冷带轧机高精度液压厚度自动控制液压AGC系统关键技术及应用

液压AGC控制技术的分析与应用摘要:综述板带轧钢厚度控制技术的发展和产生厚差的原因(主要有:温度、轧制力等)。

着重介绍了液压厚度自动控制的概念、原理、应用等。

关键词:液压AGC；原理；应用第一章液压AGC概念与原理1.1 液压AGC的概念厚度自动控制是通过测厚仪或传感器(如辊缝仪和压头等)对带钢实际轧出厚度进行连续地测量(或估算)，并根据实测值与给定值相比较后的偏差信号，借助于控制回路和装置或计算机的功能程序，改变压下位置、轧制压力、张力、轧制速度等，把厚度控制在允许偏差范围之内的方法。

特制品的厚度自动控制在一定尺寸范围内的系统称为厚度自动控制系统，简称为AGC。

液压AGC就是借助于轧机的液压系统，通过液压伺服阀调节液压缸的油量和压力来控制轧辊的位置，对带钢进行厚度自动控制的系统。

1.2板带轧钢产生厚差的原因带钢厚度精度可分为一批同规格带钢的厚度异板差和每一条带钢的厚度同板差。

为此可将厚度精度分解为带钢头部厚度命中率和带钢全长厚度偏差。

从厚差分布特征来看，产生厚差的原因有以下几种: (1)头尾温差，这主要是由于粗轧末出口速度一般比精轧机入口速度要高，因而造成了带钢头部和尾部在空气中停留时间的不同。

( 2)加热炉内导轨在钢胚表面造成的低温段称为水印，由于此段温度变化率大，厚度变动比较“陡”。

(3)活套起套过猛，对带钢产生冲击，使颈部厚度变薄。

( 4 )咬钢时，由于速度设定不协调加上动态速降造成钢套过大，起套并投入高速控制后由于纠偏过快造成带钢拉钢，这一松一紧使厚度减薄，宽度拉窄。

(5)温度波动造成轧制力以及厚度波动。

(6)油膜轴承的油膜厚度发生变化使实际辊缝变化，从而影响轧件厚度。

(7)轧辊偏心将直接使实际辊缝产生高频周期变化。

为了克服或减轻这些干扰因素对成品厚度的影响，除了改进AGC 系统的结构外，还可以将它与各种先进的智能算法相结合，以提高其精度。

1.3液压AGC基本原理1.3.1液压AGC 的设备及其与工作液压AGC技术是将机械、液压、自动控制以及轧制工艺等专业紧密联系在一起的综合先进技术。

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。

AGC控制系统的原理数学模型及应用综述摘要：本文介绍了AGC在上生产过程中的控制原理，AGC的分类及数学模型，AGC控制系统在生产中的应用和AGC控制技术的发展过程及趋势。

关键词：AGC；控制原理；数学模型；监控1 概述AGC是Automatic Gauge Control System的简称，即所谓的轧机自动厚度控制系统。

是轧机自动化系统中不可缺少的一部分，它控制金属带材厚度精度，使金属带材厚差在限定的标准内，提高金属带材的成品率。

AGC系统的作用有两个：一是辊缝的计算，二是根据产品尺寸结合机架的形变量来调整实际的辊缝值，使之轧制的产品尺寸符合既定要求[1]。

1.1 我国厚度控制技术的发展概况目前我国已经应用的厚度控制系统，可大致分为3种基本类型[2]。

(1) 用测厚仪信号反馈控制轧机压下或轧机入口侧带钢张力的AGC(Automatic Gauge Control)系统。

上个世纪70年代，厚度控制系统大多是这类系统，而且是模拟线路。

按轧机出口侧测厚仪测出的带钢实际偏差信号反馈控制，大偏差或被轧带钢厚度大于0.4mm时，按偏差信号大小去移动压下位置，改变辊缝间距，以减小厚度偏差，即所谓粗调;在小偏差或被轧带钢厚度小于0.4mm时，则调节轧机入口侧带钢张力，进一步减小厚度偏差，即所谓精调。

我国早期的AGC系统调节压下装置的执行机构是电动的，因电动压下响应慢和非线性的缺点，逐渐被液压压下机构代替睁[3]。

(2) 采用前馈控制和测厚仪信号反馈控制轧机压下或轧机入口侧带钢张力的AGC系统。

将上述AGC系统数字化，并增加前馈控制回路就构成这类AGC系统。

前馈控制是当轧机入口侧有厚度偏差的带钢进入轧辊时，立即调节被控机架压下位置，将入口带钢厚度偏差消除的一种控制策略。

方法是将轧机入口侧测厚仪至轧辊中心的距离分成若干整数段，把经过入口侧测厚仪的每段带钢厚度顺序存入移位寄存器中，寄存器按FIFO方式工作，当寄存器输出的带钢段进入轧辊时，系统按该段厚度偏差值调整压下，以消除进入轧机的带钢厚度偏差。

采用先进AGC系统的可逆四辊冷轧机控制系统可逆四辊冷轧机是一种用于金属材料制作的设备，通常用于轧制薄板和薄带，例如不锈钢、铝、铜等材料。

为了提高生产效率和产品质量，现代的可逆四辊冷轧机通常采用先进的AGC系统进行控制。

AGC是自动板形控制的缩写，它能够实现对轧机的自动调整，以确保产品的准确尺寸和质量。

本文将介绍采用先进AGC系统的可逆四辊冷轧机控制系统的特点、优势和应用。

一、AGC系统的特点1. 自动控制：AGC系统能够根据生产需求和材料特性，自动调整轧辊的位置，使得轧制产品的厚度和平整度达到设计要求。

2. 高精度：AGC系统具有高精度的控制能力，能够实现对轧机的微小调整，保证产品的尺寸和表面质量达到客户要求。

3. 高效能：AGC系统能够快速响应生产需求的变化，提高轧机的生产效率和性能。

4. 可编程性：AGC系统具有灵活的编程能力，能够根据不同的产品要求进行调整，实现生产的多样化和个性化。

3. 减少生产成本：AGC系统能够降低材料损耗和能耗，减少人工干预，降低生产成本。

4. 提高工作环境：AGC系统能够减少人工干预，提高生产的自动化程度，改善工作环境。

5. 提高设备可靠性：AGC系统能够实现对轧机的精确控制，减少设备的运行故障，提高设备的可靠性和稳定性。

AGC系统广泛应用于不同类型的可逆四辊冷轧机，例如不锈钢轧机、铝合金轧机、铜合金轧机等。

它适用于不同类型的金属材料，具有不同的厚度和宽度要求的产品。

AGC系统还可以应用于不同的生产工艺和工艺参数，例如冷轧、热轧、精轧等。

AGC系统还可以与其他自动控制系统结合使用，例如负荷控制系统、温度控制系统等，实现对轧机的全面控制和优化。

通过对轧机控制系统的不断改进和优化，可以提高生产效率、节约能源、降低成本，满足不同客户的产品需求。

采用先进AGC系统的可逆四辊冷轧机控制系统具有自动控制、高精度、高效能和可编程性等特点，能够优化产品质量、提高生产效率、降低生产成本、改善工作环境和提高设备可靠性。

第34卷 第5期2010年9月冶金自动化M etall u rg ica l I ndustry Auto m ati o nV o.l34 N o.5Sep.2010综述与评论鞍钢冷连轧机AGC系统的分析及应用(上)丁志宇1,柳 军1,高 毅1,杨 明2(1 鞍山钢铁股份有限公司冷轧厂,辽宁鞍山114021;2 鞍山钢铁股份有限公司)摘要:简要介绍鞍山钢铁股份有限公司冷轧厂4套冷连轧机自动厚度控制系统(AGC)的基本原理和仪表配置,详细描述了前馈AGC、监控AGC、秒流量AGC等各种AGC控制方式的计算公式和控制作用,并结合鞍钢冷连轧机的实际应用,从不同角度对不同时期的AGC算法进行定性和定量的综合分析比较,并通过分析粗调AGC和精调AGC的控制策略,得出高级秒流量AGC可以获得更高的厚度精度,以及综合考虑带钢厚度和带钢板形因素后,平整模式C是轧制一般钢种的最佳选择的结论。

关键词:冷连轧机;自动厚度控制;控制策略中图分类号:TG334 9 文献标志码:B 文章编号:1000 7059(2010)05 0005 04Ana l ysis and i ndustrial practice of the AGC syste m of continuous col dstri p m ill at Ansteel G roup(A)D I N G Zh i yu1,LI U Jun1,GAO Y i1,YANG M ing2(1 Co l d S trip P lant o f A ngang Stee l Co m pany L i m ited,A nshan114021,Ch i na;2 A ngang Stee l Co m pany L i m ited)Abstract:A brief i n troduction to the control princ i p l e and the senso rs confi g uration of auto m ati c gauge con tro l syste m s for the four sets of conti n uous cold stri p m ills at Ansteel is g iven a t t h e beg inning of th is paper,w hich is then fo ll o wed by deta iled descriptions on t h e contr o l functions and the for m ulas of various AGC a l g orithm s,i n c l u d i n g feed fo r w ard AGC,m on itoring AGC and m ass flo w AGC.Qua lita ti v e and quantitati v e co m parisons bet w een the differentAGC a l g orithm s are carried out and ana l y zed on the basis o f t h e ir practical perfor m ance i n the Ansteel s cases.The analysis on the contr o l strateg ies of coarse AGC and fine AGC sho w s that the AdvancedM ass Flo w AGC can ach ieve h i g her thickness ac curacy.It is also conc l u ded that the sk i n passm ode C is t h e m ost appropriate ro lli n g m ode for co mm on stee l grade strip pr oducti o n at Anstee lwhen bo th of stri p th ickness and shape are taking i n to account for the contro l purposes.K ey w ords:continuous co l d stri p m il;l auto m atic contro l syste m;contr o l strategy厚度控制是冷连轧机质量控制的主要方面之一。

一、液压AGC自动厚度控制系统简介液压AGC自动厚度控制系统是现代化轧机提高轧制精度必不可少的技术装备，是生产厂家在未来激烈市场竞争中取得优势的重要保证。

公司致力于液压AGC成套技术与装备的研发、推广。

公司建立了多学科相配套的AGC专业体系，可以集液压AGC自动厚度控制系统的设计、开发、制造、安装、调试于一体，为用户提供优质服务。

目前为止,本公司所推出的液压AGC自动厚度控制系统已经应用在国内外上百条冷轧、热轧带钢生产线上，完全可以满足带钢产品厚度的精确控制。

为了保证带钢产品的厚度精度和良好板型，本系统具有液压压下辊缝控制（AGC）、恒轧制压力控制（AFC）、测厚仪监控，对薄规格产品还可采用张力厚度控制等功能。

本系统工作可靠、操作方便、自我保护功能完备，并具有轧制工艺数据库，在轧制不同规格的带材时，只需要调出相应的轧制工艺即可在每次开始轧制以前设置轧制状态。

应用该系统后，冷轧带钢的厚控精度可以达到：0.15±0.003mm、0.3±0.006mm（纵向厚度偏差）二、系统主要控制功能1、辊缝位置闭环控制(APC)；2、带钢厚度闭环控制(监控AGC、张力AGC、秒流量AGC、予控AGC)；3、辊缝压靠压力设定及辊缝拨零操作；4、轧辊两侧压/抬同步控制；5、辊缝差设定与钢带纠偏控制；6、轧制力设定与报警；7、各项轧制工艺参数的采集、记录、显示和打印为轧制规程的优化提供参数。

三、主要技术性能指标1、辊缝(厚度)设定精度优于0.001mm2、带材厚度控制精度：±1.5～3%h(带钢厚度)本指标与测厚仪以及来料和轧机精度水平有关。

3、系统响应时间： 30-50 ms四、主要设备介绍1、液压泵站液压泵站主要由主液压泵、蓄能器、油箱，司服阀组，减压稳压阀组、循环过滤机构等组成。

2、压下油缸压下油缸采用优质锻造合金钢制作，经过三次无损探伤，以保证缸体的质量；结构采用特殊设计，油封采用进口产品；装有高分辨率的位移传感器以检测油缸的位移。

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。

板带轧机AGC控制技术2.液压AGC厚度控制系统液压AGC（自动厚度控制）系统是提高宽带热连轧板厚精度，控制板形，提高带材合格率的重要技术，AGC系统的动态品质、静态品质的好坏直接影响系统的稳定性，响应的快速性和控制精度。

板带轧机液压AGC系统主要功能是实现压下位置自动控制(液压APC)及板厚自动控制(液压AGC)。

正是由于液压AGC系统响应的快速性，控制的精确性，使得越来越多的宽带生产线采用。

莱钢1500mm宽带热连轧生产线实践证明液压AGC系统通过提高整套轧机控制水平，使得产品质量大幅度提高。

液压AGC控制响应时间40ms，响应频率1 5Hz，使板带纵向厚差控制在范围内，促使莱钢板带产品质量达到世界水平。

2.1 AGC的组成2.1.1工艺原理液压压下装置一般由位移传感器，液压缸和电液伺服阀等所组成，如图1所示。

系统通过电液伺服阀对液压缸的流量和压力的调节来控制液压缸上、下移动的行程来调节轧辊辊缝值。

液压AGC系统通过测厚仪、位移传感器和压力传感器等对相应参数的连续测量，连续调整压下缸位移、轧制压力等，从而控制板带材的厚差。

一个完整的液压伺服控制厚度自动控制系统的主要设备由计算机、检测元件为主的控制装置和以一套液压缸(每侧一个)为主的执行机构组成。

检测元件主要有：测厚仪、测压仪(每侧一个)以及安装在液压缸上的四个位置传感器(每个液压缸两个)和两个压力传感器(每个液压缸一个)。

2.1.2液压AGC阀台图2 液压AGC阀台示意液压AGC阀台原理示意如图2所示。

（1）阀站下方P口连通液压站的系统供油油路，用于为液压AGC系统提供液压动力，T口连通液压站油箱，用于回油。

（2）阀站右方的P口，T口，X口用于检修或排查故障时检测阀站内系统供油压力P 以及伺服阀控制油路X是否正常。

（3）阀站上方A口连通液压AGC液压缸无杆腔，B口连通液压AGC液压缸的有杆腔。

（4）过滤器对阀站内的P油路和X油路中的杂质进行过滤，如果过滤器DPS1堵塞，将发出故障信号，应及时更换。

冷连轧机自动厚度控制的调节随着冷连轧机速度和质量要求的不断提高，冷连轧机上都装设了冶金机械设备自动厚度控制装置(简称AGC系统）。

自动厚度控制是通过测厚仪或传感器对带钢实际厚度进行连续地测量，并根据实测值与给定值比较得出的偏差信号，借助检测控制回路和装置或计算机功能程序，改变压下位置、张力或轧制速度，把厚度控制在允许偏差范围内的调节方法。

AGC系统是由许多直接或间接影响轧件厚度的系统构成的。

为了消除各种原因造成的厚差，可采用各种不同的厚度调节方案和措施，具体有如下几种厚度控制方式：(1)轧辊压下控制方式。

调节压下是厚度控制最主要的方式，常用来消除由于轧件和工艺方面的原因影响轧制压力而造成的厚差。

调节压下控制方法包括采用测厚仪直接反馈式、厚度计式、前馈式、秒流量法液压式等自动厚度控制系统。

(2)轧制张力控制方式。

调节张力控制是指利用前、后张力的变化来改变轧件塑性变形线的斜率，以控制厚度。

但目前在冷轧厚度控制时不单独应用此法，往往采用调节压下与调节张力互相配合的联合方法。

(3)轧制速度控制方式。

轧制速度的变化可影响张力和摩擦系数等因素的变化，故可通过调速来调张力，从而改变厚度。

冷连轧生产是一个复杂的多变量非线性控制过程，各种因素的干扰都会对冶金机械设备带钢的厚度精度造成影响。

造成冷轧成品厚差的原因有以下三类。

(1)由热轧钢卷(来料)带来的扰动，属于这类的有：1)热轧卷带厚不匀，这是由于热轧设定模型及AGC控制不良造成的（来料厚度波动）；2)热轧卷硬度（变形阻力）不匀，这是由于热轧终轧及卷取温度控制不良造成的（来料硬度波动）；其中，来料厚差将随着冷轧厚度控制而逐架或逐道次变小；但来料硬度波动却具有重发性，即硬度较大（或较小）的该段带钢进入每一机架都将产生新的厚差。

(2)冷连轧机本身的扰动，属于这类的有：1)不同速度和压力条件下，油膜轴承的油膜厚度不同（特别是加、减速时油膜厚度的变化）；2)轧辊椭圆度（轧辊偏心，为一高频扰动）；3)冶金机械设备轧辊热膨胀和轧辊磨损。

板带材厚度精度是板带材产品的两大质量指标之一。

厚度自动控制简称为AGC(Automatic Gauge Control)，是现代化冷轧薄板生产中实现高精度轧制的重要手段。

目前随着轧制理论、控制理论和人工智能理论的发展，以及他们在轧制工程中的应用，使得板带产品的厚度精度与板形指标有了很大程度的提高。

然而，对单机架可逆式冷带轧机采用专门的控制技术，用以实现对板带材的高精度控制，仍是板厚控制领域研究的热点问题之一。

一、系统原理图参考相关资料，可确定该型号轧机的液压系统。

该液压系统主要控制元件包括伺服液压缸、伺服阀以及位置传感器和压力传感器。

注：为提高系统的可靠性，每一个伺服缸控制回路引入了两个伺服阀，一备一用。

伺服缸的尺寸为ø570mm /480mm X 150mm(缸内径/活塞杆直径X 行程)，其最大工作压力为25Mpa,最大运动速度为3mm/s。

伺服阀采用先导级电液伺服阀，可选额定流量为：35L/min(额定压力10bar 时)，90L/min (额定压力70bar),最大控制压力为5080psi(350bar),响应时间8~18ms;系统油液控制精度为NAS5 级。

二、轧机位置控制（AGC）系统如下该轧机液压压力系统主要由TCS 系统、液压控制器、伺服阀控制器、伺服阀、液压油缸、位移传感器等6 部份组成。

以下是液压压力伺服系统的控制图：液压AGC 位置控制方式控制框图三、AGC 系统的控制原理与计算方法1 ．模型调节原理AGC 的调节过程，实际上是解决外界扰动（坯料厚度和硬度差等）、调节量（辊缝）和目标量（厚度）等之间的相互影响关系的过程。

外界扰动影响压制力，调节辊缝也引起轧制力的变化。

因此，当轧件头部锁定之后，第一次测得的轧制力差⊿p肯定是由外界扰动引起的，就可用⊿p1=⊿pd 计算出当时的辊缝调节量⊿s;第二次，第三次…，第n 次的压力测量值，不仅包含了外界扰动因素的影响(⊿pd），而且包含辊缝调节引起的轧制力变化量(⊿p1）。