某公司冷轧薄板厂从德国引进的HC轧机为可逆式单机架六辊轧机，主要用于轧制冷轧镀锡原板和极薄板。其中板形测量装置及其与弯辊控制系统、中间辊轴向横移控制系统组成的板形控制系统是代表机组技术水平的主要标志，对其控制系统的研究与改进是提高板形质量的关键。 轧机的压下装置通常位于轧机的操作侧和传动侧，压下油缸的压下力通过支撑辊两侧的轴承座来传递，支撑辊再通过辊面接触传递到中间辊和工作辊而产生轧制力。在轧制过程中，由于轧辊本身所具有的挠度将不可避免地产生弯曲，从而使钢板产生凸度，如图1所示。为减轻甚至消除轧辊弯曲带来的影响，HC轧机配置了弯辊装置，即在机架内设置一定数量的弯辊液压缸产生一定的弯辊力来控制轧辊弯曲以获得良好的板形

　　在实际生产中，该轧机的弯辊控制系统存在着下列问题： (1)在正常的轧钢生产中，轧制道次转换后弯辊投入使用时弯辊力瞬间出现*大而造成带钢断带的现象时有发生; (2)弯辊投入使用后，在正、负弯辊切换时也容易出现弯辊力*大而造成带钢断带现象。 正常轧制时的带钢断带将造成巨大的损失，如轧机长时间的停机、设备的严重损坏以及轧辊的损坏等，是轧钢生产中应极力避免的事故。

　　2 HC轧机液压弯辊控制系统的组成 该HC可逆式单机架六辊轧机的工作辊液压弯辊系统共有16个弯辊液压缸，正弯和负弯使用相同的液压缸，简化了液压缸的设置。HC轧机工作辊弯辊系统液压原理如图2所示。

　　(1)编号为YVHS41-01的元件是REXOTH公司生产的流量型伺服方向阀[5]。该阀是四通伺服阀作为三通伺服阀使用，与压力传感器BD1-01一起构成一个闭环压力控制系统，实现对弯辊力的调节; (2)编号为YVH21-02的元件是REXOTH公司生产的电磁换向阀，用于正、负弯辊的切换; (3)编号为BD1-01的元件是HYDAC Electronic公司生产的电流型压力传感器[5]，用于检测并反馈弯辊系统的实际压力; (4)另外，在正弯和负弯回路上分别安装有编号为612和611的溢流阀来限制系统的*高工作压力，从而调定了系统正弯和负弯的*大弯辊力。 从系统设计上说，必须考虑电磁换向阀的换向时间和压力传感器的时间常数对系统的影响。 先来看一下电磁换向阀的换向瞬态过程[3,4](见图3)。准确地说，换向时间应该是图示表示的从发出换向信号到换向动作结束所需要的时间，即从电源开/关到*大流量。电磁铁的动作比电气控制信号滞后一个时间t1，整个换向过程时间为t=t1+t2。一般而言，直流电磁换向阀的换向时间约0.02～0.2s，通电换向时间与断电换向时间大致相当。对于本例中的电磁换向阀，其换向时间可通过调节单向节流阻尼器来进行微调，为平衡换向动作的迅速性与换向平稳性的矛盾，换向时间约为200ms。

　　对于压力传感器而言，压力变化根据频率范围能在ms级或更低的时间数量级上测量。其变送器的响应时间曲线类似于图3，压力传感器的总体响应时间为死区时间t1与时间常数t2之和, 在本系统中约为200 ms。 从理论上说，只要对压力传感器拾取的压力信号给予适当的延时，就可以获得正确的系统压力信号。以系统的正弯投入使用为例，综合压力传感器的总体响应时间和电磁换向阀的换向时间，只要对压力传感器拾取的压力信号延时大于400 ms即可获得正确的系统压力。 然而，电磁换向阀的换向时间要受到流量、压力、施加到电磁铁的电压、油液粘度和环境温度的影响。而且，电磁换向阀的换向时间还存在个体的差异性。因此，延时的正确设定有赖于长期的统计分析。 下面结合轧机弯辊控制系统的联锁条件来讨论电磁换向阀的换向时间对系统的影响，实际上，该回路存在两个方面的潜在问题： (1)在弯辊投入时，电磁换向阀YVH21-02的接通是弯辊允许的联锁条件之一，而且电气控制系统中为其设置了500ms的延时，即在电磁换向阀的电磁铁通电500ms后弯辊才被允许。但是，如果由于阀时间常数的个体差异或者由于机械滞后而造成电气联锁条件满足而实际上电磁换向阀仍然处于中位，这时候，压力油经伺服阀、电磁换向阀的中位回油箱。由于压力传感器检测到的是系统的卸荷压力(接近为零)，传感器将这个压力测量值反馈回去，将使伺服阀以*大开口度工作。而当电磁换向阀真正换向后，弯辊力将瞬间达到*大。 (2)再来看正、负弯辊切换时的情况。一方面，由于电磁换向阀YVH21-02的换向必须经过中位，压力油经伺服阀、电磁换向阀的中位回油箱是不可避免的，因此具有与**种情况相同的特性;另一方面，压力传感器还存在一个过零点的过程，即压力传感器要经过“工作压力—压力释放—建立压力”的过程。在压力反馈回路中，为消除系统静差，一般对压力传感器的信号作比例积分处理，这样的控制方式使输出滞后于输入。因此，正、负弯辊切换时弯辊力有一段时间是不受控的，这段时间应该在0.8s(2×400ms)甚至更长的时间。然而，对于*大轧制速度为1200m/min的轧机来说，这段不受控的时间是难以忍受的，操作人员有时可能等不及弯辊产生作用就会将弯辊设定值加大，而当正、负弯辊切换后，由于设定值加大，弯辊力可能瞬间达到*大。 可见，引言中所描述的故障现象与回路本身有一定的耦合性。为避免带钢断带事故的频繁发生，笔者曾将编号为612和611的溢流阀的压力分别降低为50bar和70bar，这样*大弯辊力降低了，事故频率也降低了。但这样做的同时也减弱了弯辊的作用，降低了轧机的板形控制能力