摘要：本文主要介紹了軋機輥縫位置控制的設計思路，著重分析了電動壓下和液壓壓下的設備組成及功能設計。同時也對軋機輥縫的標定及軋機軋制線的確定過程進行了相應的描述。

關鍵詞：位置控制 APC HGC AGC

1.前言

軋機的輥縫控制是鋼板厚度性能控制的關鍵程序之一，在一級過程自動控制中，軋機輥縫的控制涉及到的主要設備主要有液壓缸，軋機機架，工作輥支撐輥的安裝、各類壓力、位置傳感器等。主要包括軋機輥縫的清零、軋制中心線的確定、電動壓下和液壓壓下的位置控制等幾個方面。下面做一些簡單的介紹。

軋機的輥縫調(diào)節(jié)主要通過操作側(cè)和傳動側(cè)的兩根壓下螺絲來調(diào)整。軋機輥縫位置的控制主要有兩種方式：一種是電動壓下APC位置控制，另一種是液壓輥縫控制HGC。這兩種方式在輥縫自動控制中同時存在，相輔相成，電動壓下走的行程較遠，可以作為輥縫的粗調(diào)或初始設置行走時使用；液壓輥縫的移動距離主要受到液壓缸大小的限制，一般只有50mm行程，適用于最終輥縫設定時的精細調(diào)整。

AGC自動厚度控制系統(tǒng)就是將軋機輥縫的控制結果，運用到鋼板厚度控制上，從而達減少鋼板同板差、異板差，提高鋼板軋制厚度的效果人。

2.電動壓下的位置控制APC

壓下螺絲用來進行位置的控制，該控制疊加在變速控制上。位置控制為速度控制器提供速度設置點。 速度變化是傳動控制的一部分，主要的傳動裝置有制動器和電磁耦合器。位置控制使用線形或旋轉(zhuǎn)編碼器來測量壓下螺絲的實際位置。

電動APC利用6RA70裝置本身功能，采用轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)控制，兩裝置之間通過主從方式連接，共用一個速度環(huán)，保證兩臺電動機轉(zhuǎn)速的動態(tài)響應一致。位置控制參考信號由SIMADYN-D給出，采用逐次逼近算法確定裝置的速度給定值。電動APC的控制精度為0.3mm, 所以當輥縫較大時一般先用APC進行輥縫的大幅下降，快到達控制點時，再用HGC進行精細輥縫控制。

液壓和電氣傳動系統(tǒng)分別設定了兩個不同的分工，通過電動壓下裝置調(diào)節(jié)較大的位置變化，通過液壓壓下裝置進行精調(diào)和荷載狀況下的調(diào)節(jié)。

電動壓下和液壓壓下的控制分工如下圖1所示，電動壓下的位置偏差會通過液壓定位控制予以補償。

圖1：壓下螺絲位置控制的塊狀圖（液壓和電動）

3.液壓輥縫控制HGC

水平機架液壓輥縫控制分別由操作側(cè)和傳動側(cè)的兩個液壓缸進行控制，

每個液壓缸由兩個并行連接的伺服閥操作，由控制系統(tǒng)來選擇哪一個為主伺服閥。

●對于一般的厚度控制，一個伺服閥可以完成所要求的控制任務。第二個伺服閥主要用于咬鋼或長距離移動如換輥時使用。

●每個液壓缸配有獨立的位置控制和壓力控制。軋制時位置控制是常用的操作模式，而在軋機壓靠進程時自動選擇軋制力控制。

●輥縫的實際位置由位置傳感器反饋。位置傳感器安裝在液壓缸的相對應兩側(cè)。使用此辦法能夠測量中心位置（2個位置值的平均值）和避免由于缸體傾斜引起的測量誤差。如果一個位置傳感器出現(xiàn)故障，位置控制系統(tǒng)也會正常的工作。

壓力傳感器用來測量實際的軋制力。通過壓力傳感器測量的活塞面積和實際活塞壓力計算壓力實際值，另外，計算時還要考慮到平衡點的設定。

實現(xiàn)伺服閥的特性功能和油位高度補償功能，系統(tǒng)提供了以下幾種監(jiān)測功能：⑴ 缸體/ 階梯墊傾斜監(jiān)測；⑵總的軋制力和傳動側(cè)和操作側(cè)軋制力的偏差（DS-OS）監(jiān)測；⑶缸體行程監(jiān)測；⑷傳動側(cè)和操作側(cè)的同步性；⑸位置編碼器和軋制力傳感器；⑹伺服閥老化等。

由于伺服閥的特性及補償功能，液壓HGC的控制精度相對較高，可以達到0.005mm，實現(xiàn)了輥縫的最終位置的精確控制。

液壓輥縫控制塊形圖如圖2所示：

圖2：液壓輥縫控制的塊形圖

4.軋制線的設定

輥縫控制的準確性與否，還要基于軋機機架的整體的平衡和穩(wěn)定性，需要設定一個正確的軋制線。該軋制線通過在軋機機架底部的HGC缸調(diào)節(jié)，取決于下述參數(shù)：

⑴工作輥直徑（固定參數(shù)，每次換輥后操作工的更新參數(shù)）

⑵插入軋輥軸承座下的階梯墊板厚度（固定參數(shù)，每次換輥后操作工的更新參數(shù)）

⑶軋制壓下量（可變的）

⑷上支撐輥平衡

⑸在軋制期間，上支撐輥平衡系統(tǒng)在軋制力設定值恒定的控制下運行。

⑹實際軋制力值是根據(jù)壓力傳感器通過活塞壓力和活塞面積計算出的。

5 軋機輥縫的零點標定

軋機輥縫的零點標定也稱為軋輥壓靠，主要是用于確定實際輥縫和對輥縫進行校準。每次換輥后要進行軋輥的壓靠，由操作工在HMI上進行相應的操作。

自動壓靠是軋機輥縫的零點校準過程，在軋輥壓靠過程中，HGC工作在軋制力控制模式進行軋機輥縫的校準，通過液壓缸和壓下螺絲的運動進行軋機輥縫的閉合。這時輥縫設為在給定軋制力情況下的一個給定值，同時將標定后的軋機輥縫值（因為機械原因，不是一個絕對的零值）和相應的軋制壓力、機架平衡參數(shù)、支撐輥的偏心值、主傳動的速度曲線、冷卻系統(tǒng)的相關值等都記錄下來并傳送到過程計算機中，作為軋機機架的基準狀態(tài)，在以后的軋制輥縫控制中，以這個零點為基準，精確進行軋制輥縫的控制，以達到滿意的厚度控制。

6.AGC控制

由于軋機負荷輥縫的實時直接測量至今尚未解決，只有通過檢測軋制力和輥縫位置信號，再根據(jù)軋機彈跳方程來計算軋件厚度。中厚板廠精軋機系統(tǒng)的彈跳方程采用自壓靠方法實側(cè)軋機彈跳曲線，在軋機輥縫標定時進行測量，并存儲在Level 2 Server數(shù)組中。標定有兩方面的功能，一是將兩輥壓靠到設定壓力時的輥縫作為相對零點，二是在零點取得之后，再進行全輥面壓靠。壓靠時在許多個設定輥縫位置，記錄相應的軋制力值，計算出軋機彈跳曲線，用于AGC控制的計算。

（圖3：精軋機一次彈跳曲線）

中厚板廠軋機AGC只有一種工作方式，既絕對AGC。絕對AGC的每個軋制道次的輥縫設定值由過程計算機傳送來，道次計算由Level 2Server 完成，分為預計算、再計算和后計算。過程計算機根據(jù)鋼坯原始數(shù)據(jù)和數(shù)學模型（如溫度、軋制力、轉(zhuǎn)矩、軋輥熱凸度等模型）制訂軋制策略，計算出每道次目標值，包括該道次鋼板目標厚度、長、寬、高、輥縫值、軋制力預測值、軋機軋輥速度等?？刂葡到y(tǒng)在軋制過程中監(jiān)視如軋制力、速度等參數(shù)，當咬鋼時軋制壓力達到L2設定值的80%時AGC補償功能自動開啟。在監(jiān)測到鋼板拋出的瞬間AGC補償功能自動停止。

7.小結

軋機的輥縫控制是自動控制中重要的功能之一，軋機輥縫的精準控制，對鋼板的質(zhì)量以及成材率起到十分重要的作用。