冷轧机厚度控制系统的网络前馈控制方法技术方案

本发明专利技术提供一种冷轧机厚度控制系统的网络前馈控制方法，以入口测厚仪、以太网、控制器和液压压下装置为厚度控制设备，入口测厚仪测量冷轧机带材入口厚度值，使用以太网通信接口将厚度值发送到以太网网络；控制器使用以太网通信接口，从网络上接收厚度值，进行控制算法的计算，将控制量发送给伺服阀，驱动液压压下油缸，完成一次控制器的计算；测厚仪依次发送带材入口厚度值，控制器依次接收厚度数据进行计算，完成冷轧机的厚度前馈控制过程。本发明专利技术利用以太网使厚度前馈通道由模拟传输变为数字传输，大大提高了控制精度和抗干扰能力，减少了连接电缆，延长了连接距离，显著增强了故障诊断和恢复能力。

Network feedforward control method for thickness control system of cold rolling mill

The invention provides a network feedforward control system of cold rolling mill thickness control method, thickness gauge, Ethernet controller and the hydraulic pressure device for thickness control equipment to the entrance, entrance thickness measurement of cold rolling strip entrance thickness value, the thickness value is sent to the Ethernet network using Ethernet communication interface; Ethernet communication interface controller from the network, receives the thickness value, calculation of the control algorithm, the control quantity is sent to the servo valve, hydraulic pressure cylinder, a controller calculation; thickness of successively transmitted strip entrance thickness value, controller sequentially receiving data to calculate the thickness, the thickness of the cold rolling mill complete feedforward control process. The invention uses Ethernet to thickness feed-forward channel by the simulation transmission to digital transmission, greatly improving the control accuracy and anti-jamming capability, reduce the connecting cables, extending the connection distance, enhance the ability of fault diagnosis and recovery.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于冷轧 机控制

技术介绍
在冶金行业，金属压力加工装备冷轧机生产线非常复杂，计算机控制 水平较高，自动化控制系统在其中占据着重要的作用。冷轧机的自动化控 制系统，可分为基础自动化系统和过程自动化系统。对于基础自动化系统 来说，厚度控制系统是其中关键的组成部分，是保障轧制带材出口厚度精 度的关键手段。冷轧机厚度控制系统，使用反馈控制方法时，从带材出口 测量厚度，不可避免会产生过渡过程滞后，限制控制精度的提高。为了克 服反馈滞后的缺点，可采用厚度控制系统的前馈控制方法。冷轧机厚度控 制系统的前馈控制，是通过测厚仪对轧制带材入口厚度进行提前测量，并 根据实测值与给定值进行比较，得到偏差信号，借助于控制回路中控制器 的控制程序，计算出最终控制量，发送到液压压下装置中，通过伺服阀改 变冷轧机液压压下油缸位置，从而将带材出口厚度控制在允许偏差范围。 冷轧机厚度控制系统前馈控制属于开环控制系统， 一个典型的前馈控制框图如图2所示，在目前的冷轧机厚度控制系统中，入口测厚仪与控制器的 前馈连接，都是采用模拟量的连接方式，使用模拟电压或电流进行测量。 这种模拟量连接前馈控制通道的方式，存在如下的局限性 ①控制精度低，在测厚仪的模拟信号测量方式中，需要进行多次A/D (模拟量/数字量)和D/A (数字量/模拟量)转换，每次转换都会增加转 换误差，使控制精度降低；② 连接电缆多，每个模拟量前馈连接都需要至少两根线，当存在多个 模拟量前馈时，连接电缆成倍增加，提高了生产成本；③ 连接距离短，使用模拟量前馈连接时，由于传输电缆存在电阻，引起能量损耗及电压降低，因此连接距离一般较短；④ 抗干扰能力弱，使用模拟量前馈连接时，模拟电压或电流受周围环 境的影响较大，周围环境的电磁场变化容易引起模拟电压或电流变化，降 低测量数据精度；⑤ 故障诊断及恢复困难，在模拟量前馈连接中，由于电缆及接触点的 增加，可能引起故障的情况也增加，使故障的诊断比较困难，并且恢复起 来也比较麻烦。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种冷轧机厚度控制 系统的网络前馈控制方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现-，以入口测厚仪、以太网、 控制器和液压压下装置为厚度控制设备，其特征在于包括以下步骤——1) 入口测厚仪通过以太网通信接口，将测量的冷轧机带材入口厚度 值发送到以太网网络；2) 控制器通过以太网通信接口，从以太网网络上接收入口测厚仪发 送的数据，然后进行控制算法的计算；3) 控制器计算后，通过模拟量连接方式输出给液压压下装置的伺服 阀进行控制，驱动液压压下油缸，完成一次控制器的计算过程；4) 入口测厚仪通过以太网接口依次发送带材入口厚度值，控制器依 次接收入口测厚仪发送的数据进行计算，如此循环，完成冷轧机厚度控制 系统的前馈控制过程。进一步地，上述的，包括以下详细步骤——1) 入口测厚仪和控制器分别进行初始化工作，定义网络通信所需要 的IP地址、套接字等数据；2) 入口测厚仪测量轧机入口厚度值，使用UDP协议的网络发送函数， 将所测量的厚度值转换成数据包，发送到以太网上；3) 控制器使用UDP协议的网络接收函数，从以太网上接收数据包， 并取出数据包中来源IP地址；4) 控制器比较接收数据包中的来源IP地址与入口测厚仪的IP地址， 如果两者地址相同，则使用数据包中的厚度值计算偏差信号，进行控制器 的计算，得到控制量，输出给伺服阀驱动液压压下油缸；如果两者地址不 同，则转给其他程序进行处理；5) 入口测厚仪与控制器分别完成发送和接收数据运算后，判断当前 工作状态是否正常，如果工作正常则继续循环运行，如果异常则转到异常 处理程序进行处理。更进一步地，上述的，所述 控制器采用可编程控制器PLC或工业控制计算机IPC。更进一步地，上述的，传输 数据协议的物理层采用以太网的物理层定义，符合IEEE802.3标准规范。 传输数据协议的数据链路层采用CSMA/CD协议，符合IEEE802.3标准规 范。传输数据协议的网络层采用IP协议，符合TCP/IP网络体系结构。传 输数据协议的传输层采用UDP协议，符合TCP/IP网络体系结构。再进一步地，上述的，其特 征在于以太网通信接口的传输速度为10Mb/s或100Mb/s或1Gb/s。以太 网通信接口的连接电缆采用屏蔽双绞线或光缆。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在 本专利技术利用以太网网络前馈，使用入口测厚仪测量冷轧机带材入口厚度值，将前馈通道由模拟传输方式变为数字传输方式，使带材入口测量值 由模拟量变为数字量，减少数据的转换误差，提高了厚度控制系统的精度。 除了传输带材厚度数据外，测厚仪的其他数据也可以通过以太网传输，这 样减少了连接电缆，降低生产成本，而且也减少了可能出现故障的位置， 提高了故障诊断和恢复能力。由于以太网使用数字量传输，传送信号为高 低电平的方式，相对模拟量方式来说，周围环境的电磁场变化不容易引起 数据变化，提高了抗干扰能力，也增加了传输距离。与现有技术相比，本 专利技术大大提高了控制精度，减少了连接电缆，延长了连接距离，提高了抗 干扰能力，增强了故障诊断和恢复能力，应用前景看好。附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明-图1:冷轧机组成结构示意图2:现有技术冷轧机厚度控制系统框图3: OSI/RM参考模型；图4: TCP/IP网络体系结构；图5:本专利技术冷轧机厚度控制系统框图6:本专利技术冷轧机厚度控制系统组成示意图图7:入口测厚仪软件流程图8:控制器软件流程图。图中各附图标记的含义见下表附图<table>table see original document page 7</column></row><table>具体实施例方式金属加工装备冷轧机组成如图1所示，包括开巻机1、冷轧机2、入 口测厚仪3、板形辊4、剪子5和巻取机6。本专利技术的冷轧机厚度控制系统 的网络前馈控制方法，以入口测厚仪、以太网、控制器和液压压下装置为 厚度控制设备。本专利技术的冷轧机厚度控制系统如图5所示，本专利技术的冷轧 机厚度控制系统组成如图6所示，包括入口测厚仪3、以太网IO、控制器 7、伺服阀8和液压压下油缸9，控制器7采用可编程控制器PLC或工业 控制计算机IPC，以太网通信接口的连接电缆采用屏蔽双绞线或光缆，以 太网通信接口的传输速度为10Mb/s或100Mb/s或1Gb/s。在冷轧机生产中， 入口测厚仪3安装在轧机入口侧，使用UDP数据传输协议，将测量的带 材入口厚度数据发送到以太网10上，发送数据包的目标IP地址为控制器 7的IP地址；控制器7从以太网10上使用UDP协议进行接收，接收数据 包的源地址为入口测厚仪3的IP地址。具体步骤首先，入口测厚仪3和控制器7分别进行初始化工作，定 义网络通信所需要的IP地址、套接字等数据；然后，入口测厚仪3测量轧机入口厚度值，使用UDP协议的网络发 送函数，将测量厚度值转换成数据包，发送到以太网10上；继而，控制器7使用UDP协议的网络接收函数，从以太网10上接收 数据包，并取出数据包中来源IP地址；控制器7比较接收数据包中的来源IP地址与入口测厚仪的IP地址， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
冷轧机厚度控制系统的网络前馈控制方法，其特征在于：包括以下步骤－　　　　１）入口测厚仪通过以太网通信接口，将测量的冷轧机带材入口厚度值发送到以太网网络；　　　　２）控制器通过以太网通信接口，从以太网网络上接收入口测厚仪发送的数据，然后进行控制算法的计算；　　　　３）控制器计算后，通过模拟量连接方式输出给液压压下装置的伺服阀进行控制，驱动液压压下油缸，完成一次控制器的计算过程；　　　　４）入口测厚仪通过以太网接口依次发送带材入口厚度值，控制器依次接收入口测厚仪发送的数据进行计算，如此循环，完成冷轧机厚度控制系统的前馈控制过程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李坤杰，窦保杰，李献国，李宏海，
申请(专利权)人：苏州有色金属研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]