[发明专利]冷轧机厚度控制系统的网络前馈控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷轧机厚度控制系统的网络前馈控制方法，属于冷轧机控制技术领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

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，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，上述的冷轧机厚度控制系统的网络前馈控制方法，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，上述的冷轧机厚度控制系统的网络前馈控制方法，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，上述的冷轧机厚度控制系统的网络前馈控制方法，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。