唐钢五机架冷连轧机平直度控制系统的研究

论文摘要

平直度是冷轧带钢的一项主要质量指标和决定其市场竞争力的重要因素。随着汽车、轻工、家电和电气制造等工业用户对平直度质量要求的不断提高,平直度控制技术已成为冷轧带钢生产的核心技术之一,是继板厚控制之后世界各国开发研究的又一热点问题。用高性能的计算机控制系统对轧机进行技术改造是提高冷轧产品平直度质量和经济效益的重要途径。本文以唐钢五机架冷连轧机为研究对象,分析了平直度缺陷产生的原因、导致平直度测量误差的因素、冷轧平直度测量与控制的原理,研究了唐钢五机架冷连轧机平直度控制系统的组成、接口、平直度测量与控制的方案以及控制的效果。控制效果表明基于该方案设计的平直度控制系统运行稳定,控制精度高,充分保证了产品带钢的平直度质量。本文的主要研究内容如下：(1)平直度缺陷产生的原因。平直度缺陷是由带钢凸度和有载辊缝凸度之间的不匹配造成的。这种不匹配导致了在带钢横向上的不均匀的压下量,产生了在带钢横向上的不均匀的应变凸度。(2)平直度测量的误差分析。平直度测量仪的校准、平直度测量仪测量范围的限制、带钢温度的分布、与平直度测量相关的设备的对准度、平直度测量辊的表面缺陷/弯曲等均对平直度测量的准确度产生影响。(3)基于最优控制算法的高精度平直度测量与控制系统的结构与控制方案。本文的结构安排如下：第一章绪论介绍了研究和设计高性能冷连轧机平直度控制系统的重要性和必要性、平直度控制技术的发展状况、本课题的来源和研究的内容。第二章介绍了冷轧平直度控制方面的理论研究；第三章介绍了冷连轧机平直度控制系统的组成与接口；第四至第五章介绍了冷连轧带钢平直度测量和控制的实现；第六章给出了平直度控制的效果与结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和研究的意义
• 1.2 平直度检测设备的现状
• 1.3 平直度控制理论的发展状况
• 1.4 平直度控制技术的发展状况
• 1.5 平直度控制技术的未来发展方向
• 1.6 课题的来源及本文主要的研究内容
• 1.7 本文的结构安排
• 第2章 平直度控制的理论研究
• 2.1 平直度的定义
• 2.2 平直度缺陷产生的原因
• 2.3 离线的平直度测量
• 2.3.1 波形法
• 2.3.2 切片法
• 2.4 在线的平直度测量
• 2.4.1 压力
• 2.4.2 应变
• 2.4.3 位置
• 2.5 平直度测量误差分析
• 2.5.1 平直度测量仪校准的影响
• 2.5.2 平直度测量仪测量范围的限制
• 2.5.3 带钢温度分布的影响
• 2.5.4 与平直度测量相关的设备未对准的影响
• 2.5.5 平直度测量辊的表面缺陷/弯曲的影响
• 2.6 平直度控制的执行器
• 2.6.1 弯辊
• 2.6.2 倾辊
• 2.6.3 轧辊分段冷却
• 2.6.4 侧移辊
• 2.6.5 动态板形辊
• 2.7 平直度控制回路的组织
• 2.7.1 平直度误差的计算
• 2.7.2 执行器修正量的计算
• 2.7.3 主控制回路
• 2.7.4 监听器回路
• 2.8 平直度控制系统的性能标准
• 第3章 平直度控制系统的组成与接口
• 3.1 冷连轧机组的介绍
• 3.1.1 机组工艺及设备参数
• 3.1.2 冷连轧工艺控制系统
• 3.1.3 冷连轧工艺控制系统的结构与通讯连接方式
• 3.2 平直度控制系统的组成
• 3.2.1 平直度控制系统的HMI
• 3.2.2 平直度控制系统的预设定控制
• 3.2.3 平直度控制系统的前馈控制
• 3.2.4 平直度控制系统的反馈控制
• 3.3 平直度控制系统的接口
• 3.3.1 平直度控制系统的结构与通讯连接方式
• 3.3.2 与TCS平台接口的设备
• 3.3.3 TCS与ABB控制柜的接口
• 3.3.4 TCS与L2的接口
• 3.3.5 TCS与HGC5的接口
• 3.3.6 TCS与操作界面的接口
• 第4章 平直度的测量与控制
• 4.1 平直度的测量
• 4.1.1 平直度测量仪的设定
• 4.1.2 来自ABB平直度测量仪的平直度测量
• 4.2 平直度的控制
• 4.2.1 平直度控制的执行器
• 4.2.2 平直度控制的内容
• 4.2.3 目标平直度曲线的确定
• 4.2.4 当前设定的管理
• 4.2.5 平直度与喷射控制的激活条件
• 4.2.6 平直度的控制过程
• 4.2.7 轧制力变化的前馈控制（FF）
• 4.2.8 平直度测量的反馈控制（FB）
• 4.2.9 FB的最优控制算法
• 4.2.10 FB对不同平直度缺陷的控制
• 4.2.11 FB/FF执行器的选定/去选
• 4.2.12 执行器的限值
• 4.2.13 修正传送的执行器修正量
• 4.2.14 安全功能
• 第5章 平直度控制执行器的控制
• 5.1 倾辊控制
• 5.2 弯辊控制
• 5.2.1 弯辊与其它单元和HMI的接口
• 5.2.2 弯辊的主控回路
• 5.2.3 弯辊力参考值的生成
• 5.2.4 伺服阀的线性化
• 5.2.5 参数列表
• 5.3 中间辊横移控制
• 5.3.1 仪器配置
• 5.3.2 主要的控制回路
• 5.3.3 手动运动
• 5.3.4 自动运动
• 5.3.5 运动的限制
• 5.3.6 液压缸的锁定/解锁逻辑
• 5.3.7 参数列表
• 5.4 多区域冷却控制
• 5.4.1 多区域冷却控制
• 5.4.2 多区域冷却状态的模式
• 第6章 平直度控制的效果与结论
• 6.1 平直度控制的效果
• 6.2 结论
• 参考文献
• 致谢