蘭俊清

（寶鋼集團(tuán) 八鋼公司，新疆 烏魯木齊 830022）

0 引言

將計(jì)算機(jī)應(yīng)用到軋制過程，并以其為核心，由它按預(yù)定的程序來處理和加工與過程有關(guān)的信息，對(duì)過程進(jìn)行有效的監(jiān)督、控制和管理，所有這些就叫做計(jì)算機(jī)軋制過程控制。為了使軋制過程穩(wěn)定，并生產(chǎn)出厚度在公差范圍內(nèi)且有良好的板形和表面質(zhì)量的產(chǎn)品，必須根據(jù)具體的軋制條件正確的調(diào)整輥縫和速度，以及對(duì)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的調(diào)節(jié)。產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量等直接與控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和計(jì)算的準(zhǔn)確性有著密切的關(guān)系，因此采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行工藝的過程控制一直是人們關(guān)心的重要研究課題。

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

圖1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)分級(jí)圖

1 硬件配置

L2過程機(jī)系統(tǒng)由一臺(tái)軋線計(jì)算機(jī)（惠普服務(wù)器）、精整線計(jì)算機(jī)（惠普服務(wù)器），每臺(tái)計(jì)算機(jī)都有備用計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)采用冷備方案，備用機(jī)兼做開發(fā)機(jī)。

2 系統(tǒng)軟件分層說明

圖2 系統(tǒng)軟件分層示意圖

最底層：WINDOWS 2003 Server操作系統(tǒng)，構(gòu)成系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)。

第二層：ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)，專門用于過程數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；SOCKET通訊：采用了當(dāng)今比較流行的雙緊湊的、面向連接協(xié)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(bào)表、通訊、ALARM管理系統(tǒng)等組成，為應(yīng)用軟件提供強(qiáng)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(yīng)用軟件。直接進(jìn)行iPlature調(diào)用。

3 L2在整個(gè)系統(tǒng)中的位置

圖3 L2系統(tǒng)在整個(gè)系統(tǒng)中的位置示意圖

L2系統(tǒng)不但接收生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES下發(fā)的計(jì)劃（即圖中的原始數(shù)據(jù)PDI）同時(shí)也向生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES發(fā)送各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)實(shí)績(jī)。

L2負(fù)責(zé)與L1通訊，L2調(diào)整所有的設(shè)定值并發(fā)送給L1，L1將必要的測(cè)量值，跟蹤信息等實(shí)時(shí)信息直接發(fā)送給L2。L2除了和L1通訊外，還包括了L2和標(biāo)志機(jī)等一體品設(shè)備的系統(tǒng)的通訊。

所有系統(tǒng)之間都是通過TCP/IP協(xié)議通訊。

4 功能描述

4.1 道次計(jì)劃計(jì)算

道次計(jì)劃計(jì)算是整個(gè)軋線L2系統(tǒng)的核心任務(wù)，該功能是L2存在的根本原因。道次計(jì)劃計(jì)算通過相應(yīng)的模型公式計(jì)算道次壓下分配規(guī)程，在軋機(jī)的作用下實(shí)現(xiàn)將板坯變成鋼板的任務(wù)，并且保證最終產(chǎn)品達(dá)到尺寸、性能、板形等要求。

道次計(jì)劃計(jì)算包括預(yù)計(jì)算和再計(jì)算、后計(jì)算以及自適應(yīng)。板坯抽出時(shí)，根據(jù)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(jì)算一個(gè)完整的道次計(jì)劃規(guī)程，軋機(jī)根據(jù)此規(guī)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(zhì)量的產(chǎn)品，道次計(jì)劃會(huì)根據(jù)軋制過程的實(shí)績(jī)反饋，修正計(jì)算后續(xù)道次，并再設(shè)定給軋機(jī)執(zhí)行，此為再計(jì)算。

4.2 溫度計(jì)算與監(jiān)控

板坯的溫度計(jì)算對(duì)于軋制過程的力能參數(shù)計(jì)算極為重要，溫度是計(jì)算軋制力、待溫時(shí)間、冷卻時(shí)間等的基礎(chǔ)。

在道次計(jì)劃計(jì)算時(shí)，根據(jù)給定的初始溫度，以及相關(guān)參數(shù)，溫度計(jì)算可以預(yù)測(cè)板坯進(jìn)入軋機(jī)前以及各個(gè)道次的溫度。

待溫軋制是中厚板軋制的特點(diǎn)，因此溫度監(jiān)控的目的就是為了周期性計(jì)算處于軋線上待溫階段的板坯的溫度，通過周期計(jì)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(lì)板坯道次再計(jì)算，對(duì)后續(xù)道次規(guī)程進(jìn)行修正。

4.3 軋線材料跟蹤

材料跟蹤是跟蹤材料，根據(jù)材料的位置來協(xié)調(diào)調(diào)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(nèi)開始到矯直機(jī)入口，在這段過程中材料跟蹤對(duì)材料處理進(jìn)行跟蹤。材料跟蹤在這個(gè)區(qū)域中的任務(wù)可以劃分以下幾個(gè)部分：

按照輥道分區(qū)，記錄生產(chǎn)線的材料映象，任何時(shí)候都能得到所有材料的物理位置。

當(dāng)材料到達(dá)或離開軋機(jī)某個(gè)位置時(shí)，材料跟蹤必須準(zhǔn)備好相關(guān)的材料數(shù)據(jù)（包含PDI數(shù)據(jù)，加熱爐數(shù)據(jù)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)），同時(shí)激勵(lì)其他相關(guān)軟件。當(dāng)?shù)蹁N材料時(shí)刪去相關(guān)材料數(shù)據(jù)。

當(dāng)跟蹤映像和實(shí)物映像不一致，或跟蹤異常時(shí)，操作工可以進(jìn)行跟蹤修正，確保跟蹤映像與實(shí)物位置的一致性。

4.4 軋制計(jì)劃管理

軋制計(jì)劃管理接收部分加熱爐系統(tǒng)已經(jīng)存在的PDI數(shù)據(jù)，接收的數(shù)據(jù)按板號(hào)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫(kù)中，有畫面對(duì)完整的軋制計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行生成和調(diào)整等管理。人工可以通過該畫面進(jìn)行計(jì)劃的輸入，刪除，修改等功能。

每個(gè)原始數(shù)據(jù)都包含板坯，軋制的板，母板和合同板的數(shù)據(jù)，此外還有板號(hào)，板坯號(hào)，板坯尺寸，產(chǎn)品尺寸數(shù)據(jù)，軋制指示（控溫軋制，多塊軋制，轉(zhuǎn)鋼），化學(xué)成份，合金補(bǔ)償系數(shù)，最終溫度，ACC入口溫度，ACC冷卻速率，出口溫度等。

當(dāng)該材料生產(chǎn)結(jié)束，計(jì)劃數(shù)據(jù)將要記錄保存。

4.5 設(shè)定功能

基于精確的材料跟蹤，當(dāng)材料到達(dá)指定的位置時(shí)，過程計(jì)算機(jī)給L1和特殊儀表進(jìn)行設(shè)定，對(duì)軋機(jī)的設(shè)定工藝參數(shù)來源于道次計(jì)劃計(jì)算，在設(shè)定時(shí)要對(duì)設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行最后的校驗(yàn)，防止出現(xiàn)引起設(shè)備超過極限能力的情況出現(xiàn)。

在跟蹤不正確的情況下，操作人員可以從操作畫面上對(duì)跟蹤進(jìn)行修正，在修正后把正確的設(shè)定數(shù)據(jù)發(fā)送給L1。操作人員可以對(duì)設(shè)定的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

4.6 實(shí)績(jī)值收集處理

過程機(jī)接收來自PLC和特殊儀表的數(shù)據(jù)，由于來自于傳感器的裸數(shù)據(jù)不能直接用于反饋控制，測(cè)量值必須要進(jìn)行過濾和統(tǒng)計(jì)處理。測(cè)量值處理數(shù)據(jù)同時(shí)能夠?yàn)楣に嚭妥詣?dòng)化技術(shù)人員提供軋制生產(chǎn)信息以及用于產(chǎn)品質(zhì)量分析。

L2的數(shù)據(jù)采集軋機(jī)的實(shí)際數(shù)據(jù)有水平輥的軋制壓力，力矩，輥縫，速度，溫度和計(jì)算的厚度，軋制信號(hào)等。

4.7 數(shù)據(jù)通信

利用寶信軟件產(chǎn)品XCOM－PCS，實(shí)現(xiàn)與其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通信，具體電文格式參見基本設(shè)計(jì)規(guī)格書通信接口篇。軋線計(jì)算機(jī)加熱爐計(jì)算機(jī)，精整線計(jì)算機(jī)，軋線L1，ACC計(jì)算機(jī)和儀表通信。其中軋線計(jì)算機(jī)與精整計(jì)算機(jī)之間運(yùn)用了iPlature的相關(guān)功能，主機(jī)之間無需采用電文方式通信。

4.8 報(bào)表

報(bào)表程序負(fù)責(zé)工程記錄的報(bào)表打印。這些報(bào)表反映了材料在生產(chǎn)過程中的相關(guān)數(shù)據(jù)，有如下的報(bào)表：

工程報(bào)表：包括的數(shù)據(jù)是軋制設(shè)定計(jì)算所涉及的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括了材料相關(guān)的數(shù)據(jù)、來自軋制策略的數(shù)據(jù)、道次計(jì)劃計(jì)算值、材料和軋機(jī)操作相關(guān)的重要數(shù)據(jù)。

班報(bào)：記錄當(dāng)班生產(chǎn)的產(chǎn)量，質(zhì)量和停機(jī)情況。關(guān)于報(bào)表，具體格式可與用戶商量討論后確定。

5 結(jié)束語(yǔ)

中厚板計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)八鋼信息化目標(biāo)中的重要環(huán)節(jié)，其采用先進(jìn)的工藝模型和控制技術(shù)，使厚板質(zhì)量得到極大進(jìn)步、生產(chǎn)治理更方便，增強(qiáng)了八鋼產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，其重要性也會(huì)在以后的生產(chǎn)當(dāng)中越發(fā)的凸顯。

［1］丁修堃.軋制過程自動(dòng)化[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

［2］張景進(jìn).中厚板生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

［3］趙駿.PCS/MES/ERP三集成[J].冶金信息導(dǎo)刊,2005,09.