專利名稱：六輥平整機(jī)組用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶金中六輥系列機(jī)型軋機(jī)平整機(jī)組的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于六輥系列機(jī)型軋機(jī)平整機(jī)組的用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制方法。
背景技術(shù)：
衡量帶鋼的產(chǎn)品質(zhì)量有機(jī)械性能、板形、表面質(zhì)量以及尺寸精度等四大指標(biāo)，而平整工序通過控制帶鋼延伸率能夠保證退火后的產(chǎn)品機(jī)械性能、通過控制板形保證產(chǎn)品的外形質(zhì)量，同時還能在帶鋼表面形成一定的粗糙度，提高帶鋼的涂覆性能和成形性能，因此直接影響到最終成品的等級定位。隨著用戶對帶鋼板形、表面質(zhì)量等方面的要求不斷提高，平整工序的重要性日益凸現(xiàn)出來。如附圖
I、附圖2所示，目前現(xiàn)場對于平整工序往往采用六輥CVC系列軋機(jī)或者HC系列軋機(jī)，同時考慮到項(xiàng)目投資規(guī)模在平整機(jī)組的出口一般很少配置板形儀。這樣，盡管機(jī)型很先進(jìn)，但不能實(shí)現(xiàn)板形閉環(huán)控制，成品板形質(zhì)量無法保證。因此，如何在沒有實(shí)體板形儀的情況下實(shí)現(xiàn)成品板形的定量顯示與閉環(huán)控制就成為現(xiàn)場攻關(guān)的重點(diǎn)。參考文獻(xiàn)[I]連家創(chuàng)，劉宏民.板厚板形控制[M].兵器工業(yè)出版社.1995。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對部分軋機(jī)出口沒有配置板形儀、無法實(shí)現(xiàn)板形閉環(huán)控制導(dǎo)致成品板形質(zhì)量較差的問題，提供一種適合于六輥系列機(jī)型平整機(jī)組的六輥平整機(jī)組用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制的方法，通過該方法可以實(shí)現(xiàn)板形動態(tài)顯示、板形反饋、板形預(yù)報(bào)等三項(xiàng)功能。為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案在六輥軋機(jī)平整機(jī)組的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置一個虛擬板形儀，虛擬板形儀包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟(虛擬板形儀功能布置圖見附圖3)(a)基本設(shè)備參數(shù)的收集步驟，包括工作輥的輥身長度Lw、中間輥的輥身長度Lm、支撐輥的輥身長度Lb、工作輥彎輥缸距離Lw、中間輥彎輥缸距離Im、支撐輥壓下螺絲中心距l(xiāng)b、工作輥的輥徑Dw、中間輥的輥徑Dm、支撐輥的輥徑Db、工作輥的輥型Dwi、中間輥的輥型Dmi、支撐輥的輥型Dbi、中間輥所允許的最大正彎輥力^max、中間輥所允許的最大負(fù)彎輥力Smmax、工作輥所允許的最大正彎輥力Kmax、工作輥所允許的最大負(fù)彎輥力Swmax、最大負(fù)傾輥量 7max、最大正傾輥量 ;(b)板形動態(tài)顯示步驟，本步驟包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟(基本框圖見附圖
4)bl)收集待安裝虛擬板形儀的六輥軋機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣周期T s ；b2)給出虛擬板形儀板形動態(tài)顯示的周期T x，該周期與安裝虛擬板形儀的計(jì)算機(jī)的主頻、容量相關(guān)，并且必須保證Tx是Ts的整數(shù)倍以及在該周期內(nèi)完成兩次板形計(jì)算；b3)定義虛擬板形儀動態(tài)顯示畫面?zhèn)€數(shù)過程參數(shù)N、包括年月日小時分鐘秒毫秒信息的標(biāo)準(zhǔn)北京時間參數(shù)t;b4)定義軋制狀態(tài)參數(shù)€ ,其中I = I表示開始軋制、I=-I表示停止軋制，該指令由現(xiàn)場操作人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況發(fā)送；b5)給定初始鋼卷號C0ILN01 = 0，準(zhǔn)備板形動態(tài)顯示；b6)從軋機(jī)三級系統(tǒng)中收集當(dāng)前時刻所軋鋼卷的卷號C0ILN0、帶材寬度B、鋼種代石馬 Steel grade name ；b7)判斷不等式|C0ILN01-C0ILN0| > 0是否成立？如果成立，則令N= 1，創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，并以所收集的鋼卷號COILNO作為文件名，在文件中寫入鋼卷號C0ILN0、帶材寬度B、鋼種代碼Steel grade name,轉(zhuǎn)入步驟b8);如果不等式| C0ILN01-C0ILN01 >0不成立，則轉(zhuǎn)入步驟b8)；
b8)通過軋機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集在t時刻軋機(jī)的實(shí)際軋制壓力Pn、實(shí)際前張力T1N、實(shí)際后張力實(shí)際壓下率e N、實(shí)際中間輥彎輥力S_、實(shí)際工作輥彎輥力Swn、實(shí)際傾輥量nN、實(shí)際竄輥量nN、來料實(shí)際厚度1%、實(shí)際軋制速度Vn ；b9)利用文獻(xiàn)[I]所述板形機(jī)理模型計(jì)算出軋制壓力SPn、前張力為Tin、后張力為Tqn、壓下率為eN、中間輥彎輥力3_、工作輥彎輥力Swn、傾輥量為nN、竄輥量Sn、來料厚度為1 以及軋制速度為Vn時寬度為B、鋼種代碼為Steel grade name的帶材的前張力橫向分布值O 1Ni，i為帶材在橫向的條元號，i = 1,2, ......, n, n為帶材總的條元數(shù)；blO)根據(jù)前張力橫向分布值O 1Ni計(jì)算出以I-Unit為單位表示的板形分布
權(quán)利要求
1.一種六輥平整機(jī)組用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制的方法，其特征是在六輥軋機(jī)平整機(jī)組的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置一個虛擬板形儀，虛擬板形儀包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟 (a)基本設(shè)備參數(shù)的收集步驟，包括工作輥的輥身長度Lw、中間輥的輥身長度Lm、支撐輥的輥身長度Lb、工作輥彎輥缸距離Iw、中間輥彎輥缸距離Im、支撐輥壓下螺絲中心距l(xiāng)b、工作輥的輥徑Dw、中間輥的輥徑Dm、支撐輥的輥徑Db、工作輥的輥型Dwi、中間輥的輥型Dmi、支撐輥的輥型Dbi、中間輥所允許的最大正彎輥力Kmax、中間輥所允許的最大負(fù)彎輥力^mmax、工作輥所允許的最大正彎輥力Xmax、工作輥所允許的最大負(fù)彎輥力Imax、最大負(fù)傾輥量 7max、最大正傾輥量 ; (b)板形動態(tài)顯示步驟； (c)板形閉環(huán)反饋步驟； (d)板形預(yù)報(bào)步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的六輥平整機(jī)組用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制的方法，其特征是所述板形動態(tài)顯示步驟包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟 bl)收集待安裝虛擬板形儀的六輥軋機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣周期ts;b2)給出虛擬板形儀板形動態(tài)顯示的周期Tx，該周期與安裝虛擬板形儀的計(jì)算機(jī)的主頻、容量相關(guān)，并且必須保證^是Ts的整數(shù)倍以及在該周期內(nèi)完成兩次板形計(jì)算； b3)定義虛擬板形儀動態(tài)顯示畫面?zhèn)€數(shù)過程參數(shù)N、包括年月日小時分鐘秒毫秒信息的標(biāo)準(zhǔn)北京時間參數(shù)t ； b4)定義軋制狀態(tài)參數(shù)€ ,其中I = I表示開始軋制、I=-I表示停止軋制，該指令由現(xiàn)場操作人員根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況發(fā)送； b5)給定初始鋼卷號C0ILN01 = O，準(zhǔn)備板形動態(tài)顯示； b6)從軋機(jī)三級系統(tǒng)中收集當(dāng)前時刻所軋鋼卷的卷號COILNO、帶材寬度B、鋼種代碼Steel grade name ； b7)判斷不等式|C0ILN01-C0ILN0| > 0是否成立？如果成立，則令N= I，創(chuàng)建數(shù)據(jù)文件，并以所收集的鋼卷號COILNO作為文件名，在文件中寫入鋼卷號C0ILN0、帶材寬度B、鋼種代碼Steel grade name,轉(zhuǎn)入步驟b8);如果不等式| C0ILN01-C0ILN01 >0不成立,貝丨J轉(zhuǎn)入步驟b8)； b8)通過軋機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集在t時刻軋機(jī)的實(shí)際軋制壓力Pn、實(shí)際前張力Tin、實(shí)際后張力Tqn、實(shí)際壓下率e N、實(shí)際中間輥彎輥力S_、實(shí)際工作輥彎輥力Swn、實(shí)際傾輥量nN、實(shí)際竄輥量S N、來料實(shí)際厚度1%、實(shí)際軋制速度Vn ； b9)利用板形機(jī)理模型計(jì)算出軋制壓力SPn、前張力為Tin、后張力為Tqn、壓下率為eN、中間輥彎輥、工作輥彎輥力Swn、傾輥量為nN、竄輥量Sn、來料厚度為I1cin以及軋制速度為Vn時寬度為B、鋼種代碼為Steelgrade name的帶材的前張力橫向分布值o 1Ni，i為帶材在橫向的條元號，i = 1,2, ......，n, n為帶材總的條元數(shù)； blO)根據(jù)前張力橫向分布值O 1Ni計(jì)算出以I-Unit為單位表示的板形分布 E為帶材的彈性模量，v為泊松比；bll)利用可視化軟件的動態(tài)顯示功能，將SHapem用柱狀圖動態(tài)顯示出來，同時將時刻t、實(shí)際軋制壓力Pn、實(shí)際前張力Tin、實(shí)際后張力Tqn、實(shí)際中間輥彎輥力S_、實(shí)際工作輥彎輥力Swn、實(shí)際傾輥量nN、實(shí)際竄輥量Sn、來料實(shí)際厚度I1cin、實(shí)際軋制速度VnW及所對應(yīng)的板形SHapem寫入到所建立的數(shù)據(jù)文件中，以便板形再現(xiàn)； bl2)判斷不等式I < O是否成立？如果不等式成立，則結(jié)束板形顯示，虛擬板形儀停止工作；如果不等式不成立，則C0ILN01 = COILNO, N = N+1，轉(zhuǎn)入步驟b6)，直到不等式€< 0成立為止。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的六輥平整機(jī)組用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制的方法，其特征是所述板形閉環(huán)反饋步驟包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟 Cl)收集目標(biāo)板形系數(shù)ai、a2、a3、a4，其中表示一次板形系數(shù)、a2表示二次板形系數(shù)、a3表示三次板形系數(shù)、a4表示四次板形系數(shù)； c2)確定板形反饋過程中彎輥力的單步最小調(diào)整系數(shù)V ； c3)確定板形反饋過程中傾輥量的單步最小調(diào)整系數(shù)爐； c4)確定板形反饋的周期T f，該周期與安裝虛擬板形儀的計(jì)算機(jī)的主頻、容量相關(guān)，并 , .(1.2 1.2)且必須保證Tf是T s的整數(shù)倍以及在該周期內(nèi)完成int--1-—次的板形計(jì)算； I ￥ ^ ) c5)定義軋制時刻過程參數(shù)h、虛擬板形儀板形反饋次數(shù)過程參數(shù)M ；c6)接收操作指令，判斷是否開始軋制？如果已經(jīng)開始軋制，記錄下當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)北京時間t，并令h = t，轉(zhuǎn)入步驟c7);如果沒有開始軋制，則進(jìn)入等待狀態(tài)； c7)從軋機(jī)三級系統(tǒng)中收集當(dāng)前時刻所軋鋼卷的帶材寬度B、鋼種代碼Steel gradename ； CS)通過軋機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)收集從h到T f時刻軋機(jī)的實(shí)際軋制壓力{Pw j = 1，2，…，m}、實(shí)際前張力{T1MJ j = 1,2，…，m}、實(shí)際后張力{T0MJ j = 1,2,…，m}、實(shí)際壓下率{ eMj j = 1,2,…，m}、來料實(shí)際厚度{hQMj j = 1,2,…，m}、實(shí)際軋制速度{VMj j = 1，2，-,m}，j表示h到T f時刻內(nèi)所收集的各類實(shí)際軋制工藝參數(shù)按照時間先后順序的編號，j = 1,2,,!!!,m表示在h到td+T f時刻內(nèi)所收集的特定類型的軋制工藝參數(shù)的個數(shù)，m = Ts C9)引入?yún)?shù)剔除過程變量數(shù)組{a j j = 1,2,…，m}，并將{a j}用下式來表示
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的六輥平整機(jī)組用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制的方法，其特征是所述板形預(yù)報(bào)步驟包括以下可由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟 dl)通過操作畫面收集待預(yù)報(bào)板形鋼卷的基本帶材特性參數(shù)，包括帶鋼的來料厚度h0y、帶材寬度By、鋼種代碼Steel grade name ； d2)通過操作畫面收集待預(yù)報(bào)板形鋼卷的基本軋制工藝參數(shù)，包括軋制壓力Py、前張力Tly、后張力TQy、壓下率、傾輥量ny、軋制速度為Vy、中間輥竄輥量S y、中間輥彎輥力S胃、工作輥彎輥力Swy ；d3)利用板形機(jī)理模型計(jì)算出軋制壓力為Py、前張力為Tly、后張力為TQy、壓下率為S、來料厚度為、軋制速度為Vy、中間輥竄輥量S y、傾輥量為ny、中間輥彎輥力Smy、工作輥彎棍力Swy時寬度為By、鋼種代碼為Steelgrade name的帶材的帶材前張力橫向分布值o lyi ；d4)根據(jù)前張力橫向分布值O lyi計(jì)算出以I-Unit為單位表示的板形分布TSHapeyi = Bh°y^~G^-(I-V2)XlO5 ； d5)利用可視化軟件的顯示功能，將SHapeyi用柱狀圖動態(tài)顯示出來，完成不同軋制參數(shù)下的板形預(yù)報(bào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的六輥平整機(jī)組用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制的方法，其特征是步驟cl2)所述的確定當(dāng)前反饋周期內(nèi)工作輥彎輥力的反饋值Swm、中間輥彎輥力的反饋值Snfl、、傾輥量反饋值nM、中間輥竄輥量的反饋值SM，采用以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟來完成: cl2-l)定義目標(biāo)函數(shù)初始值F。，并令F。= 101°; C12-2)根據(jù)目標(biāo)板形系數(shù)&1、a2、a3、a4計(jì)算出相應(yīng)的目標(biāo)板形@ 基本公式為 I J1 'A = —+a2Xf +a3X' +aX) + aiXt +a2Xf +a3X' +aX，式中 Xi 為虛擬板形儀條元相對
全文摘要
本發(fā)明涉及一種六輥平整機(jī)組用虛擬板形儀進(jìn)行板形閉環(huán)控制的方法，其特征是在六輥軋機(jī)平整機(jī)組的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中設(shè)置一個虛擬板形儀，虛擬板形儀包括以下由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的步驟(a)基本設(shè)備參數(shù)的收集步驟；(b)板形動態(tài)顯示步驟；(c)板形閉環(huán)反饋步驟；(d)板形預(yù)報(bào)步驟。其優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明通過大量的現(xiàn)場試驗(yàn)和理論研究，開發(fā)出了相應(yīng)的板形分析與閉環(huán)控制系統(tǒng)，在不配置實(shí)體板形儀的前提下不但實(shí)現(xiàn)了板形的動態(tài)可視化顯示與閉環(huán)控制，而且實(shí)現(xiàn)了板形預(yù)報(bào)等附加功能，可以有效地提高現(xiàn)場的板形質(zhì)量。
文檔編號B21B37/28GK102671959SQ20121010726
公開日2012年9月19日 申請日期2012年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月13日
發(fā)明者馮彬, 李經(jīng)洲, 武利好, 白振華, 石曉東, 馬續(xù)創(chuàng) 申請人:燕山大學(xué)