軋機輥縫自動控制的設計與應用

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。

軋機的輥縫調節(jié)主要通過操作側和傳動側的兩根壓下螺絲來調整。軋機輥縫位置的控制主要有兩種方式：一種是電動壓下EPC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整。

1.電動壓下的位置控制EPC

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編碼器來測量壓下螺絲的實際位置。

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節(jié)較大的位置變化，通過液壓壓下裝置進行精調和荷載狀況下的調節(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）

2.液壓輥縫控制HGC

水平機架液壓輥縫控制分別由操作側和傳動側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。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和操作側軋制力的偏差（DS-OS）監(jiān)測；⑶缸體行程監(jiān)測；⑷傳動側和操作側的同步性；⑸位置編碼器和軋制力傳感器；⑹伺服閥老化等。

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

3.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缸調節(jié)，取決于下述參數(shù)：

（1） 工作輥直徑（固定參數(shù)，每次換輥后操作工的更新參數(shù)）

（2） 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)）

（3） 軋制壓下量（可變的）

（4） 上支撐輥平衡

（5） 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。

（6） 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。

4.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。

5.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，對鋼板的質量以及成材率起到十分重要的作用。