一种基于四个伺服阀的平整机辊缝控制装置以及控制方法与流程

本发明涉及冶金行业的冷轧连续处理线的自动控制领域，尤其涉及到一种基于四个伺服阀的平整机辊缝控制方法。

背景技术

现代的平整机采用高压液压系统控制，主要包括压力供应系统、伺服阀、电磁阀，最后的执行件为液压调整的油缸，与早期电机驱动的系统相比，液压系统是动态的系统，对系统的变化相应更快。

现有技术中，冷轧厂连退平整机轧辊控制采用推上液压系统，通过机架内两侧推上缸作用于轧辊实现轧制力、辊缝控制。所谓平整机推上系统就是上支撑辊处于固定位置，下支撑辊由机架底部往上靠，完成轧制力或辊缝控制任务；在正常生产中平整机采用总轧制力控制模式，并投用轧制力偏差或倾斜控制来保证平整机出口板形质量。

现有技术中，采用电磁阀驱动两侧推上缸动，用于平整机轧辊快速打开和关闭控制，而伺服阀驱动两侧推上缸动，用于平整机轧制力控制和轧制力偏差或倾斜控制。并且没有无检测异常伺服阀的功能，如遇到阀异常则会造成停机的风险。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种平整机推上缸辊缝控制装置以及控制方法，通过四个伺服阀共同驱动两侧推上缸动，以实现平整机的位置控制通过异常轧制模式，双侧仅由单个伺服阀进行闭环控制，可通过互相切换双侧的伺服阀来检测异常阀的位置，并能实现保证机组正常进行。

为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：

一种基于四个伺服阀的平整机辊缝控制装置，包括机架、上下移动的上轧辊和下轧辊、压管路和安全阀，

还包括推上缸，所述推上缸位于机架底部；推上缸位置传感器，直接和所述推上缸的活塞相连，跟踪推上缸动作行程；四个伺服阀，其中，两个主伺服阀进行闭环控制，两个辅伺服阀进行开环控制，四个伺服阀共同驱动两侧推上缸动，以实现平整机的位置控制；双侧单个伺服阀驱动两侧推上缸实现平整机的轧制力和延伸率控制。

本发明的一种基于四个伺服阀的平整机辊缝控制方法，利用上述的辊缝控制装置进行控制，其特征在于：

所述平整机辊缝控制方法通过推上液压缸的控制以及对弯辊的控制共同实现的；

推上液压阀组设备实现对所述推上液压缸的控制，所述推上液压阀组设备包括操作侧伺服阀组、传动侧伺服阀组、背压控制阀组三部分；所述操作侧伺服阀组和所述传动侧伺服阀组分别设置在操作侧和传动侧推上液压缸的附近，所述背压控制阀组设置平整机附近通过对推上液压缸实施位置、轧制力控制以及延伸率控制来获取平整机正常工作所需的辊缝及轧制力；

工作辊平衡弯辊液压阀组控制阀组实现对工作辊的平衡控制及弯辊控制，所述通过工作辊平衡弯辊液压阀组控制阀组包括弯辊平衡缩回和正、负弯辊两个回路，所述工作辊平衡弯辊液压阀组控制阀组设置于平整机机架附近。

上述技术方案中，包括正常轧制模式和四种异常轧制模式。

上述技术方案中，所述正常轧制模式包括下述过程：在靠辊的过程中，当前卷选择使用平整机，平整机实现位置控制模式，四个伺服阀同时控制液压缸，操作侧和传动侧分别由两个伺服阀控制，主伺服阀进行闭环控制，辅伺服阀进行开环控制；在靠辊完成后，平整机实现轧制力控制或者延伸率控制，此时操作侧和传动侧仅由主阀进行闭环控制。

上述技术方案中，四种异常轧制模式都仅由两侧的单个伺服阀进行闭环控制，当被选中的两个伺服阀进行靠辊时，如果有一侧伺服阀工作不正常，则辊缝数据也将显示非正常值，通过四种异常轧制模式的切换，找出异常的伺服阀，保证机组正常进行。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明简单易行、避免平整机靠辊出现的辊缝超差现象，显著提高连续机组平整机成材率，值得在具备类似电磁阀控制液压缸的平整机产线上推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为本发明的推上缸系统示意图；

图2为本发明的液压辊缝控制框图；

图3为本发明正常轧制模式示意图；

图4为本发明启动关闭平整机的示意图；

图5为本发明的异常轧制模式示意图；

图6为本发明的四个伺服阀的开度曲线以及辊缝曲线。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明的推上缸系统示意图；结合图1所示，本发明采用基于四个伺服阀的平整机辊缝控制装置，包括机架、上下移动的上轧辊和下轧辊、压管路和安全阀，上轧辊和下轧辊双辊传动，

还包括推上缸，所述推上缸位于机架底部；推上缸位置传感器，直接和所述推上缸的活塞相连，跟踪推上缸动作行程；四个伺服阀，其中，两个主伺服阀进行闭环控制，两个辅伺服阀进行开环控制，四个伺服阀共同驱动两侧推上缸动，以实现平整机的位置控制；压力油通过高压系统提供。双侧单个伺服阀驱动两侧推上缸实现平整机的轧制力和延伸率控制。

平整机机架旁有四个蓄能器，其中有两个蓄能器管路直接连接在伺服阀之前，为液压缸提供稳定的缓冲油量，另外两个蓄能器是为了保证系统背压的压力。在调节的情况下，例如有较高一级的系统控制时，系统可保持稳定的响应。

图2为本发明的液压辊缝控制框图；结合图2所示，本发明的一种基于四个伺服阀的平整机辊缝控制方法，利用上述的辊缝控制装置进行控制，所述平整机辊缝控制方法通过推上液压缸的控制以及对弯辊的控制共同实现的，

推上液压阀组设备实现对所述推上液压缸的控制，所述推上液压阀组设备包括操作侧伺服阀组、传动侧伺服阀组、背压控制阀组三部分；所述操作侧伺服阀组和所述传动侧伺服阀组分别设置在操作侧和传动侧推上液压缸的附近，所述背压控制阀组设置平整机附近。对推上液压缸实施位置、轧制力控制以及延伸率控制，以获取平整机正常工作所需的辊缝及轧制力。

工作辊平衡弯辊液压阀组控制阀组实现对工作辊的平衡控制及弯辊控制，所述通过工作辊平衡弯辊液压阀组控制阀组包括弯辊平衡缩回和正、负弯辊两个回路，所述工作辊平衡弯辊液压阀组控制阀组设置于平整机机架附近。

包括正常轧制模式和四种异常轧制模式。

所述正常轧制模式包括下述过程：在靠辊的过程中，当前卷选择使用平整机，平整机实现位置控制模式，四个伺服阀同时控制液压缸，操作侧和传动侧分别由两个伺服阀控制，主伺服阀进行闭环控制，辅伺服阀进行开环控制；在靠辊完成后，平整机实现轧制力控制或者延伸率控制，此时操作侧和传动侧仅由主阀进行闭环控制。

四种异常轧制模式都仅由两侧的单个伺服阀进行闭环控制，当被选中的两个伺服阀进行靠辊时，如果有一侧伺服阀工作不正常，则辊缝数据也将显示非正常值，通过四种异常轧制模式的切换，找出异常的伺服阀，保证机组正常进行。

具体地，图3为本发明的正常轧制模式示意图；本发明在应用在具体的平整机场合中，正常轧制时，由伺服阀sv-spm-21和sv-spm-22直接闭环控制，sv-spm-23和sv-spm-24不做控制。靠辊过程中，四个伺服阀同时控制hgc液压缸，其中sv-spm-21和sv-spm-22进行闭环控制，sv-spm-23和sv-spm-24进行开环控制。

靠辊时，拥有蓄能器链接的四个伺服阀同时快速稳定响应，确保了更高的控制精度，靠辊过程启动关闭平整机的步骤如图4所示。具体地，包括如下步骤，第一步：启动自动步；第二步：弯辊平衡，第三、四步：辊缝设定到准备位置50mm，同时防皱辊和防跳辊上升到-(3+带厚)位置；第五步：上下支承辊传动与主线同步；第六步：辊缝设定到5mm辊缝位置，此时等待焊缝；第七步：辊缝上升到最小轧制力30吨位置，并将轧制力控制信号使能；第八步：轧制力达到画面设定值；第九、十步：弯辊力达到设定值，同时机组达到设定速度；第十一步：延伸率使能，自动步结束。

图5为本发明的异常轧制模式示意图；在异常轧制时，四个伺服阀可以任意选择两侧的单个伺服阀进行闭环控制，以实现靠辊和轧制，同时通过两侧的主阀和辅阀的自由切换，可以检测出现异常的伺服阀。

平整机的主要功能是由推上缸完成，提供所需要的位置控制以及轧制力与延伸率。平整机包括打开与关闭两种状态。在打开状态下，平整机要完成的是位置控制；在关闭情况下，平整机完成的是轧制力控制。其中延伸率控制也是通过轧制力来完成，均由推上缸来实现。

本发明的四个伺服阀的推上位置控制根据以下原理实现的：当平整机处于打开状态时，此时位置控制器起作用，由位置控制器输出作为伺服阀给定，起到控制推上缸位置从而控制轧辊位置的作用。根据控制目标，轧辊中心位置设定值生成，通过与反馈的位置传感器得到的位置实际值比较，并且附加位置倾斜设定以后送给位置调节控制器，来决定伺服阀开口度，从而起到位置调节作用。

实际位置检测值由位置传感器读到。位置传感器安装在推上缸中，读到的数据是由推上缸的最低位置计起，推上缸上升则传感器读数加大。但位置控制中辊缝值计算是以轧制中心线为零位，推上缸下降时位置值增大。则需要对传感器读数进行处理，并且考虑到校准时记录的实际位置值、辊径、轧制中心线位置、带钢厚度等因素带来的位置变化，才能得到辊缝实际值。

本发明的四个伺服阀的推上轧制力控制根据以下原理实现的：当推上缸上升到一定位置，轧辊上下表面接触，并且产生一定的轧制力后，则需要由位置控制转换为轧制力控制。轧制力控制与位置控制原理相同，也包括轧制力设定值选择、轧制力偏差设定值选择、实际轧制力检测与计算等环节，通过轧制力控制器对给定值与反馈值进行比较，将控制器输出作为伺服阀调节量，从而达到轧制力稳定的目的。轧制力设定值包括平整机工作时轧制力的设定值与模式转换过程中自动步逻辑给定的轧制力设定值。平整机工作时，可以由操作员根据板形设定两侧的轧制力偏差值。

有压力传感器检测传动侧与操作的实际压力值。检测值需要进行处理，并且要考虑其他如正负弯辊力、辊重等因素的影响，最终得到推上缸实际作用于带钢上的实际轧制力。

本次发明，在正常轧制下，两主伺服阀采用pid闭环控制，两辅伺服阀采用开环控制，四个伺服阀的开度曲线以及辊缝曲线如图6所示，这样的控制方式可以达到快速收敛以及精确控制的效果。

本发明在具体实验过程中，正常轧制模式下，不仅可以提高平整机系统的控制精度，还可以改善带钢的板型和表面质量，在异常轧制下，不仅可以判断出异常伺服阀，还可以进行轧制保证机组正常运行。本发明具有较大实用价值，并具备通用性，在宝信以后的所有冷轧项目中可进行广泛推广。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。