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轧钢生产过程自动化控制主要功能模块及系统App结构

由于轧钢过程众多功能最终的影响都将集中到轧辊与轧件之间的轧制变形区,因此功能间相互影响显著。以热连轧机为例,当自动厚  由于轧钢过程众多功能最终的影响都将集中到轧辊与轧件之间的轧制变形区,因此功能间相互影响显著。以热连轧机为例,当自动厚度控制系统调整压下,控制厚度时,必将使轧制力发生变化,从而改变轧辊辊系弹性变形而影响承载辊缝形状,最终影响出口带钢横截面形状和带钢板形平坦度,而当自动板形控制系统调整弯辊力控制横截面形状及平坦度时,必将改变承载辊缝形状而影响出口带钢厚度。也就是说,板形控制系统和板厚控制系统之间存在着耦合与解耦的关系。采用单变量(SISO〉控制系统的方法,虽然可以通过反馈等控制方法来抑制一些不可测干扰,但始终无法摆脱板形调节对板厚控制的影响,以及板厚调节对板形控制的影响,因而降低了两者的控制效果,难以充分发挥轧机的潜力〔33]。又如,当终轧温度控制改变机架间喷水或加速度时,必将使各机架轧制温度变化,最终又将会影响到出口厚度和板形。宽带钢冷连轧过程中板形、板厚和张力控制之间同样存在着很强的耦合关系,相互影响对方的调节功效。轧制过程中辊缝、弯辊力、本架轧辊速度、前架轧辊速度和出口厚度、出口凸度及出、入口张力之间均存在耦合影响关系。因此功能间要相互协调,相互传递补偿信号。   现代企业信息管理及轧钢生产过程自动化控制系统一般包括企业管理系统、车间生产管理系统、生产线过程控制系统和设备基础自动化系统以及传动控制系统。以宽带钢热连轧机生产线为例,系统设计要解决的主要问题是功能划分和功能描述。系统的控制范围从板坯装载辊道开始到钢卷在运输链上完成称重后结束。根据系统控制的范围,应用系统设计应考虑以下几方面的问题   ①轧制计划和PDI数据的管理。   ②板坯装载。   ③跟踪和跟踪修正。   ④带钢热连轧各种生产设备的设定值或设定方式,并且在规定的时序将计算的结果传送给基础自动化计算机。一般的设定划分为:加热炉入口设定、加热炉设定、加热炉出口设定、粗轧机设定、精轧机设定、板形设定、卷取机设定、卷取温度控制设定和质量分类设定等。具体的设定计算还可以进一步细化,如板形设定控制又应包含启动时序(如换辊后进行支撑辊、工作辊数据初始化,热连轧机精轧设定完成后进行工作辊窜辊设定、轧辊热胀计算、末机架抛钢后的轧辊磨损计算、轧辊变形计算、轧件变形计算),工作辊弯辊设定,兼顾板形的热连轧机负荷分配的优化计算,根据热连轧机板形控制策略的上游机架凸度控制要求和连续变凸度辊形设计计箅模型确定工作辊窜辊位置,根据热连轧机板形控制策略的下游机架均匀磨损与平坦度控制要求利用常规窜辊模型确定工作辊窜辊位置,并根据热连轧机下游特定机架用于自由规程轧制或电工钢、超平材轧制的兼顾磨损、边降和凸度控制要求利用特定控制功能和特殊窜辊模型确定的特殊工作辊的窜辊位置等。   ⑤采集生产数据。   ⑥编辑报表,主要有班报、质量分类报告、生产报告和工程数据记录等。   ⑦入机界面(HMI),分成显示画面和输入画面两种类型,操作入员操作显示画面了解生产过程控制的有关信息,同时可以通过输入画面向过程控制计算机输入必要的、供数学模型使用的数据。L2接收L2生产控制级计算机发送的轧制计划和PDI数据;L2向L3发送班报、质量分类报告、生产报告等数据。   ⑧数学模型和数学模型自适应App。数学模型的计算精度越高,产品质量的控制精莩就越高。常规带钢热连轧计算机控制系统中的数学模型划分为:加热炉设定模型(加热炉燃烧控制模型)、轧制节奏控制模型、粗轧设定模型、精轧设定模型、板形设定和控制模型、卷取温度控制模型和卷取设定模型等。为了提高数学模型的计算精度,应该根据生产过程中的各种实测数据,对数学模型的参数进行在线自适应修正。   ⑨设计系统规格书。系统规格书是进行应用系统设计阶段所产生的主要文档,系统规格书的设计就是进行功能描述。总体来说,L2过程控制级主要完成过程控制、过程日志、报表、过程监视、优化控制、物流跟踪;预留与生产控制L3级计算机系统及连铸自动化系统的通信接口等;L1基础自动化级主要完成顺序控制、逻辑控制等;L0传动控制级主要完成实际动作、实际数值传送等。   从构成操作系统的运行支撑环境、管理支撑环境、开发支撑环境和应用支撑环境四大方面,OPENVMS操作系统因支撑多种程序设计语言和数据库系统,具有多处理、多计算机共享磁盘、多计算机集群(Cluster)等功能,为建立带钢热连轧计算机控制系统提供了坚实的平台,所以OPENVMS成为一种很好的轧钢过程计算机控制的操作系统。在我国热连轧、冷连轧、中厚板和高速线材等轧钢的过程控制和生产控制中所使用的计算机操作系统有相当大的比重就是采用是OPENVMS操作系统。

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