安钢1780AGC控制系统分析

郑永祥，张炎高，肖 凡

（1.安阳钢铁集团有限责任公司技改工程处，河南安阳455004;

2.安阳钢铁集团有限责任公司第二炼轧厂电气车间，河南安阳 455004）

0 引言

对于现代带钢热连轧机，以安钢1780热连轧项目为例，对于带钢成品厚度要求在全长各点厚度值和锁定值之差小于±0.03 mm。设定模型对各机架的辊缝预设定主要解决了带钢头部精度，但在实际轧制过程中会遇到各种干扰，为了消除这些干扰的影响，减少带钢厚度公差，需设置精轧机组自动厚度控制系统，因此AGC系统是热连轧精轧机组自动控制中一个极为重要的组成部分，是提高热轧带钢全长厚度精度的主要手段［1］。

轧制带钢的厚度自动控制（automatic gague control，AGC）系统的功能是在轧件和设备的扰动下，保持轧制带钢厚度恒定或最小变化［2］。通常为了保证平稳轧制和带钢厚度的恒定性，一套完整的厚度控制系统应具备监控AGC、厚度计方式AGC系统和前馈AGC。其中监控AGC和厚度计方式AGC系统是两种最基本的厚度控制模型［3-4］。

1 安钢1780热连轧机的机械构成及检测元件

安钢1780热连轧机由七台轧机组成，每台轧机机架顶端两侧有两个AGC缸，共同作用于带钢对厚度进行调节。而AGC缸的伸缩量主要是依靠位移传感器来检测，轧制力的大小主要通过压力传感器或压头进行检测。在七台轧机的出口设置测厚仪来对带钢的厚度进行测量和反馈，来检测带钢厚度是否合格，并将测得厚度作为反馈对轧机轧制进行补偿。

2 几种常用的AGC控制系统

2.1 厚度计方式AGC系统

厚度计方式AGC即为轧制力反馈AGC，简称GM-AGC或BISRA-AGC。GM-AGC是利用位置和轧制力增量信号，依据轧机弹跳方程估计厚度偏差，然后考虑轧机压下效率补偿，对轧机位置系统进行调节以消除厚差，GM-AGC是轧机弹跳方程的直接应用。图1中，h0为入口厚度，单位mm;h为出口厚度，单位mm;S为辊缝值，单位mm;P为轧制力，单位kN。

图1 GM-AGC控制原理图

GM-AGC的控制算法表达式为:

图2为GM-AGC的控制逻辑图。

图2 GM-AGC控制逻辑图

在算法表达式及控制逻辑图中，M为轧机刚度系数，kN/mm;Q为轧件塑性系数，kN/mm;Tm为时间常数，0.4 s;K1，K2为系统常数;Δhn为n时刻出口厚度差，mm;ΔSn为n时刻辊缝调节值，mm;ΔSn+1为n+1时刻辊缝调节值，mm;ΔPn为n时刻轧制力变化值，kN。

2.2 监控AGC

间接测厚的厚度控制系统虽然考虑了各种补偿因素（如油膜厚度、辊缝零位常数等），其精度总是低于X射线测厚仪直接测出的厚度值。因此，在本卷钢厚度控制系统投入后，仍需以X射线测厚仪所测得的成品厚度实测值为基准，对AGC系统进行监视，由此引入了监控AGC。当成品厚度和设定值有偏差时，将此偏差值积分后反馈到每个机架的AGC系统积分控制中，以修正系统的误差值，进一步提高控制精度。

监控AGC控制系统框图如图3所示。

图3 监控AGC控制系统框图

一般来说，在热连轧机精轧厚度控制中采用GM-AGC间接测量厚度来控制辊缝，使带钢厚度逼近锁定厚度;同时在后几个机架采用监控AGC，通过轧机末机架出口侧的测厚仪或凸度仪测出带钢真实厚度偏差并反馈给系统，按照一定原则分配到后几个机架，转换成辊缝调节量，控制轧制辊缝，监控并修正机架的出口厚度，使带钢实际厚度逼近产品目标厚度。

由于监控AGC是利用安装在连轧机出口侧的测厚仪直接检测末机架出口带钢真实厚度偏差，然后进行反馈，控制压下装置，调节辊缝，并据此实现厚度控制［5］。实测厚度反馈偏差值反馈到PLC中经过一定运算后，转化为轧机的压下调节量，来控制带钢厚度偏差。但考虑到现场检测环境比较恶劣，测厚仪安装在距离末机架较远的位置，所以反馈更为滞后［6］，根本无法保证带钢厚度偏差的及时控制［7］。因此我们引入了前馈AGC进行控制。

2.3 前馈AGC

在轧制过程中，任何时刻的轧制压力P和辊缝S都可被检测到，用弹跳方程可以计算出任何时刻轧机的出口厚度，并且连轧机前一机架的出口厚度就是下一机架的入口厚度，这样就能够以前一机架作为“厚度计”间接检测入口厚度，根据前馈AGC的控制原理对后一机架进行前馈补偿，加快消除入口厚度偏差引起的较大波动。图4为前馈AGC控制的原理图。

图4 前馈AGC控制原理图

为了进一步发挥前馈控制的优点，考虑液压压下影响的滞后时间等，可提前时间输出前馈信号，控制液压压下系统预先动作。若时间提前合适，则可进一步减小出口厚度偏差的幅值。

3 结束语

在安钢1780热连轧系统中，自动厚度控制系统AGC的基本控制是多元化的。由GM-AGC，监控AGC和前馈AGC组成的AGC系统，这几种模型可以互相克服自身的缺点，达到整体最优化的目的，使得带钢的厚度偏差趋于最小，轧制过程更加稳定，最终达到了轧制系统的平稳轧制，满足带钢成品厚度需求的目的。

［1］孙一康.带钢热连轧的模型与控制［M］.北京:冶金工业出版社，2002.

［2］丁修.轧制过程自动化［M］.北京:冶金工业出版社，2005.

［3］童超男，张飞，彭开香.热轧板头尾厚精度控制技术［J］.钢铁，2005（4）:48-50，88.

［4］谭树彬，钟云峰，徐新河.压力AGC与监控AGC相关性研究［J］.东北大学学报（自然科学版），2006（3）:23-26.

［5］童超男，孙一康.热连轧综合AGC系统的智能化控制［J］.北京科技大学学报，2002（5）:73-75.

［6］Tezuka T，Yamashita T，Sato T.Application of a New Automatic Gague Control System for the Tandem Cold Mill［J］.IEEE Transactions on Industry Applications，2002.

［7］Stephens R I，Randall A.On Line Adaptive Control Inthe Hot Rolling of Steel［J］.IEEE Proc Control Theory and Applications，2002.