六辊铝冷轧机厚度控制系统介绍

林清俊，陈福利，黄晓峰

（1. 北京机械工业自动化研究所 自控中心，北京 100120；2. 涿神公司 设计部 电气室，涿洲 072750）

0 引言

我公司于2002年引进了一台六辊不可逆铝冷轧机，该冷轧机机械部分由三菱日立金属制造公司提供，电气部份由东芝GE公司提供。该轧机主要由以下控制系统构成：自动厚度控制系统、自动板形控制系统、恒张力控制系统、LEVEL－2系统、自动上卷、料卷传送等系统。

在此介绍其厚度控制系统。

1 目的

AGC的目的是为了得到高质量产品和稳定轧制。

AGC系统应该成功地在轧机速度变化、热弯曲的厚度和硬度变化、轧辊表面变化等等的状况下工作。

2 AGC系统

系统由如下5个功能组成：

1）M-AGC 监视 AGC；

2）FF-AGC 前馈 AGC；

3）MF-AGC 质量流AGC；

4）RE-AGC 轧辊偏心AGC；

5）MV-AGC 多变量 AGC。

2.1 监控-AGC

图1为一个轧制通道M-AGC框图。M-AGC有两个功能，一个是M-AGC(G)，主要操纵辊缝，另一个是M-AGC(T)，主要操纵入口张力。M-AGC的输入，是通过测厚仪（出口测厚仪）测量得到的出口厚度偏差，M-AGC控制器计算辊缝修正值，使用PI（比例和积分）控制，并且M-AGC(T)计算入口张力修正值。

图1 M-AGC

史密斯预测器补偿在轧机和测厚仪之间时间滞后，并且允许 M-AGC 提高它的响应。

2.2 FF-AGC（前馈AGC）

图2 为一个轧制通道中的前馈AGC框图。前馈AGC的输入，是通过测厚仪（入口测厚仪）测量得到的入口厚度偏差，入口厚度偏差从测厚仪到轧机是滞后的，控制器计算辊缝修正值，使用辊缝对于出口厚度的影响系数。

2.3 MF-AGC（质量流AGC）

图3为一个在轧制通道中的质量流AGC框图。质量流AGC有两个控制功能，一个是质量流AGC(G)主要控制辊缝，另一个是质量流AGC(T)主要控制入口张力。

图2 前馈-AGC

图 3 质量流AGC

质量流AGC的输入，是通过测厚仪（入口测厚仪）测量得到的入口厚度偏差，入口厚度偏差从入口测厚仪到轧机是滞后的，并且成为轧机入口厚度偏差。

控制器基于质量流常数估算出口厚度，使用轧机入口厚度偏差通过下述公式计算。质量流AGC(G)控制器计算辊缝修正值，使用PI（比例和积分）控制，并且质量流AGC(T)入口张力修正值。

公式：H1V1＝H2V2

H2—轧机出口侧的质量流厚度值；

V1—激光测速仪测得的入口侧速度；

V2—激光测速仪测得的出口侧速度；

H1目标入口侧厚度。

2.4 RE-AGC（轧辊偏心AGC）

图4为用于轧机轧辊偏心AGC框图。

此控制减少在轧机运行时轧辊偏心的影响。

图4 轧辊偏心-AGC

由测厚仪测得的厚度误差与相适应的转动角度输入到轧辊偏心AGC。

轧辊偏心AGC输出辊缝修正值基于重复控制方法。

图5 MV-ΔGC

2.5 MV-AGC（多变量AGC）

控制厚度与张力，是基于 ILQ (逆二元线性)的基础上设计的控制理论，是解决 LQ(线性二元)最佳控制逆向问题的一个方法。在轧机稳定轧制状态方程能与模型联立方程一起被描述。

3 测厚仪

其厚度控制系统所采用的两台测厚仪均为东芝7311系列其主要性能指标如下：

1）测量范围

0.1～8.0 mm(相当于0.095～16.0 mm 的纯铝)

纯铝厚度＝设定厚度×(1＋厚度补偿/100)

2） 精度

下列基于电离放射测量系统的 IEC 769 的测试方法并带用于厚度测量的模拟或数字信号处理。

（1）精度(1)式中：reproducibility－重复性；noise－噪声；Linearity－线性。

这个精度是当使用精度测试标样和系统离线时的精度。

测量气隙：300mm，时间常数：10ms。

（2）线性

自从这测厚仪取相关的尺寸，校正线性是不适用的，且使用偏差线性。

设定厚度的±0.12%或±0.06µm，无论哪一个大。（2σ）

（3）测量重复性

设定厚度的±0.06%或±0.06µm，无论哪一个大。（2σ）

（4）辐射噪声

设定厚度的±0.12%或±0.12µm，无论哪一个大。（2σ）

（5）漂移

±(测量厚度的0.2% + 0.5µm) 在8 小时内。

测量头：冷却水温度 变化最大不超过±3℃, 环境温度变化最大不超过±5℃, 并且空气密度不变。

设备柜和驱动控制箱：环境温度变化最大不超过±5℃。

4 结束语

从冷轧机有负荷试车到现在，厚度控制系统运行良好。所生产的产品厚度精度达到表1的要求。满足了我公司的生产要求，同时也为我公司生产高品质的板材奠定了基础。

表1 精度标准