PDF《宽厚板轧机自动控制系统速度控制的设计实现》

技术与应用 - 控制系统

83 The design of the speed control in the Auto control system 宽厚板轧机自动控制系统速度控制的设计实现 文/济钢宽厚板厂? 岳临萍 摘要 :本文着重介绍了轧机自动控制系统中,速度系统的控制和设计组成.

对速度的设定,不同分类的控制 方式及旁通辊道的控制速度的设计进行了详细的分析和说明.

1 前言 在宽厚板轧机进行的一级自动化控制的系统中,钢板的 物料跟踪 TRACK 模型起到十分重要的作用.同时,为了满 足TRACK 模型跟踪的准确性,以及钢板轧制过程中运行的 稳定性,都会运用到另一个重要的模型 SPEED 速度模型. 它对钢板的控制轧制、控制冷却以及物料跟踪都起到十分重 要的作用.

2 速度系统(PLC 主斜坡发生器) 当物料控制系统根据不同的控制区域为自动过程产生速 度给定值时,这些给定必须平稳并将其分配给相应的控制驱 动系统.这些功能在 PLC 的主斜坡发生器 逻辑功能单元 中实现.基础自动化系统的主斜坡函数发生器主要有以下几 个功能: (1)根据控制模式和自动化过程控制的不同传动系统, 速度给定值被单独的分配给辊道或者主传动 (2)单个传动系统的人工干预或者操作模式的转变(自动/手动). (3)提供平稳的速度改变 (4)提供与传动设备的接口(如变频器等),包括速 度方向的改变. (5)提供速度的相关功能如超前滞后因数,机架和轧 机之间的压力控制, 平衡负荷控制, 雪橇头形成的速度控制等. 2.1 速度设定值的产生 PLC 主斜坡发生器负责与所有传动控制设备的通讯,同 时负责计算轧机每个单独传动系统的给定值.不停的计算所 有速度给定值并循环发送给相应的传动控制系统或者主传动 控制.根据不同的辊径和速率,计算速度给定值. 在轧制过程中将相应的传动系统改变为要求的速度给定 值.这些给定值是自动或者手动设定的.斜坡功能发生器提 供平稳的将速度改变到给定值.PLC 主斜坡发生器接收到所 有辊道以及主传动的速度自动给定值,同时接收物料控制系 统的控制字,根据控制字,不同的传动部分能够分配到不同 的速度设定值. 每个传动部分的给定值都要单独计算,操作工可以进行 人工干预,将给定值直接传给 PLC 主斜坡控制器.此时自动 速度设定值被干扰,只能人工强制将速度值重新选回到自动 模式.如图

1 所示为自动速度系统的原理图. 2.2 选择辊道组 轧机辊道由变频器等传动装置成组控制.也就是一台装 图1技术与应用 - 控制系统 技术与应用 - 控制系统

84 85 产品数量老方案对比 置可以驱动一台或者多台电机.这些电机组是区分速度的最 小单元.由于辊道长度和轧制过程的不同,不可能每组辊道 都有不同的速度.所以有些装置被分成逻辑上的一组,同时 驱动. 每个辊道组以及每个主传动都可以控制在自动或者手动 模式.在自动模式下,辊道和主传动在自动算出来的速度下 运行.当轧机机架有负荷时,所占用的辊道按照轧机主传动 的实际速度进行调节, 并由超前滞后因数校正. 在手动模式下, 每组辊道都可以通过 HMI 操作面板来选择.人工干预时,只 有选择的辊道组在工作.辊道的选择与操作模式无关,自动 产生速度给定值与选择辊道无关,担自动的速度给定值只在 自动模式下有效(在计算机控制下). 至于辊道组单独传动的编组,这些辊道编组都根据顺序 控制系统会赋与不同的速度给定值,可以参考之前发布过的 自动控制物料跟踪 TRACK 的相关文章中有详细的描述. 2.3改变速度设定值 物料控制系统将速度选择为自动模式.每个控制顺序产 生一个速度给定值.这些单独的速度给定值可以分别来自过 程控制计算机,加热炉,MULPIC 冷却系统,或者热矫直机 的自动系统.此外,人工给定值在人工干预下选择.在物料 控制功能里同样选定不同辊道组的速度给定值. 为防止钢板在辊道上滑动,加速度预设为 1.3 m/s2 ,当 机架负载时,相关辊道调整为更高的加速度,大约 2.5 m/s2 , 因为所轧物料的加减速主要通过机架负载来决定.坡道的速 度设定值被转换成每分钟的转数并分配给速度传动系统. 2.4 超前滞后因素 轧机区的每个传动系统根据所处传动区域,需要不同的 速度给定值.入口侧的机架辊和传送辊道的速度给定值需要 一个滞后因数来调整. 出口侧的则需要一个超前因数来调整. 这个因数根据钢板的厚度压下量,辊径和压力计算出来. 这个超前滞后因数作为轧制表设定值的一部分通过过程控制 计算机来提供.人工通过操作杆干预控制时不会在人工给定 值上增加超前滞后因数.人工或者通过脚踏主令的干预速度 给定值直接传送给主传动.相关辊道根据该给定值乘以相应 的超前滞后因数,就像自动获得的给定值.这样操作工可以 借助过程控制计算机计算出的给定值完成手动进行轧制. 2.5 爬行速度 轧制时,如果打开了辊道冷却功能,有必要控制辊道转 动以确保有效的冷却.如果辊道没被占用并且选定了自动模 式,此时机架和工作辊道将打到爬行速度.主机总是以与物 料相反的方向爬行以防万一咬入钢坯.爬行速度和方向命令 由物料控制功能发出. 爬行速度是较小速度参考值,大约是 0.6 m/s 2.6 游荡速度 如果正常的轧制过程被打断,则钢板在辊道上进行游荡 以确保钢板均衡的冷却. 游荡速度由物料跟踪模型功能控制, 也就是说速度系统不用再考虑游荡速度.游荡速度是一个很 小的参考值,大约 0.6 m/s.