過(guò)程控制系統(tǒng)在不銹鋼軋鋼廠(chǎng)的應(yīng)用

王永勝，焦芳芳，亓海燕，汪麗麗

（山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東萊蕪271100）

過(guò)程控制系統(tǒng)在不銹鋼軋鋼廠(chǎng)的應(yīng)用

王永勝，焦芳芳，亓海燕，汪麗麗

（山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東萊蕪271100）

以泰鋼不銹鋼軋鋼廠(chǎng)爐卷生產(chǎn)線(xiàn)為背景，介紹了二級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。描述了過(guò)程控制的原始數(shù)據(jù)輸入、規(guī)程計(jì)算、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集等主要功能，從數(shù)據(jù)流向的角度說(shuō)明了過(guò)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用。該系統(tǒng)應(yīng)用后，產(chǎn)品的整體質(zhì)量得到了顯著提升，成品帶鋼縱向中間厚度公差為±0.03 mm，頭尾厚度控制精度為±0.06 mm。

過(guò)程控制；軋制規(guī)程；人機(jī)界面；參數(shù)

1 前言

泰鋼不銹鋼軋鋼廠(chǎng)爐卷生產(chǎn)線(xiàn)，采用二級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即過(guò)程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。過(guò)程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)督與控制，完成高精度的設(shè)定計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果交由基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)軋制過(guò)程實(shí)行動(dòng)態(tài)控制。

2 熱軋不銹鋼廠(chǎng)工藝流程及網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成

泰鋼熱軋不銹鋼廠(chǎng)工藝流程：合格的連鑄板坯→加熱爐（1#、2#）→高壓水除鱗→立輥軋機(jī)→四輥可逆粗軋機(jī)→飛剪→爐卷軋機(jī)→F1-F3連軋機(jī)→層流冷卻→地下卷取機(jī)（1#、2#）

熱軋不銹鋼廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成見(jiàn)圖1。

圖1 不銹鋼軋鋼廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò)基本過(guò)程

3 過(guò)程控制系統(tǒng)的應(yīng)用

泰鋼不銹鋼軋鋼廠(chǎng)過(guò)程控制系統(tǒng)主要由RSC、MSC、CSC、REP、DEV二級(jí)服務(wù)器和操作終端組成。主要功能有：初始數(shù)據(jù)輸入、設(shè)定計(jì)算、模型自適應(yīng)（自學(xué)習(xí)）、數(shù)據(jù)采集和處理、報(bào)表和記錄、數(shù)據(jù)通信等。

3.1 初始數(shù)據(jù)輸入

在計(jì)劃室PDI終端輸入板坯信息，包括鋼種、板坯號(hào)、板坯規(guī)格、成品規(guī)格、各工藝溫度、冷卻策略、板形要求、標(biāo)準(zhǔn)偏差以及對(duì)應(yīng)板坯的化學(xué)成分，并自動(dòng)生成鋼卷號(hào)，板坯的原始數(shù)據(jù)保存于RTDB和LTDB中，作為后道工序的原始數(shù)據(jù)，計(jì)劃員可在入爐之前對(duì)所有板坯數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。

3.2 軋制規(guī)程預(yù)計(jì)算、動(dòng)態(tài)計(jì)算、自適應(yīng)計(jì)算

軋制規(guī)程預(yù)計(jì)算是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)運(yùn)用數(shù)學(xué)模型及經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，確定各道次實(shí)際壓下量、軋制厚度、軋制力和溫度等參數(shù)。

動(dòng)態(tài)計(jì)算主要包括設(shè)定計(jì)算和修正計(jì)算兩個(gè)方面。設(shè)定計(jì)算是板坯出爐后，模型根據(jù)實(shí)際采集到的溫度等數(shù)據(jù)來(lái)修正預(yù)計(jì)算值；修正計(jì)算主要是在軋制過(guò)程中根據(jù)實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與設(shè)定計(jì)算數(shù)據(jù)的偏差來(lái)重新計(jì)算最后幾個(gè)道次的設(shè)定值。設(shè)定計(jì)算與修正計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確與否是實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)精確控制的關(guān)鍵。軋制工藝參數(shù)的自適應(yīng)計(jì)算是在一塊鋼軋制完成后，記錄其所有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并利用相應(yīng)的自適應(yīng)算法來(lái)提高數(shù)學(xué)模型計(jì)算精度，修正長(zhǎng)期自學(xué)習(xí)和短期自學(xué)習(xí)系數(shù)，從而提高下塊鋼設(shè)定數(shù)據(jù)精確度。

3.3 數(shù)據(jù)采集和處理并生成報(bào)表和記錄

記錄每塊鋼每一道次的實(shí)際軋制過(guò)程數(shù)據(jù)（厚度、溫度、軋制力及壓下量等），以及一些非過(guò)程數(shù)據(jù)。如精軋機(jī)主要記錄數(shù)據(jù)有：中間坯寬度、中間坯厚度、每道次寬度設(shè)定值、每道次厚度設(shè)定值、速度、軋制力及軋制時(shí)間等。根據(jù)采集數(shù)據(jù)可生成曲線(xiàn)圖，便于產(chǎn)品質(zhì)量異議時(shí)的追溯。

3.4 人機(jī)界面

熱軋不銹鋼廠(chǎng)的二級(jí)操作終端與WINCC畫(huà)面合為一體，操作工通過(guò)點(diǎn)擊主頁(yè)面上的“去往二級(jí)設(shè)定”按鈕，即可進(jìn)入二級(jí)設(shè)定界面，在此頁(yè)面操作工可對(duì)軋制板坯數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)，查看二級(jí)設(shè)定規(guī)程是否合理，同時(shí)可對(duì)二級(jí)設(shè)定的速度、壓下率、成品厚度等數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，保證最優(yōu)的軋制規(guī)程。

3.5 數(shù)據(jù)通信

二級(jí)過(guò)程控制采用以太網(wǎng)作為通訊介質(zhì)，以報(bào)文形式進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，其所有模型、數(shù)據(jù)間的通訊、數(shù)據(jù)及日志的存儲(chǔ)都運(yùn)行于ProconTel平臺(tái)上。

4 數(shù)據(jù)流程

數(shù)據(jù)流程分為PDI數(shù)據(jù)流程和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)流程。PDI數(shù)據(jù)流程見(jiàn)圖2。現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)流程見(jiàn)圖3。

圖2 PDI數(shù)據(jù)流程

圖3 現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程數(shù)據(jù)流程

數(shù)據(jù)流動(dòng)過(guò)程1）。原始數(shù)據(jù)由計(jì)劃員從PDI終端輸入，計(jì)劃輸入完成后選擇RHF、RSC、MSC，并點(diǎn)擊“發(fā)送”按鈕，即可將生產(chǎn)數(shù)據(jù)發(fā)送給加熱爐和粗精軋二級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)。加熱爐根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)板坯的裝爐與加熱。

數(shù)據(jù)流動(dòng)過(guò)程2）。加熱爐二級(jí)通過(guò)報(bào)文實(shí)時(shí)將在爐板坯信息發(fā)送給軋線(xiàn)，當(dāng)加熱爐中板坯達(dá)到出爐工藝要求時(shí)，精軋操作臺(tái)點(diǎn)擊要鋼按鈕，將請(qǐng)求出爐的鋼卷號(hào)發(fā)送給加熱爐二級(jí)，加熱爐自動(dòng)進(jìn)行出鋼，板坯出爐后L2 RSC收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行一系列的設(shè)定計(jì)算和修正計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果發(fā)送給L1 RM。粗軋軋制過(guò)程中會(huì)將中間坯信息傳送到L2 MSC，L2 MSC根據(jù)粗軋傳送的信息對(duì)精軋的設(shè)定計(jì)算進(jìn)行修正，將計(jì)算結(jié)果傳給L1 FM并將對(duì)應(yīng)的精軋鋼卷信息發(fā)送給LCC和DCM，用于層冷和卷取數(shù)據(jù)的設(shè)定。RSC、MSC、CSC同時(shí)會(huì)將每次計(jì)算的結(jié)果存儲(chǔ)于日志文件及RTDB和LTDB中，便于數(shù)據(jù)查詢(xún)和板坯的自學(xué)習(xí)。

5 系統(tǒng)使用效果

過(guò)程控制系統(tǒng)在泰鋼不銹鋼軋鋼廠(chǎng)投用后效果良好，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，產(chǎn)品在厚度、寬度、板型、成品溫度控制等方面都得到了顯著提高。系統(tǒng)投用后，產(chǎn)品厚度曲線(xiàn)更加平衡，精度控制在±0.03 mm內(nèi)，頭尾精度在±0.06 mm內(nèi)，有效保證了產(chǎn)品的厚度質(zhì)量。

Application of Process Control System in Stainless Steel Rolling Mill

WANG Yongsheng，JIAO Fangfang，QI Haiyan，WANG Lili
（Shandong Taishan Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Laiwu 271100，China）

TG334.9

B

1004-4620（2017）05-0054-02

2017-05-10

王永勝，男，1967年生，2008年畢業(yè)于北京大學(xué)光華管理學(xué)院工商管理專(zhuān)業(yè)。現(xiàn)任山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)、總裁，高級(jí)工程師，從事企業(yè)管理工作。

process control;rolling schedule;human-computer interface;parameter