過程控制計算機系統在八鋼中厚板分廠的應用

摘 要：在八鋼公司，中厚板廠是自動化程度較高、新技術應用較為廣泛的一條軋鋼產線。針對過程控制計算機系統在中厚板中的應用，聯系在八鋼中厚板的實際情況，從系統功能的組成及模型、系統接口的實現等方面，對中厚板過程控制系統應用情況進行了分析。

關鍵詞：中厚板；自動化；過程控制；計算機系統

1 前言

八鋼中厚板分廠是上海浦鋼4200/3500mm厚板廠整體遷建工程項目，該工程項目，計劃分二期建設，一期3500mm精軋機項目2009年3月建成投產，二期中厚板4200mm粗軋機項目2012年1月建成試生產，二期全部建成投產后年產量120萬噸。其過程控制計算機分為4級：生產控制級（L3）、過程控制級（L2）、基礎自動化級（L1）以及傳動級（L0）。二級計算機系統控制，主要通過模型控制，實現板坯/鋼板原始數據處理、材料跟蹤、數學模型的計算，在生產中進行數學模型的工藝參數的設定，完成過程數據的收集，通過對L1級、L3級MES系統的數據通訊，來實現對成品精度的控制。

2 L2級控制軟件

最底層：WINDOWS 2003 Server 操作系統，構成系統軟件的基礎。

第二層：ORACLE 數據庫，專門用于過程數據的存儲；SOCKET 通訊：采用了當今比較流行的雙緊湊的、面向連接協議的Client/Server 方案，即在層2 與層3 的雙方都建立一個Client 進程與Server 進程，指定相同的端口地址，分別在收信和發信時用來與對方的Server 與Client 進程進行Socket 通訊，在Socket 連接中，主要有兩種數據傳送方式，字節流傳送方式和數據包傳送方式，在這里，我們選用字節流傳送方式，因此數據包的長度沒有限制，信包傳輸也不重復。

第三層：為寶信中間軟件iPlature 以及XCOM-PCS，iPlature 主要功能有進程調度、畫面、報表、通訊、文件系統、ALARM 管理系統等組成，為應用軟件提供強有力的支撐。XCOM-PCS 目前主要完成了采用Tcp/ip 通信的電文的處理，同時也推出了一種PCS 缺省使用的特有的電文格式。實現了對發送、接收電文的跟蹤，實現了通信故障時發送電文的保存，實現了電文數據按定義文件進行自動轉換并可生成轉換清單。

第四層：公用子程序及應用軟件。除了直接進行iPlature 調用外，部分應用軟件可以直接通過PRO*C 或ORACLE 存儲過程直接存取ORACLE 數據庫以及調用XCOM-PCS 的API 函數實現與外部通訊。

3 軋制模型主要功能

3.1 道次計劃計算

道次計劃計算是整個軋線L2 系統的核心任務，該功能是L2 存在的根本原因。道次計劃計算通過相應的模型公式計算道次壓下分配規程，在軋機的作用下實現將板坯變成鋼板的任務，并且保證最終產品達到尺寸、性能、板形等要求。道次計劃計算包括預計算和再計算、后計算以及自適應。板坯抽出時，根據板坯原始尺寸、出爐溫度以及成品尺寸和終軋溫度就可以計算一個完整的道次計劃規程，軋機根據此規程基本可以將板坯軋制成為符合要求的鋼板。為了得到高質量的產品，道次計劃會根據軋制過程的實績反饋，修正計算后續道次，并再設定給軋機執行，此為再計算。道次計劃計算是建立在物理模型公式的基礎上的，其中有許多參數和系數。道次計劃根據板坯的軋制情況的反饋，可以利用實績數據對某些軋制參數進行反算，并通過預測數據和實績數據、后計算數據之間的比較對模型系數進行修正，這些系數會用于后續板坯的道次預計算中，以期得到更為準確的道次計劃規程數據。

3.2 溫度計算與監控

板坯的溫度計算對于軋制過程的力能參數計算極為重要，溫度是計算軋制力、待溫時間、冷卻時間等的基礎。不同品種規格的板坯具有不同的物理特性，對應的熱力學特性也不同，溫度計算需要根據板坯的品種規格、以及熱物性參數來計算其在軋制過程中的溫度變化。在道次計劃計算時，根據給定的初始溫度（板坯抽出時為出爐溫度，在除鱗后為測量點溫度），以及相關參數，溫度計算可以預測板坯進入軋機前以及各個道次的溫度。待溫軋制是中厚板軋制的特點，因此溫度監控的目的就是為了周期性計算處于軋線上待溫階段的板坯的溫度，通過周期計算板坯的溫度，可以提示操作人員板坯的待溫情況。并可以激勵板坯道次再計算，對后續道次規程進行修正。溫度監控需要從批軋制協調與控制得到板坯所處的待溫位置以及測溫點的實績值，因為周期計算預測待溫時間時需要考慮，實測的溫度可以用來對計算溫度進行修正。

3.3 軋線材料跟蹤

材料跟蹤是跟蹤材料，根據材料的位置來協調調度過程控制的所有程序，材料軋線材料范圍是從加熱爐爐內開始到矯直機入口，在這段過程中材料跟蹤對材料處理進行跟蹤。材料跟蹤在這個區域中的任務可以劃分以下幾個部分：按照輥道分區，記錄生產線的材料映象，任何時候都能得到所有材料的物理位置。當材料到達或離開軋機某個位置時，材料跟蹤必須準備好相關的材料數據（包含PDI數據，加熱爐數據和其他相關數據），同時激勵其他相關軟件。當吊銷材料時刪去相關材料數據。當跟蹤映像和實物映像不一致，或跟蹤異常時，操作工可以進行跟蹤修正，確保跟蹤映像與實物位置的一致性。

3.4 設定功能

基于精確的材料跟蹤，當材料到達指定的位置時，過程計算機給L1 和特殊儀表進行設定，對軋機的設定工藝參數來源于道次計劃計算，在設定時要對設定的參數進行最后的校驗，防止出現引起設備超過極限能力的情況出現。跟蹤不正確的情況下，操作人員可以從操作畫面上對跟蹤進行修正，在修正后把正確的設定數據發送給L1。操作人員可以對設定的數據進行修正。

3.5 模擬軋制

模擬軋鋼功能是在調試和定修結束之后，通過模擬信號來模擬正常的生產過程，目的是檢查程序和設備是否正常。該功能還可與基礎自動化聯合一道把所有的設備開動起來。模擬功能分L2 單獨模擬和與L1 聯合模擬兩種模式。單獨模擬方式是通過L2 自身來模擬L1 的信號，這樣在材料跟蹤等程序的協調下，L2 的所有功能都會被調動起來，在這種情況下道次計劃計算設定值不送 L1。在與L1 聯合模擬的模式下，L2 獲得從L1 來的模擬信號，模擬的設定數據送L1。在模擬時可以看到畫面上的映象的移動和相應的道次計算數據。無論采用何種方式來進行模擬，生產線是不能有真實的材料存在，否則將會出現嚴重事故。

4 結束語

二級計算機控制系統在中厚板廠的運用，對中厚板的生產及板形控制發揮著重要的作用。二級模型中模擬軋制、工藝參數的自適應學習，使精細化生產，對產品質量的精密控制成為可能。多級計算機系統的運用，充分展現一些先進的設備的龐大功能，為中厚板廠將來進一步提高產量、提高產品精度奠定基礎。

參考文獻

[1]劉相華.軋制參數計算模型及其應用[Z].

[2]八鋼中厚板三電系統集成基本設計[Z].

作者簡介：席偉利，男，民族：漢，籍貫：新疆，學歷：本科，職稱：助理工程師，研究方向：自動化。