過程控制系統在不銹鋼軋鋼廠的應用

王永勝，焦芳芳，亓海燕，汪麗麗

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東萊蕪271100）

過程控制系統在不銹鋼軋鋼廠的應用

王永勝，焦芳芳，亓海燕，汪麗麗

（山東泰山鋼鐵集團有限公司，山東萊蕪271100）

以泰鋼不銹鋼軋鋼廠爐卷生產線為背景，介紹了二級過程控制系統的結構。描述了過程控制的原始數據輸入、規程計算、現場數據采集等主要功能，從數據流向的角度說明了過程控制系統的應用。該系統應用后，產品的整體質量得到了顯著提升，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。

過程控制；軋制規程；人機界面；參數

1 前言

泰鋼不銹鋼軋鋼廠爐卷生產線，采用二級計算機系統，即過程控制計算機系統和基礎自動化系統。過程控制計算機系統實現生產過程的監督與控制，完成高精度的設定計算，并將計算結果交由基礎自動化系統對軋制過程實行動態控制。

2 熱軋不銹鋼廠工藝流程及網絡基本構成

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

熱軋不銹鋼廠網絡基本構成見圖1。

圖1 不銹鋼軋鋼廠網絡基本過程

3 過程控制系統的應用

泰鋼不銹鋼軋鋼廠過程控制系統主要由RSC、MSC、CSC、REP、DEV二級服務器和操作終端組成。主要功能有：初始數據輸入、設定計算、模型自適應（自學習）、數據采集和處理、報表和記錄、數據通信等。

3.1 初始數據輸入

在計劃室PDI終端輸入板坯信息，包括鋼種、板坯號、板坯規格、成品規格、各工藝溫度、冷卻策略、板形要求、標準偏差以及對應板坯的化學成分，并自動生成鋼卷號，板坯的原始數據保存于RTDB和LTDB中，作為后道工序的原始數據，計劃員可在入爐之前對所有板坯數據進行修改。

3.2 軋制規程預計算、動態計算、自適應計算

軋制規程預計算是根據生產計劃數據運用數學模型及經驗數據進行計算，確定各道次實際壓下量、軋制厚度、軋制力和溫度等參數。

動態計算主要包括設定計算和修正計算兩個方面。設定計算是板坯出爐后，模型根據實際采集到的溫度等數據來修正預計算值；修正計算主要是在軋制過程中根據實際測量數據與設定計算數據的偏差來重新計算最后幾個道次的設定值。設定計算與修正計算結果準確與否是實現在線精確控制的關鍵。軋制工藝參數的自適應計算是在一塊鋼軋制完成后，記錄其所有實測數據，并利用相應的自適應算法來提高數學模型計算精度，修正長期自學習和短期自學習系數，從而提高下塊鋼設定數據精確度。

3.3 數據采集和處理并生成報表和記錄

記錄每塊鋼每一道次的實際軋制過程數據（厚度、溫度、軋制力及壓下量等），以及一些非過程數據。如精軋機主要記錄數據有：中間坯寬度、中間坯厚度、每道次寬度設定值、每道次厚度設定值、速度、軋制力及軋制時間等。根據采集數據可生成曲線圖，便于產品質量異議時的追溯。

3.4 人機界面

熱軋不銹鋼廠的二級操作終端與WINCC畫面合為一體，操作工通過點擊主頁面上的“去往二級設定”按鈕，即可進入二級設定界面，在此頁面操作工可對軋制板坯數據進行確認，查看二級設定規程是否合理，同時可對二級設定的速度、壓下率、成品厚度等數據進行修正，保證最優的軋制規程。

3.5 數據通信

二級過程控制采用以太網作為通訊介質，以報文形式進行數據通訊，其所有模型、數據間的通訊、數據及日志的存儲都運行于ProconTel平臺上。

4 數據流程

數據流程分為PDI數據流程和現場過程數據流程。PDI數據流程見圖2?，F場過程數據流程見圖3。

圖2 PDI數據流程

圖3 現場過程數據流程

數據流動過程1）。原始數據由計劃員從PDI終端輸入，計劃輸入完成后選擇RHF、RSC、MSC，并點擊“發送”按鈕，即可將生產數據發送給加熱爐和粗精軋二級過程控制系統。加熱爐根據生產計劃數據進行對應板坯的裝爐與加熱。

數據流動過程2）。加熱爐二級通過報文實時將在爐板坯信息發送給軋線，當加熱爐中板坯達到出爐工藝要求時，精軋操作臺點擊要鋼按鈕，將請求出爐的鋼卷號發送給加熱爐二級，加熱爐自動進行出鋼，板坯出爐后L2 RSC收集現場數據，進行一系列的設定計算和修正計算，將計算結果發送給L1 RM。粗軋軋制過程中會將中間坯信息傳送到L2 MSC，L2 MSC根據粗軋傳送的信息對精軋的設定計算進行修正，將計算結果傳給L1 FM并將對應的精軋鋼卷信息發送給LCC和DCM，用于層冷和卷取數據的設定。RSC、MSC、CSC同時會將每次計算的結果存儲于日志文件及RTDB和LTDB中，便于數據查詢和板坯的自學習。

5 系統使用效果

過程控制系統在泰鋼不銹鋼軋鋼廠投用后效果良好，不僅減輕了操作人員的勞動強度，產品在厚度、寬度、板型、成品溫度控制等方面都得到了顯著提高。系統投用后，產品厚度曲線更加平衡，精度控制在±0.03 mm內，頭尾精度在±0.06 mm內，有效保證了產品的厚度質量。

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年畢業于北京大學光華管理學院工商管理專業?，F任山東泰山鋼鐵集團有限公司董事長、總裁，高級工程師，從事企業管理工作。

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