八鋼中厚板過程控制系統

蘭俊清

（寶鋼集團 八鋼公司，新疆 烏魯木齊 830022）

0 引言

將計算機應用到軋制過程，并以其為核心，由它按預定的程序來處理和加工與過程有關的信息，對過程進行有效的監督、控制和管理，所有這些就叫做計算機軋制過程控制。為了使軋制過程穩定，并生產出厚度在公差范圍內且有良好的板形和表面質量的產品，必須根據具體的軋制條件正確的調整輥縫和速度，以及對過程進行實時的調節。產品的質量、產量等直接與控制系統的穩定性和計算的準確性有著密切的關系，因此采用計算機進行工藝的過程控制一直是人們關心的重要研究課題。

八鋼中厚板生產線采用分布式控制系統，按功能層次可以分一下四個等級，如圖1所示。

圖1 自動化控制系統分級圖

1 硬件配置

L2過程機系統由一臺軋線計算機（惠普服務器）、精整線計算機（惠普服務器），每臺計算機都有備用計算機。系統采用冷備方案，備用機兼做開發機。

2 系統軟件分層說明

圖2 系統軟件分層示意圖

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。

第三層：為寶信中間軟件iPlature以及XCOM-PCS，iPlature主要功能有畫面、報表、通訊、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。

第四層：公用子程序及應用軟件。直接進行iPlature調用。

3 L2在整個系統中的位置

圖3 L2系統在整個系統中的位置示意圖

L2系統不但接收生產管理系統MES下發的計劃（即圖中的原始數據PDI）同時也向生產管理系統MES發送各環節的生產實績。

L2負責與L1通訊，L2調整所有的設定值并發送給L1，L1將必要的測量值，跟蹤信息等實時信息直接發送給L2。L2除了和L1通訊外，還包括了L2和標志機等一體品設備的系統的通訊。

所有系統之間都是通過TCP/IP協議通訊。

4 功能描述

4.1 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。

4.2 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。

在道次計劃計算時，根據給定的初始溫度，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。

4.3 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。

4.4 軋制計劃管理

軋制計劃管理接收部分加熱爐系統已經存在的PDI數據，接收的數據按板號存儲于數據庫中，有畫面對完整的軋制計劃數據進行生成和調整等管理。人工可以通過該畫面進行計劃的輸入，刪除，修改等功能。

每個原始數據都包含板坯，軋制的板，母板和合同板的數據，此外還有板號，板坯號，板坯尺寸，產品尺寸數據，軋制指示（控溫軋制，多塊軋制，轉鋼），化學成份，合金補償系數，最終溫度，ACC入口溫度，ACC冷卻速率，出口溫度等。

當該材料生產結束，計劃數據將要記錄保存。

4.5 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。

在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。

4.6 實績值收集處理

過程機接收來自PLC和特殊儀表的數據，由于來自于傳感器的裸數據不能直接用于反饋控制，測量值必須要進行過濾和統計處理。測量值處理數據同時能夠為工藝和自動化技術人員提供軋制生產信息以及用于產品質量分析。

L2的數據采集軋機的實際數據有水平輥的軋制壓力，力矩，輥縫，速度，溫度和計算的厚度，軋制信號等。

4.7 數據通信

利用寶信軟件產品XCOM－PCS，實現與其他計算機系統的通信，具體電文格式參見基本設計規格書通信接口篇。軋線計算機加熱爐計算機，精整線計算機，軋線L1，ACC計算機和儀表通信。其中軋線計算機與精整計算機之間運用了iPlature的相關功能，主機之間無需采用電文方式通信。

4.8 報表

報表程序負責工程記錄的報表打印。這些報表反映了材料在生產過程中的相關數據，有如下的報表：

工程報表：包括的數據是軋制設定計算所涉及的數據，這些數據包括了材料相關的數據、來自軋制策略的數據、道次計劃計算值、材料和軋機操作相關的重要數據。

班報：記錄當班生產的產量，質量和停機情況。關于報表，具體格式可與用戶商量討論后確定。

5 結束語

中厚板計算機過程控制系統作為實現八鋼信息化目標中的重要環節，其采用先進的工藝模型和控制技術，使厚板質量得到極大進步、生產治理更方便，增強了八鋼產品的競爭力，其重要性也會在以后的生產當中越發的凸顯。

［1］丁修堃.軋制過程自動化[M].北京：冶金工業出版社，2005.

［2］張景進.中厚板生產[M].北京：冶金工業出版社，2005.

［3］趙駿.PCS/MES/ERP三集成[J].冶金信息導刊,2005,09.