淺析熱軋廠精軋液壓AGC控制系統

摘要：在熱軋生產線上，精軋機控制是最重要的控制部分。AGC系統在液壓壓下具有調節精度高、抗干擾性能好、截止頻率高、反應快、慣性小的優點，所以目前熱軋廠普遍使用液壓AGC控制系統（HAGC）。文章重點分析了液壓AGC（西門子PLC控制器）的組成結構、控制原理及其主要的控制功能等。

關鍵詞：精軋機；液壓AGC；厚度控制；熱軋廠

中圖分類號：TG333 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）14-0037-03

1 概述

精軋機控制作為軋線上的主要控制內容，它包括了板型、厚度、活套和主速度四個方面的控制。厚度控制又是其重點控制內容，厚度控制好壞將直接關系到產品質量的好壞，它主要包括了監控、偏心補償、反饋和前饋的自動增益控制。當自動厚度控制系統調整壓下進行厚度控制時，會促使軋制力改變，改變軋輥輥系的彎曲變形，對輥縫形狀產生影響，進而影響板形，當利用自動板形控制系統對板形進行調整時，又會因輥縫形狀改變而對出口厚度產生影響。另外，當終軋溫度控制對機架間加速度、噴水進行控制時，會改變機架的軋制溫度，進而對出口板形、厚度產生影響，由此看來，精軋機各控制功能必須實現相互協調以及補償信號的相互傳遞。

目前，在精軋系統中常采用液壓自動增益控制（AGC，Auto Gauge Control）系統對板厚進行自動控制，因為AGC系統在液壓壓下具有調節精度高、抗干擾性能好、截止頻率高、反應快、慣性小的優點，它是提高帶鋼厚度精度、帶材合格率的一項重要技術，液壓AGC系統也被越來越多的精軋生產線所應用。

2 液壓AGC系統的組成及控制原理

2.1 系統組成

液壓AGC控制系統主要包括了控制裝置和執行機構，其中控制裝置主要指檢測元件和計算機，執行機構主要包括液壓缸和液壓系統。AGC系統的檢測元件包括測壓儀、測厚儀、壓力和位置傳感器。液壓AGC系統主要是通過傳感器和測厚儀測得相應參數，再根據參數對軋制力、壓下缸位等進行調整，進而達到控制帶鋼厚度的目的。

我廠精軋機組的液壓AGC控制系統采用了德國西門子公司的PLC產品：SIMATIC TDC。TDC是一種高性能、多CPU的控制器，它是西門子公司的升級產品，TDC能很好地滿足液壓AGC系統控制高速位置的要求。選用TDC作為系統控制器不僅是液壓AGC系統的要求，也是精軋機控制功能的要求，因為精軋機組有著多種的、集中的控制功能，且要求各控制站之間能快速更新、控制信息。為滿足數據交換快速響應、數量龐大的要求，在各精軋機的TDC之間使用了光纖網（100M）進行連接。TDC的硬件配置及其用途如表1所示：

2.2 液壓AGC的控制原理分析

通過調整板厚偏差以獲得標準板厚是AGC控制的最終目的。液壓APC是液壓AGC系統的執行機構，它主要用于輥縫調節量的確定。然后在軋鋼過程中，利用液壓AGC對輥縫進行動態調整，最終達到消除板厚偏差、獲得標準板厚的目的。

2.2.1 液壓APC的控制原理。液壓APC系統的控制原理是：先控制軋輥的傾斜，再精確預擺輥縫。為了獲得較好的軋件板形，要在最后的精軋機上采用恒軋制力控制。而其他精軋機的APC系統則可由操作人員選擇恒輥縫控制或恒軋制力控制。液壓APC的控制原理圖如圖1所示：

2.2.2 液壓AGC的控制原理。為克服自動厚度控制的難度，液壓AGC采用了監控AGC與測厚儀反饋控制相結合的方法。測厚儀方式（GM）是通過彈跳方程來計算出實際厚度的，基本彈跳方程的公式如下：

測厚儀方式原理：通過輥縫儀、測壓儀測得S（輥縫位置變動量）、δP（軋制壓力偏差），疊加S和δP得出δh（軋出厚度偏差），最后再將其反饋給厚度自動控制裝置，以調節厚度偏差。液壓AGC系統通過采用監控AGC與測厚儀反饋控制，有效克服了AGC直接測厚存在的檢測困難、傳遞滯后的問題，其控制原理框圖如圖2所示：

3 鎖定方式及鎖定值的確定

要實現AGC控制，必須首先確定目標厚度作為控制基準。在將某時刻的實際板厚確定為目標值后，之后板厚變化量也與之相對應，便于進行調節、鎖定，就是將實際板厚確定為目標厚度的這一過程，確定出的目標厚度值俗稱為鎖定值。一般是鎖定方式有AUTO1鎖定、AUTO2鎖定和人工鎖定三種方式。

3.1 AUTO1鎖定

AUTO1鎖定是指當精軋機組中某一機架（Fn）接通負荷繼電器后，在AUTO1位置處經相對應的延遲時間（F1-1s、F2-1s、F3-0.8s、F4-0.7s、F5-0.6s、F6-0.5s）自動確定目標厚度值，穿帶性能好的鋼種適宜選擇這種方式。

3.2 AUTO2鎖定

對于穿帶性能不好的鋼種，較為適宜使用AUTO2鎖定方式。AUTO2鎖定是指接通精軋機出口HMD（熱金屬檢測器）后，在AUTO2位置處在經一定延遲時間后，將CPU運行周期作為采樣周期，當X≤KDEV，時

（KDEV：鎖定常數；i：掃描計數值；Xi：第i次掃描厚度偏差），即確定目標厚度值。

3.3 人工鎖定

在帶鋼接通精軋機出口HMD后，在測厚儀測得的偏差值趨近于零的情況下，由操作員決定鎖定與否，若鎖定，就按下AGC人工鎖定按鈕即可鎖定，該種方式主要適用于新開發的鋼種。

4 液壓AGC系統的控制功能

4.1 AGC系統的厚度控制目標

AGC厚度控制的工藝操作要求為切頭、切尾，頭部允許誤差在100um以內，在多種鎖定方式間靈活切換。厚度自動控制指標如圖3所示，其中高精度命中率不小于97%、普通精度命中率不小于98%、考核精度命中率不小于99%。

4.2 厚度偏差監控功能

鎖定板厚還等同于真正的成品厚度，為了達到成品厚度要求，就需要反饋厚度偏差至系統，再對其進行補償。由于在軋制過程中的一些因素會緩慢發生變化，如熱膨脹、軋輥磨損、計算誤差等，所以都可能帶來厚度偏差，因此需要應用X射線對偏差量進行測量，并將監控量反饋至各機架進行補償。X射線監控量公式為：（：測厚偏差值；MNG：監

控增益；Ti：材料從機架移動到X射線所用時間）。

4.3 彎輥力的補償功能

彎輥力補償，是指彎輥在發揮作用時，會造成軋制力的波動，此時雖然可讓板形質量得到改善，但也可能對帶材的厚度精度產生影響，因此在計算輥縫修正量時，要將彎輥力影響考慮在內，以同時保證帶鋼的厚度精度和質量。彎輥力補償值的確定參考以下公式：

4.4 自動復歸功能

在進行厚度自動控制時，各精軋機的輥縫值都會或多或少地偏移其原設定值，因此為了不對下一塊進入精軋機的帶鋼造成影響，減少調節輥縫值的時間，AGC系統可對輥縫值自動復歸。AGC系統在運作之初會先對各機架輥縫的設定值進行記憶，在其工作結束時，又會將各精軋機的輥縫值恢復至原設定大小，便于下一帶鋼輥縫值的調節。

5 結語

液壓AGC系統有效規避了傳統檢測的弊端（檢測數據準確性不高、延遲時間長）、克服了多種變動因素的影響，它能在復雜的現場環境中正常工作，使控制精度得到了顯著提高。目前，世界上大部分的新建熱軋廠的精軋機都采用了液壓AGC控制系統，將成品縱向厚度的偏差控制在-30um～30um以內，在提高產品精度的同時，也讓企業獲得了更高的經濟效益。但是，大部分國內企業的液壓AGC控制系統還是依靠進口，因此，我國自主開發出一套適應當前國內企業需求的液壓AGC控制系統是非常必要的。

參考文獻

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作者簡介：司長平（1984—），男，河北邯鄲人，邯鄲市縱橫鋼鐵集團有限公司助理工程師，研究方向：西門子傳動與自動化設備現場應用。

（責任編輯：周 瓊）