800mm电子铝箔轧机板形自动控制系统（洛阳有色金属加工设计研究院黄利斌河南洛阳471039）摘要：本文介绍我院自主开发设计的800mm电子铝箔轧机板形自动控制系统的性能、组成及功能。
关键词：电子铝箔，板形仪，板形自动控制系统，分段冷却控制，板形目标曲线1.前言随着加工工业逐步采用高速自动作业线，特别是电子铝箔对板厚板形精度要求日益严格。
目前，板厚自动控制技术（AGC,Automatic Gauge Control）已日益成熟，厚度控制精度得到了解决。
而板形自动控制（AFC,Automatic Flatness Control）,由于影响因素极其复杂，给板形控制带来很大困难，板形控制已成为国内外轧机界研究热点之一。
国外这几年也先后有多家公司和研究机构推出了不同种类的板形自动控制系统，实践生产效果不错，但由于价格非常昂贵，国内目前引进的很少。
1999年，我院成立新技术开发中心，把板形自动控制系统作为重点开发项目，通过近3年多努力终于取得成功，该系统借鉴了国外同类产品的先进经验、控制方法和模型，适用于冷轧铝薄带材板形自动控制的计算机自动控制系统。
2002年12月板形自动控制系统在由我院总包的新疆众和股份有限公司800mm电子铝箔轧机上成功运行，各项指标达到设计要求，控制精度接近国际水平，受到用户好评。
目前，应用于河南顺源铝业有限公司的1850mm铝箔轧机板形自动控制系统已安装就绪，进入最后的调试阶段。
本文仅对800mm电子铝箔轧机自动控制系统的性能、组成及功能作些介绍，以供读者参考。
2.轧机参数及控制精度新疆众和股份有限公司800mm电子铝箔轧机的主要参数如下：轧机形式：四辊不可逆铝箔冷轧机轧机尺寸：ф200mm/ф480mm ×800mm最大轧制力： 2600KN最大轧制速度：1200m/min来料宽度：420—640mm来料厚度： 0.6mm开卷张力：180—5700N卷取张力：80—4300N通过有关技术人员的共同努力，经过现场调试实验，在投入板形自动控制系统且正常稳定轧制条件下达到以下控制效果：厚度范围：0.32mm—0.017mm最大轧制速度：900m/min板形控制精度：0.1mm: ±15I0.065mm: ±20I3.系统组成图1是板形自动控制系统的框图。
AFC整套系统由检测部分、控制部分、执行部分组成。
检测部分选配了西安建筑科技大学生产的非接触激振测频式动态板形仪。
板形仪作为检测板形的传感器在整套系统中起着关键作用，它对板形的检测精度直接影响后续的控制精度。
如图所示，板形自动控制系统的核心是板形控制部分，它主要由板形信号处理单元，中央处理单元和过程信号I/O单元三部分组成。
分别完成板形信号的采集和处理、板形控制信号的计算、输出板形控制信号控制各执行机构等任务，形成闭环自动板形控制。
本地操作站和远程操作站主要用于人机操作界面，显示板形控制系统及过程状态信息。
在远程操作站上还可以根据用户需要打印所需要的数据、曲线等信息。
分别面向维修工程师和轧机操作手。
板形控制系统除输出轧辊倾斜控制信号、自动弯辊控制信号和自动冷却喷射控制信号之外，还提供有过程I/O接口，与轧机的其他控制系统（如轧机厚度自动控制系统、轧机传动系统等）进行信号联系，根据联系信号的状态进行控制及连锁，保证系统安全、可靠地完成其控制功能。
800mm电子铝箔轧机板形自动控制系统检测部分控制部分执行部分板形信号处理单元板形控制单元操作站单元 AGC 冷却系统MIC2000工控机 MIC2000工控机一体化工控机AI/AO AO CANDI/DO DOCAN CAN动态板形仪图14.AFC与外系统信号的联系4.1与AGC系统的联系1.来自AGC系统的信号⑴AGC系统就绪（触点信号，闭合有效，2A/30VDC）⑵总的倾斜量（传动侧位置－操作侧位置，模拟量信号±10V对应最大倾斜值）当AGC工作于压力环时，为传动侧压力－操作侧压力.2.去AGC系统的信号⑴倾斜控制误差（±10V<=>±2mm）⑵倾斜控制自动（触点信号，2A/30VDC）⑶AFC系统就绪4.2与传动系统的联系来自传动系统的信号⑴卷取张力（0—10V<=>0—最大张力）⑵带材速度（0—10V<=>0—最大速度）⑶张力范围（触点信号，2A/30VDC）⑷卷取张力建立（触点信号，2A/30VDC）4.3与弯辊系统的联系1.来自弯辊系统的信号⑴弯辊控制系统就绪（触点信号，闭合有效，2A/30VDC）⑵正弯压力（0—10V<=>0—最大正弯压力）（实测值）⑶负弯压力（0—-10V<=>0—最大负弯压力）（实测值）⑷弯辊参考（给定）：±10V<=>±最大弯辊给定2.去弯辊系统的信号⑴弯辊控制误差（触点信号，闭合有效，2A/30VDC）⑵弯辊控制自动4.4与分段冷却控制系统的联系1.来自分段冷却控制系统的信号⑴分段冷却控制系统就绪（触点信号，闭合有效，2A/30VDC）⑵冷却液压力（0—10V<=>0—10bar）⑶冷却液打开（触点信号，2A/30VDC）2.去分段冷却控制系统的信号⑴冷却喷嘴的开/关控制信号（触点信号，共16路，2A/30VDC）⑵冷却控制自动（触点信号，2A/30VDC）4.5与板形检测系统的联系测量传感器个数： 7个；1.板形仪7个传感器的测量宽度间距77.5；77.5；83.0；83.0；77.5；77.5（1—7中心距476mm）可测板宽范围520mm;2.与AFC系统的数据交换方式：12位D/A板；3.信号分辨率：100/2048 （I/bit）；4.信号范围：±100I；5.板形仪输出到AFC的板形信号的刷新频率：0.5秒；6.板形仪的测量精度：±5I。
5.硬件要求和软件环境本板形自动控制系统采用研华的MIC2000硬件系列。
控制部分的软件采用DOS加TURBO C++可使控制程序精炼、高效。
人机交互部分的软件采用微软公司的系统软件、开发软件（Windows2000系统平台配以Microsoft visual C++）可使人机界面简便易学、易操作。
5.1 硬件环境.采用研华公司的工业控制计算机（工业PC），具有性价比高，可靠性好、抗干扰能力强等优点。
.该系统采用模块化设计使硬件配置方便灵活。
.工控机和上位机工作站均为研华的产品，配套兼容性好。
.具有强大的通讯功能，可以通过专用的CAN总线将各部分连接在一起，构成CAN总线计算机控制网络，各部分之间的信息交换通过CAN总线实现。
.硬件包括：CPU型号MIC-2352,模入板MIC-2718，模出板MIC-2728，数字量输入板MIC-2730，数字量输出板MIC-2750，通讯板MIC-2630，PCL-841，软驱板MIC-2120等。
5.2 软件环境.上位机（操作台计算机）: 操作系统Windows 9X/me/2000/NT, 支撑软件Microsoft visual C++6.0以上，上位机应用程序.下位机（控制计算机）: 操作系统DOS6.22，下位机应用程序6.控制功能介绍由我院开发的板形自动控制系统，主要应用于冷轧带箔轧机上。
既可以接受来自接触式板形测量装置的板形误差信号，也可以接受来自非接触式板形测量装置的板形误差信号。
通过最小二乘算法，找到最佳的控制函数的组和，这些控制函数被用于控制弯辊、工作辊倾斜、分段冷却等执行机构，通过轧辊倾斜、工作辊弯曲及分段冷却等控制手段，对轧机出口侧带材板形进行控制，以此消除板形误差，使之达到操作手给定的目标板形。
800mm电子铝箔轧机检测部分选配了西安建筑科技大学生产的非接触激振测频式动态板形仪，板形自动控制系统的控制主要完成以下功能：.自动轧辊倾斜控制功能.自动轧辊弯曲控制功能.自动轧辊冷却控制功能.板形控制目标的生成与修正.矫正补偿功能.板形控制系统的操作与过程状态的显示图2AFC系统采用了图形化界面，所以操作比较简单.如上图2为板形系统主控画面，共分6个主要显示区：包括控制、参数设定、目标曲线选择、显示、系统功能等。
在此状态下操作手可根据需要对参数和控制方式进行设置，或者进入其他显示画面，如测量曲线、板形检查、板形分析（曲线比较、补偿分析）、冷却键盘。
图3图3用来显示AFC系统的模拟量输入信号的名称和数值和数字量输入信号的名称和状态（信号有效，绿色小灯亮；信号无效，绿色小灯灭）。
单击窗口左下角的退出键返回主控画面。
图4图4 窗口的左上部分用来显示板形误差曲线/给定目标曲线；左中部分用来显示冷却喷嘴控制状态；左下部分用来显示检查曲线/剩余误差/总补偿量（通过在窗口左底部分右面的下拉框选择，缺省选定为检查曲线）；并可在窗口左底部分左面的下拉框选择显示左上、左下部分曲线的单位（I-unit或N/mm^2）。
在窗口右半边的倾斜控制区显示了倾斜控制的控制状态（自动/手动）及实际的误差量CE、输出控制量CO；弯辊控制区显示了弯辊控制的控制状态（自动/手动）及实际的误差量CE、输出控制量CO；冷却控制区显示了冷却控制的控制状态（自动/手动）及实际的冷却量；目标曲线区显示了当前目标曲线号/当前目标幅值/检查目标曲线号；轧制数据区显示了给定的带材卷号/带材宽度/带材出口厚度/带材刚度系数和实测轧制速度/张力的值以及AFC系统的控制状态（就绪/未就绪）；单击窗口左下角的退出键返回主控画面。
图5图5显示了工作辊喷嘴的控制状态和模式，在喷液控制方式下，按如下操作：.自动模式点击后喷嘴系统及处于自动控制模式。
.设置将所有喷嘴设置为自动方式（前提：自动方式有效）。
.手动/自动将某喷嘴切换为手动/自动方式（自动方式键面为绿色）。
.ON/OFF 将手动控制某喷嘴的开/闭，开（ON）键面为绿色同时对应喷嘴的方灯变绿。
.手动模式点击后喷嘴系统及处于手动控制模式。
.全开将所有喷嘴设置为常开（前提：手动控制模式有效）。
.全开将所有喷嘴设置为常闭（前提：手动控制模式有效）。
.测试将测试所有喷嘴。
.退出将返回主控画面。
7.结束语我院板形自动控制系统在新疆众和股份有限公司800mm电子铝箔轧机上成功运用，标志着我院板形自动控制系统由前期的实验阶段走向了应用阶段。
板形自动控制系统是现代高速轧机必不可少的组成部分，实践证明板形的检测精度直接影响着板形的控制精度，我院轧机电气设计工程人员的新目标将是进一步改进和完善新近开发的板形自动控制系统，并配合机械工程人员开发研制板形测量辊，早日把我院板形自动控制系统大量的推向市场。