中厚板軋后冷卻集管水量自動標定的程序設計

陳藝明

摘 要：中厚板軋后冷卻系統采用多組集管供水實現鋼板軋后的快速冷卻，為了實現集管水量的快速精確控制，需要對每一個集管的水量曲線進行標定。在分析手動標定過程的基礎上，開發出了適應中厚板生產的水量自動標定系統并投入使用。實際效果表明，采用此系統進行水量標定，能夠比手動標定更加快速、節能，完全滿足現場工藝要求。

關鍵詞：軋后冷卻；水量曲線；自動標定

中圖分類號：TG 335 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）12-0001-03

某中板軋鋼廠軋后冷卻系統共有7組集管，每組集管共有上下各一組水嘴。為了達到節能的目的，必須保證集管能夠在最短的時間達到設定水量區間范圍。因此必須對每組集管進行水量曲線標定，以實現集管水量調節的快速響應。

1 水量曲線標定方法

軋后冷卻系統中每組集管有一個氣動調節閥和一個流量計參與水量控制，通過記錄調節閥開口度數值與對應流量計反饋值即可得出該組集管的水量與調節閥開口度的對應關系，當記錄的數據足夠多時，就能夠在坐標軸上模擬出該組集管的水量——調節閥開口度曲線，這就是水量曲線標定的基本原理。在實際生產應用中，控制程序通過設定水量與該組集管的水量曲線進行比較計算，即可得出設定水量對應的調節閥開口度數值，因此標定出準確的水量曲線對于控制系統精度來說顯得至關重要。

如果每組集管都采用人工手動標定的方式，需要記錄的數據量巨大且耗能耗時，一旦某個數據記錄出錯，將有可能導致生產中水量控制出現錯誤，給現場生產埋下巨大隱患。因此設計出一種適合現場使用的水量自動標定系統就顯得至關重要。通過現場試驗測算，當自動標定數據與手動數據誤差在5%以內時，對于水量控制精度無影響。

2 集管水量自動標定的程序設計

通過分析人工手動標定的全過程，能夠得出水量手動標定的全過程，如圖1所示。

通過上圖可以得出，手動標定過程比較簡單且為重復性工作，符合自動標定程序設計的基本要求。建立自動標定流程圖，如圖2所示。

某中板軋鋼廠軋后冷卻系統采用的是西門子S7-400系列PLC，根據此流程圖進行程序設計，具體實施方案如下：

①建立集管標定專用數據塊，記錄集管開口度和對應的流量值，如圖3所示。

②編制專用功能塊。自動標定專用功能采用SCL語言進行編寫，具體代碼如下：

FUNCTION FC700： VOID

TITLE = 'FC_Auto_Scaling'

VAR_INPUT

No_Adress：INT； //DB塊地址

Flux_Act：REAL； //實際流量反饋

Adjust_In：INT； //調節閥反饋

Min_Open：REAL； //開口度下限

Max_Open：REAL； //開口度上限

i：INT； //循環變量

Delay：BOOL； //時間延時

END_VAR

VAR_IN_OUT

END_VAR

VAR_OUTPUT

DONE：BOOL； //數據記錄完成

ERROR：INT； //報警

READY：BOOL； //調節閥到位

Adjust_Out：INT； //調節閥輸出（0-27648）

Open_Act：REAL； //實際開口度（0-100）

Open_Set：REAL； //設定開口度（0-100）

delta_step：REAL； //調節閥步長

END_VAR

VAR_TEMP

END_VAR

DONE ：= 0；

delta_step ：=（Max_Open-Min_Open）/19.0； //計算開口度步長；

Adjust_Out ：= REAL_TO_INT（（Min_Open + （i-1）*delta_step）*276.48）；//下一步開口度設定（0-27648）；

Open_Set ：= INT_TO_REAL（Adjust_Out）/276.48；//設定開口度輸出

Open_Act ：= INT_TO_REAL（Adjust_In）/276.48；//反饋開口度輸出；

IF （Adjust_Out - Adjust_In） > 300 OR （Adjust_Out - Adjust_In） < -300 THEN；

ERROR ：= 3；//調節閥報警；

ELSIF Delay = 0 AND （Adjust_Out - Adjust_In） < 500 AND （Adjust_Out - Adjust_In） >-500 THEN；

READY ：= 1；//調節閥調整到位；

ERROR ：= 0；

ELSIF Delay =1AND （Adjust_Out - Adjust_In） < 500 AND （Adjust_Out - Adjust_In） > -500 THEN // 數據輸出；

"0.2kg_auto_scaling_data".DB_No[No_Adress].DB_Auto_Sca

ling[i].Open ：= Open_Set；//設定開口度輸出到DB塊；

"0.2kg_auto_scaling_data".DB_No[No_Adress].DB_Auto_Sca

ling[i].Flux ：= Flux_Act；//流量輸出到DB塊；

READY ：= 0；

DONE ：= 1； //完成標志

END_IF；

END_FUNCTION

③在執行程序中進行調用，部分程序，如圖4所示。

3 集管水量自動標定的界面設計

為了方便操作人員隨時對集管水量進行標定，必須在HMI界面上制作標定專用畫面。經過操作人員的實際標定操作，標定界面必須能夠方便操作人員對現場集管開啟情況和水量信息的查看，最終界面，如圖5所示。

這樣設計的優點有：

①能夠在同一個界面上觀察到所有集管調節閥開啟情況和現場實際水量情況；

②采用柱狀圖形式能夠方便操作人員對集管間水量的比較；

③標定操作區域設計簡單，只需輸入基本數據后點擊按鈕，系統即可開啟標定。

4 實際應用效果

為了檢驗自動標定程序是否可行，對同一組集管進行手動和自動標定各一次，統計數據，見表1。

轉換成曲線圖，如圖6所示。

由表1和圖6可以看出，對同一集管來說，手動標定和自動標定除了在小開口度（開口度小于20%）情況下差值大于5%，在其余開口度時，兩者差值百分比均小于3%。由于在實際生產時小開口度區間范圍基本不使用，因此該自動標定系統完全能夠滿足現場生產需要。

5 結 語

①通過對比可以得出該自動標定系統完全滿足現場生產的精度要求（誤差小于5%）。

②該系統投入使用后，解決了人工標定過程中容易出現的數據記錄錯誤現象，由于標定所需時間大大減少，因此發現水量曲線不夠精確時能夠隨時進行重新標定。

③該系統主要通過時間延時進行精度控制，因此通過改變延時條件可進一步提高精度。

④該系統的成功開發對于其他采用相似設備的現場具有借鑒意義。

參考文獻：

[1] 王國棟.以超快速冷卻為核心的新一代TMCP技術[J].上海金屬，2008，（2）.

[2] 李冰，方敏，汪洪波.模糊PID液位控制系統的設計與實現[J].合肥工業 大學學報（自然科學版），2006，（11）.