轧机厚度自动控制系统设计

自动轧钢机的PLC控制系统设计自动轧钢机是一种用于将铁水或钢块进行加工、压制和轧制的关键设备。

它主要由温控系统、液压系统、轮辊线系统和PLC控制系统等组成。

PLC控制系统是整个轧钢机运行和控制的核心部分。

本文将详细介绍自动轧钢机的PLC控制系统设计。

一、系统框架设计自动轧钢机的PLC控制系统主要由中央控制器(CPU)、输入模块、输出模块、通信模块和用户界面组成。

其中，中央控制器用于处理和控制信号，输入模块用于接收传感器信号，输出模块用于控制执行器的操作，通信模块用于与外部设备进行数据交互，用户界面用于人机交互。

二、硬件设计1.中央控制器：选择可编程逻辑控制器(PLC)作为中央控制器，可根据实际需求选择合适的型号和规格。

PLC需要具备足够的输入和输出接口，以满足轧钢机的控制需求。

2.输入模块：根据实际需要选择合适的输入模块，用于接收传感器信号。

例如，温度传感器、压力传感器、位移传感器等。

输入模块需要具备稳定、可靠的信号传输性能。

3.输出模块：根据实际需要选择合适的输出模块，用于控制执行器的操作。

例如，液压阀、电磁阀、电动机等。

输出模块需要具备高效、可靠的控制性能。

4.通信模块：根据实际需求选择合适的通信模块，用于与外部设备进行数据交互。

例如，以太网通信模块、串口通信模块等。

通信模块需要具备稳定、可靠的数据传输性能。

5.用户界面：根据实际需要选择合适的用户界面，用于人机交互。

例如，触摸屏、按钮、指示灯等。

用户界面需要具备直观、易用的操作性能。

三、软件设计1.程序设计：根据轧钢机的工作流程和控制要求编写PLC程序。

程序包括输入信号的检测和处理、输出信号的生成和控制、故障检测和报警等功能模块。

2.控制算法设计：根据轧钢机的特点和要求设计合适的控制算法，包括温度控制、压力控制、轮辊线速度控制等。

控制算法需要满足精度要求，提高轧钢机的生产效率和产品质量。

3.系统调试和优化：在系统安装和调试过程中，根据实际情况对软件进行优化，提高系统的稳定性和可靠性。

轧机厚度自动控制AGC系统使 用 说 明 书中色科技股份有限公司装备所自动化室二零零九年八月二十五日目 录第一篇 软件使用说明书第一章 操作软件功能简介第二章 操作界面区简介第三章 操作使用说明第二篇 硬件使用说明书第一章 接口板、计算机板跨接配置图 第三篇 维护与检修第一章 系统维护简介及维护注意事项第二章 工程师站使用说明第三章 检测程序的使用第四章 常见故障判定方法第四篇 泵站触摸屏操作说明第五篇 常见故障的判定方法附录：第一章 目录第二章 系统内部接线表第三章 系统外部接线表第四章 系统接线原理图第五章 系统接口电路单元图第一篇软 件 说 明 书第一章 操作软件功能简介．设定系统轧制参数；．选择系统工作方式；．系统调零；．显示时实参数的棒棒图、馅饼图、动态曲线；．显示系统的工作方式、状态和报警。

以下就各功能进行分述：１、在轧机靠零前操作手需根据轧制工艺，设定每道次的入口厚度、出口厚度和轧制力等参数。

也可以在轧制表里事先输入，换道次时按下道次按钮，再按发送即可。

２、操作手根据不同的轧制出口厚度，设定机架控制器和厚度控制器的工作方式，与轧制参数配合以得到较理想的厚差控制效果。

３、在泄油状态下，操作手通过在规定状态下对调零键的操作，最终实现系统的调零或叫靠零，以便厚调系统正常工作。

４、在轧制过程中，以棒棒图、馅饼图和动态曲线显示厚调系统的轧制速度、轧制压力、开卷张力、卷取张力、操作侧油缸位置、传动侧油缸位置、压力差和厚差等实时值。

（注意：轧机压靠前操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示为油缸实际移动位置。

轧机压靠后操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示的是辊缝值。

）５、显示系统的工作方式、系统状态和系统报警。

6、系统有两种与传动和测厚仪协调工作模式A．常用数据由厚控AGC发送到传动及测厚仪。

如人口厚度、出口厚度、轧制速度及张力等等。

传动以此为基准值，如调整需通过把手或其他方式加到此基准值上，然后返送回AGC。

材料与冶金学院李振亮课程名称：《材料成型控制工程基础》（第9章，共11章）编写时间：2010 年9月1日内 蒙 古 科 技 大 学 教 案连铸坯 液芯压下顶弯、 拉矫液压摆式切头均热炉高压水除磷 立辊轧边 F1- F6精轧内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案图9-14 测厚仪型反馈式厚度自动控制系统 图9-15 δh 与δS 的关系曲线h 实—实测厚度；h 给—给定厚度 “压下有效系数”的概念？ 由前式可知，当轧机的空载辊缝S0改变δS 时，所引起的轧件出口厚度变化量δS ，δh 与δS 之间的比值C=δh/δS 称为“压下有效系数”，表示压下螺丝位置改变量能造成多大的轧件出口厚度变化量。

h K Mh K M K S mm δδδ)1(+=+= 内 蒙 古 科 技 大 学 教 案GM-AGC工作原理图前馈式厚度自控系统原理”和“厚度计”测厚的反馈式AGC，都无法避免信号传递的滞后，因而限制了控制精度内蒙古科技大学教案图9-21 前馈AGC 控制示意图 图9-22 δh 、δS 、δH 之间的关系曲线H K M H M M mδδ=+) （9-10） 内 蒙 古 科 技 大 学 教 案内蒙古科技大学教案图9-25 入口和出口断面形状内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案内蒙古科技大学教案图9-31 四辊钢板轧机的受力和变形[40]内蒙古科技大学教案图9-33 带钢良好板形线簇[40]众所周知，轧制压力波动对带钢板形的影响不是太敏感的，带钢愈厚，影响愈为迟钝。

其原因是带钢是一个整体，只要带钢宽度上各点的不均匀纵向延伸产生的内应力不超过一定限度，带钢就不会失去它维持自身平直的稳定状态，带钢愈薄，维持自身平直的能力愈差。

所以保证轧制带钢板形良好的条件，图上表现出来的不是一条直线，而是一个区间，这个区域随板厚增大而变得愈宽，见图图9-34 带钢板形良好区间[40]与区间上限AE的交点E是不产生边部浪形的临界点；塑性线是不产生中部浪形的临界点。

C omputer automation计算机自动化冷轧厚度自动控制系统控制方法孙 凯（山信软件莱芜自动化分公司，山东　莱芜　２７１１０４）摘 要：在钢铁生产的过程中，板带比也就是板带产品在钢铁总产品当中的比重，这个参数主要是对钢铁的生产水平进行衡量的，是非常重要的一个指标，我国现在的板带比已经可以控制在５０％左右，但是一些发达国家，他们的生产技术较高，可以将板带比控制在６０％，甚至控制到７０％，板带产品当中板厚精度是非常重要的一项质量指标，可以进一步对产品质量进行规范，让他们的产品在市场竞争力方面大幅度提高，所以一定要对其精度进行控制，保证板厚ＡＧＣ系统的可靠性，本文重点对冷轧厚度自动控制系统控制方法进行研究和分析。

关键词：冷轧厚度；自动控制系统；控制方法中图分类号：ＴＫ１１５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１１－５００４（２０１８）０５－００９９－２1 冷轧厚度控制概述1.1 影响带钢厚度波动的原因冷轧带钢厚度的波动，主要是由于轧制压力的波动而产生的，对杂质压力波动的产生影响的原因多种多样。

1.1.1 带钢方面的原因带钢的化学成分组织不均匀，带钢在轧制的过程中速度产生变化，都会严重影响带钢厚度的变化，与此同时，冷轧坯料的尺寸变化也会影响带钢的厚度。

1.1.2 轧机方面的原因轧辊的磨损、偏心运转以及热膨胀的问题也会在一定程度上导致带钢的厚度出现一定的波动。

1.1.3 轧制工艺方面的原因冷轧轧制的过程中，带钢的杂质速度、前后张力、摩擦系数等变化和波动都是导致厚度出现波动的重要原因。

1.2 冷轧带钢厚度的自动控制方式1.2.1 常用厚度控制方法对冷轧带钢进行厚度控制的常用方法有以下几种，对轧制速度等参数进行一系列的调整，对张力进行一定的调整，对压下进行一定的调整，压下装置通常条件下通过液压压下以及电动压下相互结合，共同组成的，另外还有液压压下和阶梯电共同结合组成的两种，电动压下和液压压下进行结合的压力方式，主要是在一些中厚板轧机和粗轧机当中使用，而液压压下和阶梯电进行结合的压下方式，主要应用于一些冷连轧机组和热连轧机组当中。

轧机厚度自动控制AGC系统使 用 说 明 书中色科技股份有限公司装备所自动化室二零零九年八月二十五日目 录第一篇 软件使用说明书第一章 操作软件功能简介第二章 操作界面区简介第三章 操作使用说明第二篇 硬件使用说明书第一章 接口板、计算机板跨接配置图 第三篇 维护与检修第一章 系统维护简介及维护注意事项第二章 工程师站使用说明第三章 检测程序的使用第四章 常见故障判定方法第四篇 泵站触摸屏操作说明第五篇 常见故障的判定方法附录：第一章 目录第二章 系统内部接线表第三章 系统外部接线表第四章 系统接线原理图第五章 系统接口电路单元图第一篇软 件 说 明 书第一章 操作软件功能简介．设定系统轧制参数；．选择系统工作方式；．系统调零；．显示时实参数的棒棒图、馅饼图、动态曲线；．显示系统的工作方式、状态和报警。

以下就各功能进行分述：１、在轧机靠零前操作手需根据轧制工艺，设定每道次的入口厚度、出口厚度和轧制力等参数。

也可以在轧制表里事先输入，换道次时按下道次按钮，再按发送即可。

２、操作手根据不同的轧制出口厚度，设定机架控制器和厚度控制器的工作方式，与轧制参数配合以得到较理想的厚差控制效果。

３、在泄油状态下，操作手通过在规定状态下对调零键的操作，最终实现系统的调零或叫靠零，以便厚调系统正常工作。

４、在轧制过程中，以棒棒图、馅饼图和动态曲线显示厚调系统的轧制速度、轧制压力、开卷张力、卷取张力、操作侧油缸位置、传动侧油缸位置、压力差和厚差等实时值。

（注意：轧机压靠前操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示为油缸实际移动位置。

轧机压靠后操作侧油缸位置、传动侧油缸位置显示的是辊缝值。

）５、显示系统的工作方式、系统状态和系统报警。

6、系统有两种与传动和测厚仪协调工作模式A．常用数据由厚控AGC发送到传动及测厚仪。

如人口厚度、出口厚度、轧制速度及张力等等。

传动以此为基准值，如调整需通过把手或其他方式加到此基准值上，然后返送回AGC。

第一章系统介绍Davy国际提供的厚板轧机的“自动厚度控制”（AGC）系统AGC控制装置取代了早期的压下螺丝系统。

新系统为轧辊辊缝和轧制负荷闭环控制提供了全部需要的功能；包括利用来自规程计算机信息对钢板间和各个道次间辊缝的设定，以及轧制中尺寸误差的动态修正功能。

液压控制是利用新的轧辊负荷油缸和设备提供数字位置反馈信号的数字位置传感器以及用来进行负荷测量的压力传感器执行的。

装在轧机牌坊上的延伸仪还可提供轧制负荷作为备用。

有两种方法用于现有压下螺丝闭环位置控制。

第一个方法，长行程绝对位置传感器装在每个压下螺丝中心一下：第二个方法，解析仪齿轮箱装在每个压下螺丝驱动电机涡轮上。

主要特点：压下螺丝位置控制环路液压位置和负荷控制环路轧机弹跳补偿用测量仪控制采用轧出侧r射线测厚仪进行“厚度误差修正”（只用于最后道次）。

带彩色监视器（In Touch MMI）和常规键盘的操作者控制站。

带Borland Paradox 数据库的数据处理PC。

自动调零和轧机弹跳校验。

带In Touch MMI的工程师接口PC机。

带有测厚仪，用来装载每块钢板设定信息的串行接口。

带有泵装置PLC的控制接口AGC系统的目标就是用控轧和非控轧工艺经过数个道次产生出有处于严格公差范围的钢板。

系统的组成AGC系统控制柜这是个双室柜，内有液压AGC系统用中央处理设备。

包括以下主要分系统：单机架控制器（SSC）：这是个VME分机架为基础的分系统，包括各种处理器和接口模块。

DDC处理器根据AGC处理器提供有设定值和动态参考值进行液压油缸的闭环控制。

AGC/ LAN处理器经过液压油缸和压下螺丝进行轧制负荷和辊缝的自动闭环控轧。

此处理器利用来自规程计算机信息设定钢板间/道次间的辊缝，还可在轧制过程中修正厚度误差。

提供了各种操作者选择控轧方式，包括有测厚仪或没有测厚仪的负荷控制、位置控制，和厚度误差反馈。

该处理器还处理轧机弹跳校验和负荷调零。

AGC/LAN 处理器还可经过局部区域网络（LAN）提供SSC分系统、系统文件服务站和所有外围主机之间的以太网络和英特网络间的连接。

AGC厚度控制系统1.前言现代化的铝带产品及钢带产品对尺寸公差要求越来越高，因此许多轧制设备都要求配备有先进的带材厚度控制系统，我公司的HAGC全数字液压控制系统，控制平稳、精度高、抗干扰能力强。

2.厚控系统所需控制变量及其相互关系任何有效控制方案的设计必须基于对所控制的工艺的彻底理解。

厚度控制也不例外，研究某些潜在的工艺因素是非常重要的。

冷轧机的轧制过程中，有三种可调节的参数，会影响铝带的轧制厚度：开卷张力、工作辊位置（轧制力）及轧机速度。

厚度控制方案设计中的一个关键因素是这些参数在以下方面的有效性和适用性：对厚度的影响（敏感度）、动态控制能力、控制范围、边缘效应，第一个因素—敏感度是最重要的，因为对某一参数，其必须对于厚度有显著的作用，才可能被考虑对控制目的的有效性。

轧制力、张力和速度对轧制厚度的灵敏度构成了一厚度函数。

冷轧机出口板带厚度的控制是通过开卷张力、工作辊位置及轧机速度联合实现的。

LIGHT FOIL HEAVY FOILLIGHT SHEET SHEET PLATE12μm50μm125μm500μm5mm7.5mmAPC(M-AGC)速度AGC(S-AGC)张力AGC(T-AGC)压力AGC(P-AGC)Influence of ControlLarge Medium SmallSpeedEntry TensionRolling Force(Position,Load) 5050.50.050.0053.控制系统控制系统我们选用SIEMENS最新推出的FM458 CPU功能模板，它架构于S7-400内，可以在享用SIEMENS高性能的S7-400 PLC系统同时，还具有更高等级的SIMADYN D实时性能。

另外结合两种FM458的扩展板EXM448、EXM438。

FM458可以执行多种高动态响应的应用。

例如:✧力矩、速度、位置闭环控制。

✧高动态响应的液压驱动。

3.1.系统特点✧高性能：由于FM458是基于SIMADYN D高性能CPU－PM6的板子，所以它具有和PM6相同的特点。