1580熱軋生產(chǎn)線的粗軋過程控制系統(tǒng)

王舒軍

摘 要：本文主要介紹京唐1580熱軋生產(chǎn)線的二級(jí)過程控制系統(tǒng)，從非控即平臺(tái)、數(shù)學(xué)模型兩方面進(jìn)行概述。介紹了HDP平臺(tái)的運(yùn)行機(jī)制及環(huán)境，數(shù)學(xué)模型方面以模型的架構(gòu)和相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型介紹為主。

關(guān)鍵詞：熱軋；非控平臺(tái)HDP；二級(jí)過程控制；數(shù)學(xué)模型；粗軋

1580熱軋工程是國(guó)內(nèi)自主集成的熱連軋系統(tǒng)，其自動(dòng)控制系統(tǒng)集成了北科麥斯科（一級(jí)總承包）、北京金自天正（二級(jí)總承包）、澳大利亞IAS、ABB（傳動(dòng)）等國(guó)內(nèi)外熱軋領(lǐng)域的優(yōu)秀單位，經(jīng)過一年的安裝、調(diào)試、冷試、熱試、試生產(chǎn)、生產(chǎn)達(dá)產(chǎn)，設(shè)備逐漸進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期，通過各方人員共同不斷的摸索和優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量及新品種開發(fā)也有顯著的提高，逐步成為京唐熱軋的品種鋼基地。

本文將以介紹該生產(chǎn)線的粗軋自動(dòng)控制系統(tǒng)的二級(jí)過程控制為主，包括粗軋數(shù)學(xué)模型和軟件平臺(tái)的闡述。

1 運(yùn)行平臺(tái)簡(jiǎn)介

京唐1580熱軋生產(chǎn)線的粗軋二級(jí)過程控制的軟件運(yùn)行平臺(tái)是北京金字天正開發(fā)設(shè)計(jì)的HDP （Happy Develop Platform）平臺(tái)，是支持過程控制系統(tǒng)開發(fā)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)。

HDP包含一個(gè)系統(tǒng)框架hFRAME和一批功能模板hTemplets。系統(tǒng)框架是過程控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)框架，它實(shí)現(xiàn)了進(jìn)程與線程管理、共享區(qū)管理、報(bào)警與公共服務(wù)、系統(tǒng)監(jiān)控維護(hù)和模擬測(cè)試等過程控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)功能，同時(shí)為集成系統(tǒng)的其它功能模塊提供了簡(jiǎn)明規(guī)范的接口。功能模板可以生成與系統(tǒng)框架相適應(yīng)的功能模塊，利用它們能夠迅速搭建你所需要的系統(tǒng)。

系統(tǒng)框架的程序模塊已經(jīng)固化，開發(fā)新系統(tǒng)時(shí)，所有基礎(chǔ)功能均使用系統(tǒng)配置的辦法實(shí)現(xiàn)，不需要編制任何程序。系統(tǒng)框架采用統(tǒng)一規(guī)范的接口與其它功能模塊進(jìn)行連接，因而采用HDP平臺(tái)開發(fā)的過程控制系統(tǒng)的可靠性是有充分保證的。

1.1 系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境與開發(fā)環(huán)境 過程控制系統(tǒng)運(yùn)行在安裝有Windows2000 Server操作系統(tǒng)的PC服務(wù)器上，數(shù)據(jù)中心還需要Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)的支持。HDP的開發(fā)環(huán)境是VC++、Office以及Oracle Developer。

1.2 HDP系統(tǒng)框架 HDP系統(tǒng)框架hFRAME本質(zhì)上是一個(gè)封裝好的軟件包，其范圍幾乎含蓋整個(gè)過程控制系統(tǒng)，只有hPCS中的應(yīng)用線程模塊appThreads不在其中。系統(tǒng)框架的工具箱只包含系統(tǒng)監(jiān)控程序Monitor這個(gè)基本的工具。

2 粗軋數(shù)學(xué)模型

概述 粗軋模型軟件通過C++程序語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn)模型具體功能的編程過程，以及模型程序同平臺(tái)應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交換和結(jié)構(gòu)關(guān)系。

2.1 軟件架構(gòu) 粗軋模型系統(tǒng)以一個(gè)獨(dú)立進(jìn)程的方式存在于整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)中，粗軋模型系統(tǒng)進(jìn)程同其他應(yīng)用進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換通過訪問系統(tǒng)統(tǒng)一的共享區(qū)來實(shí)現(xiàn)，模型進(jìn)程下創(chuàng)建有預(yù)設(shè)定線程、設(shè)定線程、自學(xué)習(xí)線程。模型進(jìn)程的起停由HDP系統(tǒng)平臺(tái)統(tǒng)一管理，模型進(jìn)程下的應(yīng)用線程同樣由系統(tǒng)平臺(tái)的事件來管理。粗軋模型系統(tǒng)的模型參數(shù)表，保存在由系統(tǒng)統(tǒng)一創(chuàng)建的模型共享區(qū)中。

2.2 模型控制系統(tǒng) 粗軋模型控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)粗軋過程計(jì)算機(jī)的核心功能，它的任務(wù)是實(shí)時(shí)計(jì)算出粗軋軋制過程所需的各種基準(zhǔn)值，和根據(jù)軋制中實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)自動(dòng)學(xué)習(xí)、優(yōu)化模型參數(shù)，并將計(jì)算出的基準(zhǔn)值保存到數(shù)據(jù)通訊進(jìn)程所需要的共享區(qū)。

粗軋模型控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容有：操作方式管理；模型預(yù)設(shè)定；模型重計(jì)算；模型自學(xué)習(xí)。

操作方式管理功能主要是負(fù)責(zé)處理操作工通過HMI畫面選定的設(shè)備功能投用和參數(shù)修改，主要有：軋機(jī)甩架；除鱗方式改變；側(cè)導(dǎo)板控制；軋制策略改變。

模型預(yù)設(shè)定主要是根據(jù)HDP控制邏輯進(jìn)程觸發(fā)時(shí)所發(fā)送的板坯號(hào)信息和PDI對(duì)應(yīng)的板坯參數(shù)進(jìn)行粗軋模型設(shè)定，主要有：加熱爐入爐設(shè)定；加熱爐出爐設(shè)定；加熱爐即將出爐設(shè)定；HMI畫面請(qǐng)求的模型再計(jì)算。

模型重計(jì)算是根據(jù)當(dāng)前軋制道次所采集到的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，修正計(jì)算剩余道次的軋制規(guī)程，除粗軋整個(gè)軋制道次的最后道次不進(jìn)行重計(jì)算外，其余道次均根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行重計(jì)算。

模型自學(xué)習(xí)是根據(jù)所采集到的實(shí)際軋制數(shù)據(jù)和模型設(shè)定的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，通過自學(xué)習(xí)的方法對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)修正，主要有：軋制力、溫度等的自學(xué)習(xí)（此功能在模型重計(jì)算中實(shí)現(xiàn)）；粗軋寬度自學(xué)習(xí)；對(duì)精軋出口寬度自學(xué)習(xí)。

操作方式管理：操作方式管理功能，主要是接收處理HMI畫面上操作工所選定的設(shè)定功能，將HMI所選定的功能進(jìn)行處理后傳入模型設(shè)定模塊，讓模型按照HMI畫面設(shè)定的要求進(jìn)行功能設(shè)定，同時(shí)將HMI畫面上所請(qǐng)求的參數(shù)輸出到HMI畫面上去。

①甩架功能設(shè)定，在HMI畫面上操作工通過模型設(shè)定畫面上的機(jī)架投用畫面可以點(diǎn)擊設(shè)備投用或設(shè)備甩架，甩架原則是：平輥甩架必須和立輥聯(lián)合一起甩，立輥可以單獨(dú)甩架。模型接收到甩架信息將所甩機(jī)架置上甩架的標(biāo)志，模型計(jì)算時(shí)根據(jù)甩架的標(biāo)志獲取相應(yīng)的模型參數(shù)。如果是立輥、水平輥聯(lián)合甩架模型還將根據(jù)所甩設(shè)備的位置確定新的軋制策略。

a單甩立輥方式：模型依然按照粗軋兩機(jī)架的方式進(jìn)行軋制策略設(shè)定和水平輥的規(guī)程設(shè)定，只是在進(jìn)行立輥模型設(shè)定時(shí)，如果該機(jī)架立輥道次有甩架標(biāo)志，立輥道次的輥縫按沒有立輥控制的輥縫進(jìn)行設(shè)定。

b立輥、水平輥聯(lián)合甩架：模型根據(jù)所甩機(jī)架的標(biāo)志，重新分配粗軋的軋制策略，水平輥和立輥的規(guī)程都通過一個(gè)機(jī)架來設(shè)定。

②除鱗方式設(shè)定，當(dāng)除鱗設(shè)定的HMI畫面上選擇是二級(jí)自動(dòng)方式時(shí)，粗軋的所有除鱗方式按照模型表中默認(rèn)的除鱗方式進(jìn)行；當(dāng)除鱗方式選擇到二級(jí)手動(dòng)時(shí)，模型根據(jù)HMI設(shè)定的除鱗方式進(jìn)行模型設(shè)定。操作工設(shè)定除鱗方式時(shí)可以手動(dòng)在模型現(xiàn)有設(shè)定方式基礎(chǔ)上進(jìn)行修改設(shè)定，也可以根據(jù)模型提供的不同除鱗策略自動(dòng)選擇設(shè)定。如果當(dāng)操作工將某除鱗設(shè)備的工作狀態(tài)選擇成關(guān)閉，模型計(jì)算時(shí)遇到此除鱗設(shè)備時(shí)直接選擇棄用除鱗的方式。

3 結(jié)語(yǔ)

粗軋區(qū)域的平臺(tái)采用金自天正傳統(tǒng)的HDP平臺(tái)，其數(shù)學(xué)模型程序作為該平臺(tái)的一個(gè)子進(jìn)程運(yùn)行。該控制模式在1580熱軋線的應(yīng)用很成功，模型設(shè)定精度很高，模型參數(shù)調(diào)整工具靈活、適用，二級(jí)維護(hù)人員可通過參考模型設(shè)定數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的日志文件和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)PDA圖形系統(tǒng)檢查模型調(diào)整的效果。京唐1580粗軋模型通過精確的設(shè)定和完善的自學(xué)習(xí)系統(tǒng)及維護(hù)人員的及時(shí)調(diào)整，現(xiàn)在運(yùn)行穩(wěn)定、控制精確，有效地保證了該熱軋線的寬度控制質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]HDP程序員參考手冊(cè).北京，金自天正，2000.