依靠L2來優(yōu)化動態(tài)變規(guī)格控制是不夠理想的。對于酸洗軋機聯(lián)合機組，為了很好地實現(xiàn)動態(tài)變規(guī)格變換，除了選擇最佳的調(diào)節(jié)(控制)方式外，還必須建立各機架的轉(zhuǎn)速、輥縫調(diào)節(jié)量的設(shè)定計算方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種一種冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格控制方法。
[0018]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0019]一種冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格控制方法，包括以下步驟:
[0020]I)確定動態(tài)變規(guī)格的過渡區(qū)域，所述過渡區(qū)域的長度設(shè)定在一個機架間距以內(nèi)；
[0021]2)在五機架冷連軋機LI的PLC中接收L2的軋制規(guī)程數(shù)據(jù)，即軋制前后兩卷鋼需要在各個機架設(shè)定的輥縫和速度，假設(shè)變規(guī)格需從軋制規(guī)程一(HO，VO ；H1, Vl ；H2, V2 ；H3,V3 ；H4, V4 ;H5，V5)，轉(zhuǎn)換到軋制規(guī)程二(HO，，VO’ ;H1’，VI’ ;H2，，V2，;H3，，V3，;H4’，V4’ ；H5，，V5，);其中，
[0022]HO,Hl到H5分別表示軋制規(guī)程一中從O號機架，即軋機入口張力輥、I號機架到5
號機架的帶鋼出口厚度設(shè)定值；
[0023]VO、Vl到V5表示軋制規(guī)程一中從O號機架、I號機架到5號機架的帶鋼出口速度
設(shè)定值；
[0024]HO’、Η1’到Η5’表示軋制規(guī)程二中從O號機架、I號機架到5號機架的帶鋼出口厚
度設(shè)定值；
[0025]VOWr到V5’表示軋制規(guī)程二中從O號機架、I號機架到5號機架的帶鋼出口速
度設(shè)定值；
[0026]3)在過渡區(qū)通過軋機時，計算過渡系數(shù)；所述過渡系數(shù)用于計算在過渡過程發(fā)生時本機架動態(tài)變化的輥縫設(shè)定值；
[0027]過渡系數(shù)的計算采用以下公式:
[0028]k= (Lk) / (L* (H/h);
[0029]其中，k表示過渡系數(shù)，Lk是帶鋼跟蹤邏輯功能單元計算的過渡區(qū)被軋制后通過機架的長度，L是過渡區(qū)本機架軋制前的原始長度，H是帶鋼在本機架軋制前的原始厚度，h是帶鋼在本機架軋制厚的設(shè)定厚度；過渡系數(shù)k的取值范圍為O至I之間。
[0030]4)當(dāng)過渡過程發(fā)生時，根據(jù)過渡系數(shù)，計算出每個機架動態(tài)調(diào)整的輥縫設(shè)定值，按逆流調(diào)節(jié)各機架的帶鋼出口速度；具體步驟如下:
[0031]4.1:當(dāng)過渡區(qū)起點到I號機架Si時，I號機架軋機的有載輥縫設(shè)定為S，出口厚度由Hl變?yōu)镠l ’，但是Vl保持不變，這時VO發(fā)生變化；當(dāng)過渡區(qū)終點離開當(dāng)前機架時，當(dāng)前機架軋機的輥縫與逆流帶鋼出口速度調(diào)整結(jié)束；調(diào)整具體方式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格控制方法，包括以下步驟: .1)確定動態(tài)變規(guī)格的過渡區(qū)域，所述過渡區(qū)域的長度設(shè)定在一個機架間距以內(nèi)； .2)在五機架冷連軋機中，由LI的PLC接收L2的軋制規(guī)程數(shù)據(jù)，即軋制前后兩卷鋼需要在各個機架設(shè)定的輥縫和速度；假設(shè)變規(guī)格需從軋制規(guī)程一(HO，VO ;H1，V1 ;H2，V2 ；H3,V3 ；H4，V4 ;H5，V5)，轉(zhuǎn)換到軋制規(guī)程二(HO，，VO’ ;H1’，VI’ ;H2，，V2，;H3，，V3，;H4’，V4’ ；H5’，V5’)；其中， H0、H1到H5分別表軋制規(guī)程一中從O號機架，即軋機入口張力棍、I號機架到5號機架的帶鋼出口厚度設(shè)定值； VO、Vl到V5表示軋制規(guī)程一中從O號機架、I號機架到5號機架的帶鋼出口速度設(shè)定值； Η0’、Η到Η5’表示軋制規(guī)程二中從O號機架、I號機架到5號機架的帶鋼出口厚度設(shè)定值； V0’、V1’到V5’表示軋制規(guī)程二中從O號機架、I號機架到5號機架的帶鋼出口速度設(shè)定值； .3)在過渡區(qū)通過軋機時，根據(jù)過渡區(qū)域的長度，帶鋼在本機架軋制前的原始厚度和帶鋼在本機架軋制厚的設(shè)定厚度來計算過渡系數(shù)；所述過渡系數(shù)用于計算在過渡過程發(fā)生時本機架動態(tài)變化的輥縫設(shè)定值； .4)當(dāng)過渡過程發(fā)生時，根據(jù)過渡系數(shù)，計算出每個機架動態(tài)調(diào)整的輥縫設(shè)定值，按逆流調(diào)節(jié)各機架的帶鋼出口速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格控制方法，其特征在于，步驟3)中過渡系數(shù)的計算采用以下公式:
k = (Lk)/(L*(H/h); 其中，k表示過渡系數(shù)，Lk是帶鋼跟蹤邏輯功能單元計算的過渡區(qū)被軋制后通過機架的長度，L是過渡區(qū)本機架軋制前的原始長度，H是帶鋼在本機架軋制前的原始厚度，h是帶鋼在本機架軋制厚的設(shè)定厚度；過渡系數(shù)k的取值范圍為O至I之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷連軋機的動態(tài)變規(guī)格控制方法，其特征在于，步驟4)中計算出每個機架動態(tài)調(diào)整的輥縫設(shè)定值，按逆流調(diào)節(jié)各機架的帶鋼出口速度具體步驟如下: .4.1:當(dāng)過渡區(qū)起點到I號機架Si時，I號機架軋機的有載輥縫設(shè)定為S，出口厚度由Hl變?yōu)镠1’，但是Vl保持不變，這時VO發(fā)生變化；當(dāng)過渡區(qū)終點離開當(dāng)前機架時，當(dāng)前機架軋機的輥縫與逆流帶鋼出口速度調(diào)整結(jié)束；調(diào)整具體方式如下:
S= (1-k) Hl+k*Hl’ ；
V0 $1= (V1*H1’)/H0，；V0d= (1-k) VO+k*V0$1 ; V0 $1表示VO第1次變化后的值； VOd表示VO在第1次變化過程中的取值； .4.2:當(dāng)過渡區(qū)起點到機架s2時，輥縫由S2便為S2’，出口厚度由H2變?yōu)镠2’，但是V2保持不變，這時Vl發(fā)生變化，相應(yīng)地VO又要發(fā)生變化；當(dāng)過渡區(qū)終點離開當(dāng)前機架時，當(dāng)前機架軋機的輥縫與逆流帶鋼出口速度調(diào)整結(jié)束；調(diào)整具體方式如下:
S= (1-k) H2+k*H2’ ；
Vlisi= (V2*H2，)/H1，；Vld= (l_k) Vl+k*V1$!;
【文檔編號】B21B37/00GK103551389SQ201310526275
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】王利國, 王勝勇, 盧家斌 申請人:中冶南方（武漢）自動化有限公司