金屬材料成型自動控制基礎（簡體書）

《普通高等教育"十二五"規劃教材:金屬材料成型自動控制基礎》可作為冶金、機械、電力行業大專院校有關專業的教材，也可供從事材料加工研究、生產和應用等方面的工程技術人員與管理人員參考。

1 概論
1.1 軋制生產過程的特點
1.2 軋制過程技術現狀與自動化發展
1.3 中國冶金自動化的發展
復習思考題
2 自動控制原理
2.1 自動控制系統基本組成和控制原理
2.1.1 開環控制系統
2.1.2 閉環控制系統
2.1.3 復合控制系統
2.2 自動控制系統的基本要求
2.2.1 自動控制系統的性能指標
2.2.2 PID控制規律
2.3 調節器與執行器
2.3.1 DDZIII模擬調節器
2.3.2 數字PID調節器
2.3.3 電動執行器
復習思考題
3 軋制控制計算機系統的數學模型
3.1 軋制過程數學模型
3.1.1 幾種常用的數學模型
3.1.2 常用的典型軋制數學模型
3.2 線性回歸
3.2.1 一元線性回歸
3.2.2 多元線性回歸
3.3 自學習與自適應算法
3.3.1 數學模型的自學習
3.3.2 數學模型的自學習算法
3.3.3 精軋模型的自學習內容
3.4 神經網絡及其應用
3.4.1 神經網絡概述
3.4.2 BP神經網絡的基本模型
3.4.3 軋制過程基于BP神經網絡的實際應用
3.5 現場模型應用舉例
3.5.1 軋制力模型
3.5.2 模擬軋鋼
復習思考題
4 軋制過程計算機控制系統
4.1 軋制過程計算機控制的發展
4.2 控制用計算機系統基本結構
4.3 工業控制計算機的特點和種類
4.3.1 工業控制計算機的特點
4.3.2 工業控制計算機的種類
4.4 軋制過程多級計算機控制系統結構
4.4.1 L1操作計算機控制系統分工
4.4.2 L2級計算機軋制過程數學模型
4.4.3 L3級生產控制級作業內容
4.5 軋制過程控制計算機運行可靠性
4.6 軋制過程控制計算機通訊
4.6.1 基于以太網的通訊
4.6.2 以太網在熱軋生產線中的應用實例
4.6.3 基于現場總線的通訊方式
4.7 熱帶軋制車間分散控制系統實例
復習思考題
5 連續鑄鋼生產過程自動控制
5.1 連鑄生產過程中的檢測與控制
5.1.1 連續鑄鋼檢測技術
5.1.2 連續鑄鋼自動控制
5.1.3 二次冷卻水控制
5.2 連鑄生產過程計算機控制系統
復習思考題
6 連續加熱爐生產過程自動控制
6.1 加熱爐溫度控制模型
6.1.1 加熱爐爐溫控制原理
6.1.2 雙交叉限幅燃燒控制方式
6.2 爐膛壓力控制模型
6.3 鋼坯內溫度模型
6.4 連續加熱爐自動智能控制系統
6.5 某公司加熱爐控制系統的功能說明
6.5.1 PDI數據輸入
6.5.2 產品的核對
6.5.3 產品的爐前操作
6.5.4 板坯位置跟蹤
6.5.5 板坯的抽出
6.5.6 生產節奏
6.5.7 爐段最佳設定溫度計算
6.5.8 爐段最佳設定溫度計算自適應
6.5.9 延遲策略計算
6.6 加熱爐控制系統與其他控制系統的通訊
復習思考題
7 高速線材生產過程自動控制
7.1 高速線材生產線簡介
7.2 高速線材軋機的自動控制系統
7.3 高速線材軋機自動化控制系統
7.3.1 SIMATIC S5—155U PLC
7.3.2 COROS LS—B人機接口計算機操作監控系統
7.3.3 ET200分布式輸入、輸出系統
7.3.4 全數字直流傳動調速控制裝置
7.3.5 LCI SIMOVERT S精軋機主傳動
7.4 基礎自動化系統組態圖
7.4.1 主設定PLC框架
7.4.2 傳動控制PLC框架
7.4.3 順序控制（SEQ）PLC
7.4.4 軋線（MILL）PLC
7.4.5 液壓潤滑（MED）系統工程PLC
7.4.6 吐絲機（PGD）控制PLC
7.5 高速線材性能預報系統介紹
7.5.1 高速線材在線性能系統（SCCS）構成
7.5.2 在線模型功能
7.5.3 在線模型特點
復習思考題
8 板帶鋼厚度自動控制
8.1 板帶鋼厚度的變化規律
8.1.1 板帶鋼厚度波動的原因
8.1.2 軋制過程中厚度變化的基本規律
8.2 厚度自動控制的基本形式及其控制原理
8.2.1 用測厚儀的反饋式厚度自動控制系統
8.2.2 厚度計式厚度自動控制系統（壓力AGC）
8.2.3 前饋式厚度自動控制系統
8.2.4 張力式厚度自動控制系統
8.2.5 可變剛度控制
8.3 帶鋼熱連軋精軋機組的厚度自動控制
8.3.1 精軋機組DDC—AGC系統的基本組成
8.3.2 厚度控制補償
復習思考題
9 連軋張力和活套控制
9.1 軋制過程中張力的作用及其計算
9.1.1 前后張力作用
9.1.2 張力的理論計算模型
9.1.3 影響張力的各種因素
9.2 活套支撐器
9.2.1 電動活套的動力學計算
9.2.2 連軋時活套支撐器的自動控制系統
9.3 開卷和卷取張力的控制方法
9.3.1 卷取機張力控制的基本原理
9.3.2 直接法控制張力的基本原理
9.4 型鋼連軋張力自動控制
9.4.1 H型鋼軋制的平均出口速度計算
9.4.2 型鋼連軋電流記憶法的微張力控制原理
9.5 板帶熱連軋時的無活套軋制
復習思考題
10 帶鋼板形自動控制
10.1 板形理論
10.1.1 板形的工程表示方法
10.1.2 熱帶軋制板凸度規程
10.1.3 板形出浪的殘余應力條件
10.2 板、帶鋼軋制凸度合成計算
10.3 板形檢測方式
10.4 板形控制方式
10.4.1 人工板形控制方式
10.4.2 液壓彎輥板形控制裝置
10.4.3 中間輥竄輥板形控制
10.4.4 CVC軋機
10.5 帶鋼板形自動控制系統
10.5.1 板形自動控制原理
10.5.2 板形自動控制系統
10.5.3 某1700mm帶鋼冷連軋機板形控制系統
10.5.4 CVC軋輥板形液壓控制
10.5.5 HC軋機板形自動控制系統
復習思考題
11 軋后溫度控制
11.1 終軋溫度控制
11.2 卷取溫度控制
11.2.1 卷取溫度控制原理
11.2.2 卷取溫度控制計算
11.2.3 控制系統構成
11.2.4 自動控制方法
11.2.5 計算機控制策略
復習思考題
12 位置自動控制（APC）
12.1 位置自動控制系統的基本組成和結構
12.2 位置控制的基本要求和基本原理
12.2.1 位置控制的基本要求
12.2.2 機械裝置理想定位過程的理論分析和控制算法
12.2.3 位置控制量的實際計算和控制方式
12.2.4 液壓壓下裝置與液壓系統動態特性
12.2.5 液壓壓下自動位置控制
12.3 飛剪機可編程序控制器的位置自動控制（PLC—APC）
12.3.1 飛剪機剪切工作原理
12.3.2 ISA—D控制系統的構成
12.3.3 系統的軟件構成
12.3.4 提高系統性能的幾個措施
復習思考題
參考文獻

在冶金工業中，軋制過程是復雜的多參數耦合影響過程，計算機運算處理能力強，正好滿足軋制生產的需要。帶鋼熱連軋計算機控制系統是發展最迅速、最成熟和效果最明顯的項目，計算機系統的應用不僅保證各工序環節的質量和數量，提高了生產效率，最重要的是大大改善了軋件尺寸精度和性能指標。
計算機控制系統有不同布置方式、不同計算模型和算法選擇、不同計算處理速度和通訊速度，這些都成為計算機控制水平高低的影響因素。
任何生產線上所有局部設備可靠工作才能保證生產正常進行，計算機應用到軋制生產當中，就必須保證計算機本身長期無故障運行。
4.1 軋制過程計算機控制的發展
薄板熱軋時，保持溫度一致有很大難度，必須提高軋制速度，解決頭尾溫差過大問題。為此，1924年美國軋鋼工程師首先試驗熱帶連軋機，用人工控制轉速，實現活套自由軋制獲得成功。以后，人工轉速控制又向自動轉速控制發展，到20世紀60年代以前，帶鋼熱連軋機自動化發展主要集中在調速系統、輥縫壓下調節系統，以后向厚度自動控制擴展，使產品厚差大大減小。第一套模擬厚度控制系統在1957年投入使用，到1962年，已經有40多套軋機裝備了模擬厚度控制系統，極大地提高了整卷出口厚度精度。
由于計算機可以快速獲取多方面的過程信息，并按照事先編排的程序快速作出判斷和調整方案，向多個執行機構發出動作指令。因而，人們也開始考慮計算機在軋制過程控制中的應用。
美國是實用計算機誕生地，也是嘗試在工業上應用計算機最早的國家。20世紀60年代初，麥克勞思鋼鐵（MeLouth Steel）公司在1525mm帶鋼熱連軋機上開始使用計算機，設定控制精軋機組的輥縫和速度，開創了軋線上應用計算機控制的先河。
20世紀60年代末，英國RTB鋼鐵廠實現了生產管理和過程控制相結合的應用，從加熱爐到卷取機的整個帶鋼熱連軋生產過程用小型計算機實現了調度與控制。
計算機控制系統的應用適應了帶鋼熱連軋機復雜系統自動化的發展，極大地促進了帶鋼熱連軋生產的高速、高精度技術水平的提高，產生了可觀的經濟效益。