无延伸率检测状态下平整机轧制力控制装置及其方法

摘要

无延伸率检测状态下平整机轧制力控制装置及其方法，属于冷轧带钢生产技术领域。本发明在研究平整机延伸率控制原理的基础上，通过优化改善平整机轧制力控制程序，缓解了平整机低速运行、无延伸率检测状态下，因无合理的轧制力设定值导致延伸率跳变的问题。其核心思想是适当保存并应用平整机轧制力实际设定值，达到优化轧制力优化控制进而缓解平整机在起停车过程中轧制力突跳问题的目的；并通过大量数据分析优化控制程序内部参数设置，并新增人机界面功能来完善其控制。该方法的优点在于：操作工通过简单的操作选择，即可减少协议品、残次品数量，避免“重卷机组”二次作业，能有效提高生产效率，降低能耗，具有良好的经济效益和推广价值。

说明书

技术领域

本发明属于冷轧带钢生产技术领域，通过优化平整机在无延伸率检测状态的轧制力设定 值，缓解平整机起停车过程中的延伸率跳变问题，减少带钢的残次品，可广泛应用于冷轧带 钢生产平整机系统。

背景技术

连退线生产过程中，平整机会根据出口工艺需求进行起停操作或降速运行。在平整机从 停车状态到运行状态(速度大于等于30m/min)过渡时或低速运行(速度小于30m/min)，轧制 力控制系统无法给出合理的轧制力设定值。于是系统便将二级给定值或手动设定值作为基准 值，这样每次平整机起停车时，轧制力会从实际轧制力突然跳跃到基准值，由于两者差别较 大，存在严重突跳现象。轧制力突跳问题导致控制期间产品实际延伸率与设定延伸率偏差太 大，延伸率偏差最大达到200％，进而延伸率调整到目标值的过渡时间较长，与此同时造成调 节过程产出的带钢板型较差。通常每次起停车会造成约20米的残次或废品，直接影响到带钢 质量。造成的残次品需要到重卷机组进行二次生产，造成产能降低、能耗增大，直接影响到 生产效率和经济效益。因此在平整机低速运行状态生产无法给定延伸率的情况下，对轧制力 控制进行优化是带钢生产线长期渴望解决的现实问题。

发明内容

本发明的目的在于通过对平整机在无延伸率检测状态的轧制力控制进行优化，缓解轧制 力突跳问题导致控制期间产品实际延伸率与设定延伸率偏差，降低带钢延伸率的波动范围及 延伸率偏差超过10％的带钢长度。

连退线平整机延伸率的控制方式有轧制力控制、轧制力和张力控制、秒流量控制三种模 式，生产通常使用的是轧制力控制模式。通过轧制力控制模式控制延伸率的原理是：延伸率 通过轧制力进行控制，利用平整机前7#张紧辊主辊速度与平整机后8#张紧辊主辊的速度差计 算出实际延伸率，再根据实际延伸率与设定延伸率的偏差对轧制力的设定值进行调整。根据 上述原理平整机轧制力的设定值由两部分组成，一是平整机轧制力的手动设定值或二级设定 值，即设定部分；二是根据实际延伸率与设定延伸率的偏差所调整的轧制力，即调整部分， 两部分共同构成平整机轧制力的实际设定值。无延伸率检测状态平整机轧制力控制优化，就 是从平整机轧制力设定值的设定部分入手研究，在平整机起车速度小于30m/min时给出合理 的轧制力设定值。于是程序设计在平整机停车期间平整机速度为30m/min时储存平整机轧制 力实际值，在平整机起车期间速度小于30m/min时，将储存的轧制力作为轧制力手动设定值， 并适时对轧制力的手动设定值与实际设定值进行对比分析进而做出进一步调整。

本发明与平整机轧制力优化前相比，缓解平整机起停车过程中轧制力突跳问题，降低带 钢延伸率的波动范围，降低延伸率偏差超过10％的带钢长度。实际应用中对人机控制界面进 行编辑修改，新增“执行优化操作按钮”，相应执行轧制力优化控制程序。

无延伸率检测状态下平整机轧制力控制装置，控制装置包括PLC系统1、人机控制界面 9、工程师站8、OBT光电转换器10、交换机11、7#张紧辊变频器6、8#张紧辊变频器7；

所述的PLC系统1中包括SPM-PLC模块2、FM458功能模块3、DP通讯模块4、以太 网通讯模块5。

7#张紧辊变频器6、8#张紧辊变频器7通过OBT光电转换器10、DP线12与DP通讯模 块4建立DP通讯连接；工程师站8通过第二以太网线14、人机控制界面9通过第三以太网 线15与交换机11、第一以太网13、以太网通讯模块5建立以太网通讯连接；

具体见附图1平整机轧制力网络控制图。

在人机控制界面9中设置执行优化操作按钮，用于在平整机停车、起车前激活按钮执行 优化程序。将“执行优化操作按钮”处于激活状态为条件1。

在工程师站8中，降速期间平整机速度为30m/min时作为触发命令，采集这时的平整机 轧制力实际值。在下次起车期间速度小于30m/min时，将储存的轧制力设定值给到轧制力的 手动设定值中。将平整机速度降速至30m/min定义为条件2；将平整机起车速度小于30m/min 定义为条件3。

为避免突变问题，在平整机速度大于30m/min时，实际设定值大于手动设定值的2.4倍 时，程序在每个扫描周期内手动设定值自动调增100N。将平整机速度大于30m/min且实际 设定值大于手动设定值的2.4倍定义为条件4。

当条件1满足，执行优化操作按钮激活，开始执行优化程序；

当条件1满足，条件2满足，存储此时平整机速度为30m/min时的轧制力实际值；

当条件1满足，条件3满足，将存储的轧制力实际值下作为轧制力手动设定值；

当条件1满足，条件4满足，程序在每个扫描周期内手动设定值自动调增100N。

无延伸率检测状态下平整机轧制力控制方法，具体步骤如下：

步骤一、在人机控制界面中设置执行优化操作按钮，将“执行优化操作按钮”处于激活 状态为条件1。

步骤二、在降速期间平整机速度为30m/min时作为触发命令，采集这时的平整机轧制力 实际值；在下次起车期间速度小于30m/min时，将储存的轧制力设定值给到轧制力的手动设 定值中。将平整机速度降速至30m/min定义为条件2；将平整机起车速度小于30m/min定义 为条件3。

为避免突变问题，在平整机速度大于30m/min时，实际设定值大于手动设定值的2.4倍 时，程序在每个扫描周期内手动设定值自动调增100N。将平整机速度大于30m/min且实际 设定值大于手动设定值的2.4倍定义为条件4。

步骤三、

当条件1满足，执行优化操作按钮激活，开始执行优化程序；

当条件1满足，条件2满足，存储此时平整机速度为30m/min时的轧制力实际值；

当条件1满足，条件3满足，将存储的轧制力实际值下作为轧制力手动设定值；

当条件1满足，条件4满足，程序在每个扫描周期内手动设定值自动调增100N。

当平整机换辊操作或临时降速停车的情况下，操作工点击人机控制界面中执行“优化操 作按钮”，当平整机的速度降到30m/min时，一级程序接受到上升沿触发命令，将此时的平整 机轧制力实际值储存在变量中，当平整机起车后速度小于30m/min时将之前保存到变量的轧 制力给到手动设定值中。为了避免30m/min后的突变，在平整机速度大于30m/min且实际设 定值大于手动设定值的2.4倍，程序在每个扫描周期内手动设定值自动调增100N。

本发明的优点积极效果在于：

通过对平整机轧制力设定值优化，弥补平整机低速运行、无延伸率检测进而无延伸率偏 差对轧制力设定值调整值状态下轧制力跳变的缺陷。新加执行优化操作按钮，便于操作工操 作，使对平整机延伸率的控制多样化。采用优化程序后平整机的延伸率突变问题得到了缓解， 降低了延伸率的波动范围，减少延伸率偏差超过10％的带钢长度。降低了残次品及协议品的 产量，对提高生产效率和经济效益重要现实意义，具有良好推广应用价值。

附图说明

图1为平整机轧制力网络控制图：S7-400PLC系统1，PLC系统SPM CPU模块2，FM458 功能模块3，DP通讯模块4，以太通讯模块5，7#张紧辊变频器6，8#张紧辊变频器7、工 程师站8，人机控制界面9，OBT光电转换器10，交换机11，DP网线12，第一以太网线13， 第二以太网线14，第三以太网线15。

图2平整机轧制力优化控制流程图。条件1、条件2、条件3、条件4如前定义所述。

具体实施方式

本发明涉及：PLC系统SPM CPU模块、FM458功能模块、人机控制界面、工程师站、 DP通讯模块、以太网通讯模块、OBT光电转换器、交换机、7#张紧辊变频器、8#张紧辊变 频器等。7#及8#张紧辊变频器通过DP通讯模块将速度反馈给FM458功能模块，FM458计 算出7#及8#张紧辊速度差得到平整机实际延伸率；PLC系统SPM CPU模块通过比较平整机 实际延伸率与设定延伸率，得到平整机轧制力的设定值的调整部分；将正确的平整机轧制力 设定值下发，进而通过DP通讯模块控制电机、变频器达到调整张紧辊速度及延伸率的目的。 具体见附图1平整机轧制力网络控制图。

具体实施分为控制程序离线调试、在线调试、程序参数优化三个部分。

1、控制程序离线调试

控制程序离线调试包括对人机界面控制画面和工程师站的离线调试

(1)在原控制画面制作执行优化操作按钮，增加命令与状态两个标签，实现一级程序的 通讯。在工程师站中用命令和状态实现按钮的程序功能。

(2)停车时当平整机速度为30m/minm/时，将这个时候的平整机轧制力设定值储存。在 起车时时候当速度小于30m/min时，将储存的轧制力设定值给到轧制力的手动设定值中。

(3)为避免突变问题，在速度大于30m/min时，实际设定值大于手动设定值的2.4倍， 程序在每个扫描周期内手动设定值自动调增100N。

2、在线调试

启动执行优化操作按钮，在线程序监控平整机轧制力的控制程序，使程序中的内部逻辑 合理化。查看当平整机的速度下降等于30m/min时平整机的轧制力设定值是否及时的保存到 变量中，如果发现没有储存设定值，查看人机控制界面中的执行优化操作按钮是否被激活。 如果发现按钮状态不对或不能保存变量，查看人机界面的标签和PLC程序之间的通讯是否正 确，再查看PLC程序中SR触发器状态是否正常，系统即可投运。

3、程序参数优化

经过协调进行在线试验，程序的调试进行总结及试验的结果进行分析，合理地对程序参 数优化。试验证明平整机轧制力优化程序执行前后，采用PDA(数据采集及分析软件)数据 进行分析，优化前延伸率突变最大值达到了100-200％左右，延伸率偏差超出10％的带钢超出 了15-20m左右。执行优化程序后延伸率变化25-35％左右，延伸率偏差超出10％的带钢最长 不到5-8m左右。