摘要 改造轧机的厚控系统，硬件采用单板电脑PCA－6770F（带VGA/LCD/LAN及PC/104的Socket 370半长单板电脑），配置Pentium m 850MHz CPU，128MB RAM， 40GB硬盘。软件采用Visual Basic和Visual C＋＋编写，在WINDOWS环境下运行，测厚用二次仪表为索尼LY51。操作人员实时观察轧修改制过程变量、设定值、控制值等；实时显示札机的各种参数和参数变化曲线。可配置轧制工艺数据库，存储多种轧制工等工艺参数和控制参数。在轧制不同规格的带材时，只需要调出相应的轧制工艺即可。
关键词 四辊冷轧机厚度控制 软件设计
中图分类号 TG334.9 TP273 文献标识码 B
一、概述
广州铜材厂普带生产线的中轧机组，为（φ50/φ500/φ45(四辊冷轧机，用于冷轧板带材的中间过程轧制。该机组为上9纪80年代初国内制造，其手动压下装置采用交流电机、人工诉节，传动效率低，转动惯量大，反应速度慢，调整精度低。轧材品种：H62、H65、H68；轧材宽度≤380mm；来料厚度2.75mm；最大轧制力1800kN，最大张力40kN，最大速度120m/rnin；成品宽度≤380mm；成品公差1.05士0.03mm。为了在投资较小又对生产影响较小的情况下，较大地改善带材公差，为精轧机组提供质好又稳定的来料，进一步地保证成品带材的品质，采用如下方案对厚控系统进行改造。
仍采用电动压下的方式，但选用具有转动惯量较小、高刚性、高反应、高转速等特点的伺服电机。
1．压力控制
安装于压下油缸上的压力传感器检测油缸内的压力，经转换得到轧机轧制力反馈信号，此信号和一个压力给定信号相比较，用两者的差值来驱动压下伺服电机，调整压下螺丝使差值趋于零。
2．厚度预控
通过入口侧测厚仪检测轧机入口侧带材厚度，延时后，根据所存厚度值控制轧辊辊缝，使轧机出口侧带材的厚度偏差减小。延时多少决定于入口测厚仪至轧辊中心线的距离和轧材的线速度。
3．厚度监控
通过出口侧测厚仪检测轧机出口侧带材的厚度偏差，控制轧辊辊缝，使厚度偏差趋于零。消除因热膨胀、轧制速度等对出口厚度的影响，消除入口厚度变化和入口带材硬度变化的影响。
4．位置控制
在预压后，通过轧机操作侧和传动侧压下伺服电机光电编码器，获取两个位置反馈信号，然后把这两个信号加以平均产生一个代表中央位置的信号，此平均值和一个位置给定信号相比较，由两者的差值来驱动压下伺服电机，调整压下螺丝使差值趋于零，实现快速、准确的定位。
二、系统设计
1．硬件结构
系统硬件由工业控制计算机，数据采集I/0板，控制信号轧入输出板和高速计数器等功能模板组成。工业控制计算机配I研华IPC一610机箱，PCA一6114P4一B无源底板，单板电脑PC一6770F（带VGA/LCD/LAN及PC/ 104的Socket 370半长单板4脑），并配置Pentium III 850MHz CPU，128 MB RAM，硬盘40GB。轧机厚度系统的硬件配置如下表所示。
PCL一833压下脉冲高速计数器，是一款ISA插槽的3轴正交编码器及计数卡，该卡每个输入通道带有一个用于增量正交编码的编码电路，可以接受单端或差分输入信号。PCL一833带有3个独立的24位计数器，其最大正交输入速率为1.0MHZ，计数器模式下的最大输入速率为2.4MHz，可对每个计数器进行单独配置，用于脉冲、方向加／减计数。
压下电机为Sanyo Denki P6型11kW自带2000P/R增量式编码器的交流伺服电机。压下电机驱动器采用Sanyo Denki PYO伺服驱动器，具有位置速度、转矩、控制功能。其速度控制范围为 1:3000；响应频率为400Hz；速度变化率为负荷变动0%～100%或电压变动170～253V时在最大速度10.1%之内，温度变动0～55℃时在最大速度10.5%之内；具有主回路欠压、超速、传感器出错、速度控制异常、缺相、偏差过大、伺服出错、再生异常、存储器出错、电池电压过低、CPU异常等保护功能。
2．软件系统设计
采用Visual Basic和Visual C＋编写，在WINDOWS环境下运行。测厚仪的二次仪表为索尼LY51，为了与计算机进行数据交换，在仪表中加装了RS一232C单元模块LZ51一C，其串行数据帧设置为：波特率9600、奇偶校验为偶校验、数据位8位、停止位1位。在程序中插入两个MSComm控件MSComm-Left、MSComm-Right，控制串口COM1、COM2，分别对应左、右侧测厚仪的串口通信。
压下位置控制系统框图见下图。
入口厚度偏差提供给预控系统，出口厚度提供给监控系统。控制方式有手动和自动两种。
预控操作部分有预控压下率γ，根据轧制方向指令，预控系统接受入口侧的厚度偏差。此偏差信号经延时t=S/V( S为辊缝与入口侧测厚仪的距离，V为轧制速度），对压下系统进行辊缝修正。
监控系统操作部分有死区设定士δ，及监控压下率泞。当逻辑部分发出监控运行指令后，出口侧带材移动距离等于或大于测厚仪安装距离时，自动对出口厚度进行采样，若其偏差为正，且大于死区设定值十δ，则减少辊缝给定值，使轧机压下；若其偏差为负，且绝对值大于死区设定值/一δ/，则进行加大辊缝的修正。当厚度偏差在死区范围内时，不产生修正作用。本流程监控控制完成经延时t=S/V(S为辊缝与出口侧测厚仪的距离，V为轧制速度)后，立即重新开始下一次的控制流程。厚度预控与监控的修正值经PID的控制算法计算后输出。
操作人员能实时观察整个轧制过程的有关参数，包括过程变量、设定值、控制值等；可在轧制过程中修改控制参数；能完成报警信息显示和手动、自动切换功能。过程管理机上具有丰富的人机接口画面，实时显示轧机的各种参数和参数变化曲线，并可在轧制过程中修改这些参数。可配置轧制工艺数据库，存储多种轧制工艺包括轧制道次、入口厚度、出口厚度、卷材宽度、材料牌号、轧制力、轧制速度、入口张力、出口张力等工艺参数和控制参数。在轧制不同规格的带材时，只需要调出相应的轧制工艺即可。实时进行数据采集，在每卷带材或每道次轧制完成后，系统可以自动产生带卷报表，记录此卷带材每一道次的轧制情况，可即时打印轧制力、轧制速度、入口及出口厚度偏差曲线等等。
改造后的厚控系统，运行半年多来，十分稳定；成品带材公差为1.05士0.015mm；快速、准确的定位提高了机组带材的成品率。
