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淺談軋機AGC及伺服控制系統的應用

淺談軋機AGC及伺服控制系統的應用

2009/6/9 9:46:00

關鍵詞:AGC、伺服閥、609所放大板
       隨著科學技術的發展和國民生產總值的提高,對高精度度銅板帶的需求越來越多,產品精度越來越高,普通軋機生產出來的銅板帶已經不能滿足需要,所以液壓AGC軋機應用越來越廣泛,液壓軋機是一個非常復雜的多變量系統,影響產品精度的因素相當多,而且各變量之間存在著耦合關系,即使在恒輥縫軋制的情況下,由于軋制速度、彎輥力、帶材入口厚度、冷卻、調偏量的變化,也會使得出口厚度目標值發生偏差。傳統的做法是使用厚度監控來校正這些偏差,但由于厚度監控周期不可能很快,因此,會不可避免地降低了控制精度,尤其對于高速、薄帶軋機。軋機數學模型決定了軋機輥縫、軋制力、彎輥力、軋制速度、軋制力矩、冷卻等參數之間的關系,在實際控制過程中,適時、適量的調整及補償,可以減少上述偏差的出現,進而提高控制精度。

一、液壓AGC軋機對帶材厚度控制主要控制方法用:
1. 輥縫控制。輥縫控制是AGC控制的基本內環,它與其他AGC模式一起使用。輥縫位置的檢測有若干種選擇,位移傳感器可安裝在軋機壓上油缸上、軋機彎輥油缸內或專門設計的檢測支座上。在軋機的操作側和傳動分別有兩個或兩組傳感器獲取位置反饋信號,然后把這兩個信號加以平均產生一個代表中央位置的信號,這個平均值和一個輥縫給定信號相比較,用兩者的差值來驅動伺服閥,調整壓上油缸使差值趨于零。
 2. 壓力控制。壓力控制是AGC控制的第二個基本內環,它也需與其他AGC模式一起使用。安裝于壓上油缸上的壓力傳感器檢測油缸內的壓力,經轉換得到軋機軋制力反饋信號,這個信號和一個壓力給定信號相比較,用兩者的差值來驅動伺服閥,調整壓上油缸使差值趨于零。壓力控制主要用于壓力-張力速度AGC控制、軋機預壓靠調零、軋機調試及故障診斷。
3. 壓力AGC控制(GMTR)。這種控制也被稱為液壓軋機的可變剛性。壓力AGC控制可以有效地增加軋機剛性,使軋機的等效剛性遠大于軋機的自然剛性。在軋制過程中,控制系統分別檢測軋機操作側和傳動側的軋制壓力,根據軋機的剛性曲線,計算出軋制力所引起的機架拉伸,相對于預計機架拉伸的任何變化被送入輥縫控制環進行動態補償。如果上述變化被完全補償,即100%補償,則軋機將呈現一無限大剛性,軋輥輥縫將不受來料厚度和硬度的影響,可以產生恒定的出口厚度。但是,100%軋機剛性補償會使支承輥偏心完全反映在帶材上,同時系統極不穩定,影響軋制精度,實際工作中,補償的百分比需要調整以獲得最佳的軋機性能。
 4. 支承輥偏心補償。在軋制0.1~0.2 mm以上帶材,使用;輥縫控制時有效。采用快速傅立葉變換尋找上、下支承輥偏心的分布情況,在實際控制時對偏心進行補償。
 5. 厚度監控。通過出口側測厚儀檢測軋機出口側帶材的厚度偏差,控制軋輥輥縫或軋制壓力,使厚度偏差趨于零。厚度監控可以消除因熱膨脹、軋制速度等對出口厚度的影響,
 6. 厚度預控。通過入口側測厚儀檢測軋機入口側帶材厚度,存入一先入先出的厚度鏈表中,經過延時,根據所存厚度值控制軋輥輥縫或軋制壓力,使軋機出口側帶材的厚度偏差減小。延時的時間決定于入口測厚儀至軋輥中心線的距離和軋材的線速度。消除入口厚度變化和入口帶材硬度變化的影響。
 7. 秒流量控制。根據流量恒定原理,單位時間內進入軋機的帶材體積應等于軋機出口帶材的體積,因此,可通過測量軋機入口、出口速度和入口厚度計算出軋機出口厚度,這一計算厚度與設定厚度的偏差用于控制軋輥輥縫或軋制壓力,同時,用出口測厚儀測得的帶材實際厚度偏差對上述控制進行校正。
 8. 張力/速度AGC。張力AGC是通過調整軋機的入口張力,使軋機出口側帶材的厚度偏差趨于零。速度AGC是通過調整軋機的卷取速度,使軋機出口側帶材的厚度偏差趨于零。壓力、張力、速度控制的最有效范圍如下: 壓力控制 0.18~0.09㎜ 張力控制 0.09~0.025㎜ 速度控制 0.025㎜以下
9.多級AGC。設置有兩級控制器進行AGC控制,第一級控制器根據口厚度偏差進行控制,當第一級的被控參數超過預設定的極限值時,啟動第二級控制器,同時調整第一、第二級的被控參數,直至第一級的被控參數返回到極限值以內。有四種基本控制模式:壓力/張力、張力/壓力、速度/張力、張力/速度。

二、液壓AGC及其主要優點: 
 1)慣性小、反應快、截止頻率高,系統對外來干擾跟隨性好,調節精度高。 
 2)由于系統響應快,因此對軋輥偏心引起的輥縫發生高頻周期變化的干擾能進行有效清除。 
 3)可實現軋機剛度系數調節,可依據不同的軋制條件選擇不同的剛度系數獲得更高的成品質量。 

三、液壓AGC的分類:
      依據構成AGC系統兩個基本環節即測量厚度偏差的方法和調節方式的不同,通常AGC可分為如下幾種: 
 1)厚度AGC(h-A GC)亦稱反饋AGC,利用測厚儀直接測量軋制后帶鋼厚度偏差δh,調節軋機輥縫。
  2)壓力AGC(P-A GC),利用壓力p間接測量帶鋼厚度偏差調節軋機輥縫。
  3)連軋AGC(σ-A GC),冷連軋機用張力σ間接測量帶鋼厚度偏差,調節軋機輥縫。

四、項目介紹

       我們公司為了提升產品檔次,擴大生產規模,于2006年開工建設年產10000噸較高精度銅板帶項目,其主要設備粗、中、精軋機均選擇液壓AGC控制系統。其壓力檢測元件選用進口UCC公司的壓力傳感器,位置檢測元件選用日本SONY公司的MD-20磁尺,中、精軋機選用德國VOLLMER公司接觸式測厚儀,伺服閥和放大板選用609所,我有幸參與此項目的建設,下面針對609所的伺服閥放大板的調試和使用做簡單介紹:
1、簡介:
      MKZ801.14 是為中國航空工業第 609 研究所生產的伺服閥配套的放大器。該放大器采用了多項先進技術,控制精度高,可靠性好。可適用于多種伺服控制系統。該放大器是  MKZ801.14 的升級版。
    伺服閥是一種通過改變輸入信號,連續、成比例的控制流量和壓力的液壓控制閥。根據輸入信號的方式不同,分為電液伺服閥和機液伺服閥。
      電液伺服閥既是電液轉換元件,又是功率放大元件,它的作用是將小功率的電信號輸入轉換為大功率的液壓能(壓力和流量)輸出,實現執行元件的位移、速度、加速度及力控制。
2、609所伺服放大板的調試步驟:
        伺服控制系統作為執行系統,在整個AGC控制中起著舉足輕重的作用,所以對伺服放大板的調整起著很大的作用:
1)我們使用的放大板型號為MKZ801B、14-1-40,其輸出最大電流為40mA,所以我們在調整前首先確認伺服閥的參數,其線圈電阻和工作電流等參數,比如線圈電阻為200歐姆,工作電流最大為20 mA,因為在調整過程中有可能有最大電流輸出的可能。所以在調整是將伺服閥線圈接線拆下(對應12、14端子),外接一個與伺服閥阻值相近的電阻。
2)確認跳線開關JP1短接情況,具體為1-2短接時為正輸入電壓正輸出電流;2-3短接時為正輸入電壓負輸出電流,我們公司使用的為JP1跳線1和2短接方式
3)確認撥碼開關S1的位置狀態,1位高為電壓輸入、2位高為4-20 mA輸入、3位高為反饋輸入1、4位高為反饋輸入2,我們現在使用的為1位是高位,另外3位是低位
4)以上確認好后,確認工作電壓的接入情況具體為
     (a)1號端子接DC5V+,2號端子接DC5V-;
     (b)5號端子接+15V,6號端子接-15V,7號端子接GND;
     (c)如果不將伺服閥電流表接入,12和13端子則用短接線將此兩端子短接;
     (d)在7和9端子接入一個0-10V可調的電壓,具體可用一個電位器接入5端子和7端子,中間抽頭接入9端子,即可調0-10V電壓輸入;
 5)以上工作完成檢查無誤后,即可開始調整放大板
     (a)  通電檢查D1、D2、D5指示燈點亮
     (b) 在輸入端子7-9無輸出(0V)時測量12與14端子的電壓情況,與所接電阻算出輸出電流是否為0mA,或者接入閥電流表,看電流是否為0mA,如果不是,則調整RP4電位器,將其調接為0mA即可
     (c) 加大輸入電壓(7-9端子之間)加到2.5V時,測量12和14端子之間電壓換算成電流是否在3.75mA左右,或者閥電流表顯示3.75mA左右,如果有偏差,則調節RP2電位器,直到為目標值為止
     (d)將輸入電壓(7-9端子之間)調到-2.5V時,測量12和14端子之間電壓換算成電流是否在-3.75mA左右,或者閥電流表顯示-3.75mA左右,如果偏差大,則調節RP2電位器,;
     (e) 重復5.3、5.4步驟,直到正負輸出相對平衡為止
(f)加大輸入電壓(7-9端子之間)加到10V時,測量12和14端子之間電壓換算成電流是否在15mA左右,或者閥電流表顯示15mA左右,如果偏差較大,則調節RP2電位器;
(g)重復5.3、5.4、5.5、5.6步驟,直到輸出與輸入之間關系相對平衡為止,即輸入-10V——10V,輸出-15mA——15mA為止。
      在整個調整過程中,要心細認<

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