热轧电气自动化与计算机控制技术PDF电子书下载

1热轧生产工艺装备 1

1.1 热轧带钢生产工艺简介 1

1.1.1 国外热轧生产发展概况 1

1.1.2 我国热轧生产发展概况 3

1.1.3 热轧板带车间及轧机布置形式 4

1.2 常规热连轧机组的布置形式 5

1.2.1 全连续式布置 5

1.2.2 3／4连续式布置 7

1.2.3 半连续式布置 7

1.3 连铸连轧生产工艺 8

1.3.1 薄板坯连铸连轧技术发展阶段 8

1.3.2 薄板坯连铸连轧工艺技术特点 10

1.3.3 薄板坯连铸连轧技术现状 10

1.3.4 薄带连铸工艺布置及特点 22

1.3.5 传统热连轧和连铸连轧不同工艺方案应用选型 24

1.4 炉卷轧机生产工艺 26

1.4.1 炉卷轧机的发展 26

1.4.2 炉卷轧机的现状 28

1.5 热轧带钢生产主要设备 35

1.5.1 新建宽带钢常规热连轧机组所用设备主要特点 36

1.5.2 加热炉区设备 38

1.5.3 粗轧区设备 41

1.5.4 精轧区设备 45

1.5.5 层流冷却装置和卷取设备 49

1.6 热连轧生产线常用检测仪表 52

1.6.1 红外高温计 53

1.6.2 测宽仪 53

1.6.3 轧制力压头 54

1.6.4 多功能仪 54

1.6.5 带钢平直度仪 58

1.6.6 带钢在线表面检测装置 58

参考文献 61

2热连轧电气自动化系统构成 63

2.1 热轧带钢控制系统的结构和功能 63

2.1.1 控制系统的结构 63

2.1.2 控制系统的特点 65

2.1.3 控制系统的功能 67

2.1.4 自动化控制系统配置 74

2.2 自动化控制系统的硬件 75

2.2.1 过程控制级系统的软硬件 75

2.2.2 基础自动化级的软硬件 77

2.3 自动化系统的通信 91

2.3.1 基础自动化级通信的主要特点 91

2.3.2 基于串行接口的通信 92

2.3.3 基于以太网的通信 93

2.3.4 基于现场总线的通信 95

2.3.5 超高速通信网络 99

2.4 人机界面（HMI） 101

2.4.1 人机界面的基本功能 101

2.4.2 人机界面的组成和形式 102

2.4.3 人机界面的组态软件 102

参考文献 103

3热轧带钢模型理论基础 104

3.1 轧制变形区理论 104

3.1.1 变形区几何参数 104

3.1.2 咬入条件 105

3.1.3 变形程度和变形速度 106

3.1.4 中性角、前滑和后滑 108

3.1.5 轧件宽展 109

3.1.6 变形区应力状态 110

3.2 传热学基础 113

3.2.1 辐射传热 113

3.2.2 热传导 114

3.2.3 对流传热 116

3.3 建模与计算方法 118

3.3.1 概述 118

3.3.2 回归分析 119

3.3.3 插值算法 124

3.3.4 有限差分法 128

3.3.5 神经元网络 131

3.4 数据挖掘技术 134

3.4.1 聚类分析 135

3.4.2 决策树 137

3.4.3 关联规则 139

3.5 模型自学习方法 140

3.5.1 增长记忆式递推最小二乘法 140

3.5.2 指数平滑法 143

3.5.3 模型短期及长期自学习 144

参考文献 146

4轧制模型与规程计算 147

4.1 轧制力模型 147

4.1.1 接触弧水平投影长度 147

4.1.2 外摩擦应力状态系数 148

4.1.3 张力影响系数 148

4.1.4 变形抗力计算 149

4.2 轧制力矩及功率模型 149

4.2.1 轧制力矩的计算 149

4.2.2 电机功率的计算 150

4.3 轧制规程的计算 151

4.3.1 轧制策略 151

4.3.2 负荷分配 152

4.3.3 规程预计算 153

4.3.4 粗轧道次修正 156

4.3.5 精轧入口修正 156

4.3.6 后计算与自学习 157

参考文献 158

5温度模型与控制 159

5.1 概述 159

5.2 温度模型 159

5.2.1 轧件传送过程温降 160

5.2.2 高压水除鳞温降 161

5.2.3 低压喷水冷却温降 161

5.2.4 轧制变形过程温度变化 162

5.3 加热温度控制 162

5.3.1 板坯温度预报 163

5.3.2 炉温优化 165

5.3.3 炉温设定 166

5.4 粗轧温度控制 168

5.5 精轧温度控制 169

5.5.1 精轧速度设定 169

5.5.2 头部终轧温度设定 170

5.5.3 全长终轧温度控制 171

5.6 卷取温度控制 172

5.6.1 卷取温度预报模型 172

5.6.2 卷取温度控制策略 174

5.6.3 卷取温度控制系统 175

参考文献 177

6主速度与张力控制 178

6.1 概述 178

6.2 张力控制原理 179

6.2.1 机架间带钢张力作用 179

6.2.2 张力产生机理 180

6.3 张力控制系统组成 181

6.3.1 张力控制系统主要设备组成 181

6.3.2 张力控制系统的基本公式 183

6.3.3 张力控制传统PI控制器 183

6.3.4 高频振荡检测及抑制控制器 184

6.3.5 张力控制非线性趋近控制器 184

6.3.6 位置速度力矩三环控制器 186

6.3.7 ILQ（逆线性二次型）控制器 186

6.4 张力控制技术优化 188

6.4.1 控制算法优化 188

6.4.2 控制结构优化 189

6.4.3 工艺参数优化 190

6.4.4 硬件设计优化 191

参考文献 192

7厚度与宽度控制 193

7.1 自动位置控制（APC） 193

7.1.1 APC的组成和机构 193

7.1.2 电动APC 194

7.1.3 液压APC 195

7.2 辊缝零位标定 196

7.2.1 轧机压下零位标定 196

7.2.2 立辊零位标定 197

7.3 厚度与宽度波动的原因 197

7.3.1 厚度波动的原因 197

7.3.2 宽度波动的原因 200

7.4 自动厚度控制（AGC） 201

7.4.1 厚度控制的分析方法 201

7.4.2 厚度设定计算 202

7.4.3 厚度控制的锁定方式 202

7.4.4 前馈AGC 203

7.4.5 反馈AGC 204

7.4.6 监控AGC 206

7.4.7 张力AGC 208

7.4.8 AGC补偿功能 209

7.4.9 AGC调节时的速度补偿 210

7.5 自动宽度控制（AWC） 212

7.5.1 宽度控制的数学模型 213

7.5.2 宽度设定计算 214

7.5.3 短行程控制（SSC） 215

7.5.4 前馈AWC 216

7.5.5 反馈AWC 217

7.5.6 缩颈补偿（NEC） 217

7.5.7 动态设定（DSU） 218

参考文献 218

8板形模型与控制 219

8.1 板形控制概述 219

8.2 板形基本概念 219

8.2.1 横截面形状 219

8.2.2 平坦度 221

8.2.3 翘曲 223

8.2.4 镰刀弯 223

8.3 板形控制技术 224

8.3.1 液压弯辊技术 224

8.3.2 液压窜辊技术 224

8.3.3 工作辊辊形技术 225

8.3.4 支撑辊辊形技术 228

8.4 凸度与平坦度转化关系 231

8.5 板形控制的理论研究内容 232

8.5.1 轧件三维弹塑性计算模型 232

8.5.2 辊系弹性变形的研究方法 233

8.6 板形检测技术研究 233

8.6.1 凸度（断面）检测 233

8.6.2 平坦度检测 234

8.7 板形控制系统 235

8.7.1 板形控制功能配置 235

8.7.2 硬件及网络结构 235

8.7.3 板形设定控制模型 237

8.7.4 板形保持功能 238

8.7.5 凸度反馈控制 239

8.7.6 平坦度反馈控制 239

参考文献 240

9热轧生产线电气传动系统 243

9.1 电气传动系统的主要类型 243

9.1.1 直流调速系统发展历史及其特点 243

9.1.2 交流调速系统主要类型 244

9.2 电力电子器件的发展 247

9.2.1 二极管（Diode） 248

9.2.2 晶闸管（Thyristor） 248

9.2.3 门极可关断晶闸管GTO （Gate Turn-off Thyristor） 249

9.2.4 电力晶体管GTR （Giant Transistor） 250

9.2.5 电力场效应晶体管Power MOSFET （Metal Oxide Semiconductor Field Transistor） 250

9.2.6 绝缘门极双极型晶体管IGBT （Insulated Gate Bipolar Transistor） 251

9.2.7 集成门极换流晶闸管IGCT器件（Integrated Gate Commutated Thyristor） 253

9.2.8 电子注入式增强门极晶体管IEGT （Injection Enhanced Gate Transistor） 254

9.3 直流电动机调速原理及控制方法 255

9.3.1 闭环直流调速系统数学模型 255

9.3.2 闭环控制的直流调速系统 263

9.4 交流电动机主要控制策略 269

9.4.1 标量控制 269

9.4.2 矢量控制技术 273

9.4.3 直接转矩控制 281

9.4.4 定子磁链轨迹控制 287

9.5 热轧生产线主要电气传动控制系统 295

9.5.1 直流电机无环流可逆调速系统 295

9.5.2 负载换流逆变器 299

9.5.3 交交变频控制系统 301

9.5.4 交直交变频控制系统 303

9.5.5 热轧主传动电气系统的应用 306

参考文献 313