專利名稱：在基礎(chǔ)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)板坯生命周期模型的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金行業(yè)的中厚板軋制領(lǐng)域，特別是涉及一種用于板坯連鑄二次冷卻 流量控制系統(tǒng)的，在基礎(chǔ)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)板坯生命周期模型的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在中厚板軋制的連鑄生產(chǎn)過程中，一般所說的拉速為電氣拉速，即各夾送輥(或 拉矯輥)變頻器反饋的平均拉速(這里稱為電氣拉速，下同)。電氣拉速與連鑄各冷卻區(qū)的 實(shí)際澆注方向移動(dòng)速度拉速(這里稱為冷卻區(qū)實(shí)際拉速，下同)存在較大偏差。導(dǎo)致電氣 拉速與各冷卻區(qū)的冷卻區(qū)實(shí)際拉速存在較大偏差的原因如下1、連鑄機(jī)拉速正常穩(wěn)定狀態(tài)下夾送輥的電氣拉速并非各冷卻區(qū)的冷卻區(qū)實(shí)際拉 速。一般來說，連鑄機(jī)分為立式、立彎式、直弧式等，這些連鑄機(jī)輥列排列方式均為非線性， 因此導(dǎo)致在連鑄各冷卻區(qū)的冷卻區(qū)實(shí)際拉速并非電氣拉速。2、開澆以及拉尾坯過程中不穩(wěn)定的拉速。在開澆過程以及拉尾坯過程中，拉速會(huì) 按預(yù)先儲(chǔ)存在PLC(可編程控制器)中的速度曲線變化或由操作員人為控制拉速，引起冷卻 區(qū)實(shí)際拉速與電氣拉速偏差較大。3、澆注過程中拉速的突變。由于各種現(xiàn)場(chǎng)條件的變化，如設(shè)備發(fā)生故障或存在缺 陷(如漏鋼預(yù)報(bào)等)，拉速會(huì)自動(dòng)或由人工干預(yù)減低速度，引起冷卻區(qū)實(shí)際拉速與電氣拉速 偏差較大。儲(chǔ)存在PLC中的拉速流量對(duì)應(yīng)關(guān)系表如果輸入的拉速不準(zhǔn)確，則會(huì)導(dǎo)致各冷卻區(qū) 的目標(biāo)流量的不準(zhǔn)確。針對(duì)冷卻區(qū)實(shí)際拉速并非電氣拉速的情況，國(guó)際領(lǐng)先的連鑄冶金設(shè)備供貨商或國(guó) 內(nèi)大型冶金設(shè)計(jì)院均開發(fā)二次冷卻模型來進(jìn)行應(yīng)對(duì)。這種解決方案可以稱為模型計(jì)算機(jī)方 案，即用模型計(jì)算機(jī)通過高級(jí)語(yǔ)言編程的方式去實(shí)現(xiàn)，將計(jì)算的結(jié)果(實(shí)際拉速)與基礎(chǔ)自 動(dòng)化系統(tǒng)通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，由此實(shí)現(xiàn)拉速與流量的精確匹配與控制。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是充分利用計(jì)算機(jī)在數(shù)據(jù)計(jì)算、跟蹤、數(shù)據(jù)管理方面的優(yōu)勢(shì)；但也 有不足之處，具體表現(xiàn)在(1)模型計(jì)算機(jī)與PLC通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊時(shí)，模型計(jì)算機(jī)的設(shè)定值與PLC過程數(shù) 據(jù)采樣周期在通訊時(shí)間上存在滯后。根據(jù)目前收集的數(shù)據(jù)，模型計(jì)算機(jī)與PLC的通訊至少 存在2秒到20秒的時(shí)間滯后，模型計(jì)算機(jī)計(jì)算的冷卻區(qū)實(shí)際拉速無(wú)法精確得到變頻器實(shí)時(shí) 反饋給基礎(chǔ)自動(dòng)化的平均拉速實(shí)際拉速情況。(2)如果模型計(jì)算機(jī)不投入使用、因?yàn)槟撤N原因通訊中斷或者在拉速突變，PLC暫 時(shí)不讀取模型計(jì)算機(jī)的設(shè)定值時(shí)，盡管PLC會(huì)自動(dòng)取內(nèi)部存儲(chǔ)的拉速流量函數(shù)去替代模型 計(jì)算機(jī)的目標(biāo)拉速，但此時(shí)PLC內(nèi)部采用的拉速為電氣拉速而非各冷卻區(qū)實(shí)際拉速，從而 導(dǎo)致冷卻區(qū)的目標(biāo)流量不準(zhǔn)確。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在基礎(chǔ)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)板坯生命周期模型的 系統(tǒng)，克服在澆注過程中因拉速突變導(dǎo)致的冷卻區(qū)的目標(biāo)流量控制偏差，提高冷卻區(qū)的目 標(biāo)流量控制精度，實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際拉速情況。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的在基礎(chǔ)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)板坯生命周期模型的系統(tǒng)包 括板坯跟蹤模塊，對(duì)熱流切片進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，將熱流分為多個(gè)冷卻區(qū)，每個(gè)冷卻區(qū)又 分為多個(gè)長(zhǎng)度為IOOmm的切片，每個(gè)切片從結(jié)晶器澆注出來時(shí)的時(shí)間存儲(chǔ)在時(shí)間隊(duì)列數(shù)據(jù) 塊中并隨著切片往前移動(dòng)，一直到該切片出鑄機(jī)為止；生命周期速度計(jì)算模塊，記錄每一冷卻回路切片出結(jié)晶器的時(shí)間，所述切片以與 拉速相關(guān)的速度隨著流向前移動(dòng)，儲(chǔ)存在時(shí)間隊(duì)列的對(duì)應(yīng)切片的時(shí)間也相應(yīng)變化，當(dāng)切片 到達(dá)某一個(gè)冷卻區(qū)時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)存在時(shí)間隊(duì)列的與該切片相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)算出切片速度；基于拉速的流量設(shè)定值模塊，在PLC中儲(chǔ)存不同鋼種、不同板坯斷面規(guī)格的拉速與 流量關(guān)系對(duì)應(yīng)曲線，根據(jù)澆注過程中拉速的動(dòng)態(tài)變化而動(dòng)態(tài)調(diào)整各冷卻區(qū)的冷卻目標(biāo)流量；拉速流量曲線在線優(yōu)化模塊，根據(jù)液芯控制模型計(jì)算冷卻區(qū)板坯表面實(shí)際溫度， 通過人機(jī)界面在線優(yōu)化冷卻區(qū)拉速與冷卻區(qū)流量曲線，以及修改在不同拉速下的冷卻回路 目標(biāo)流量；流量溫度補(bǔ)償模塊，由液芯控制模型計(jì)算出各冷卻區(qū)板坯表面的實(shí)際溫度，該實(shí) 際溫度與目標(biāo)溫度比較后產(chǎn)生溫度偏差，根據(jù)溫度偏差進(jìn)行PID水量補(bǔ)償控制，根據(jù)目標(biāo) 溫度優(yōu)化冷卻水量。采用本發(fā)明的系統(tǒng)能有效提高板坯連鑄二次冷卻流量控制系統(tǒng)的控制精度、快速 響應(yīng)性和復(fù)雜澆注條件下的穩(wěn)定性；并且充分發(fā)揮了 PLC控制的快速性、實(shí)時(shí)性特點(diǎn)。采用本發(fā)明的系統(tǒng)在模型計(jì)算機(jī)不起作用的情況下能提高冷卻區(qū)的目標(biāo)流量控 制精度，有效地解決了板坯連鑄生產(chǎn)中冷卻區(qū)的目標(biāo)流量精確控制問題。采用本發(fā)明的系統(tǒng)能避免模型計(jì)算機(jī)與基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)通訊時(shí)存在的時(shí)間滯后 問題，實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際拉速情況。在拉速突變過程中，利用基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)的特點(diǎn)，在系統(tǒng)中通過對(duì)切片 的動(dòng)態(tài)跟蹤，求得各段二次冷卻回路的實(shí)際拉速，并通過儲(chǔ)存在基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中的“流量 拉速對(duì)應(yīng)曲線”來得到各冷卻回路精確的目標(biāo)流量。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例系統(tǒng)控制框圖；圖2是在基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中板坯生命周期模型投入前后冷卻溫度偏差比較示意 圖；圖3是在基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中板坯生命周期模型投入控制示意圖；圖4是每一冷卻回路PLC對(duì)切片進(jìn)行跟蹤的時(shí)間隊(duì)列示意圖；圖5是冷卻回路的拉速與流量對(duì)應(yīng)曲線示意圖；圖6是溫度偏差流量補(bǔ)償控制框圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1所示，在本發(fā)明的一實(shí)施例中，所述在基礎(chǔ)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)板坯生命周期 模型的系統(tǒng)包括板坯跟蹤模塊，對(duì)熱流切片進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，根據(jù)機(jī)械、工藝設(shè)計(jì)將熱流分為N(N為 大于1的整數(shù))個(gè)冷卻區(qū)(或稱冷卻回路)，每個(gè)冷卻區(qū)又分為M (M為大于1的整數(shù))個(gè)長(zhǎng) 度為IOOmm的切片，每個(gè)切片從結(jié)晶器澆注出來時(shí)的時(shí)間存儲(chǔ)在時(shí)間隊(duì)列數(shù)據(jù)塊中(結(jié)合 圖4所示)并隨著切片往前移動(dòng)(因?yàn)闈沧⒌年P(guān)系)，一直到該切片出鑄機(jī)為止。每一冷卻回路PLC對(duì)切片進(jìn)行跟蹤的時(shí)間隊(duì)列結(jié)構(gòu)如圖4所示(圖4中V1J2Jn 分別表示冷卻回路1實(shí)際速度、冷卻回路2實(shí)際速度、冷卻回路η實(shí)際速度；LOOPp LOOP2, LOOPn、分別表示冷卻回路1、冷卻回路2、冷卻回路η)。對(duì)于冷卻回路I的生命周期速度可采用公式1計(jì)算得出。
權(quán)利要求
1. 一種在基礎(chǔ)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)板坯生命周期模型的系統(tǒng)，其特征在于包括 板坯跟蹤模塊，對(duì)熱流切片進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤，將熱流分為多個(gè)冷卻區(qū)，每個(gè)冷卻區(qū)又分為 多個(gè)長(zhǎng)度為IOOmm的切片，每個(gè)切片從結(jié)晶器澆注出來時(shí)的時(shí)間存儲(chǔ)在時(shí)間隊(duì)列數(shù)據(jù)塊中 并隨著切片往前移動(dòng)，一直到該切片出鑄機(jī)為止；生命周期速度計(jì)算模塊，記錄每一冷卻回路切片出結(jié)晶器的時(shí)間，所述切片以與拉速 相關(guān)的速度隨著流向前移動(dòng)，儲(chǔ)存在時(shí)間隊(duì)列的對(duì)應(yīng)切片的時(shí)間也相應(yīng)變化，當(dāng)切片到達(dá) 某一個(gè)冷卻區(qū)時(shí)，根據(jù)儲(chǔ)存在時(shí)間隊(duì)列的與該切片相對(duì)應(yīng)的時(shí)間計(jì)算出切片速度；基于拉速的流量設(shè)定值模塊，在PLC中儲(chǔ)存不同鋼種、不同板坯斷面規(guī)格的拉速與流 量關(guān)系對(duì)應(yīng)曲線，根據(jù)澆注過程中拉速的動(dòng)態(tài)變化而動(dòng)態(tài)調(diào)整各冷卻區(qū)的冷卻目標(biāo)流量；拉速流量曲線在線優(yōu)化模塊，根據(jù)液芯控制模型計(jì)算冷卻區(qū)板坯表面實(shí)際溫度，通過 人機(jī)界面在線優(yōu)化冷卻區(qū)拉速與冷卻區(qū)流量曲線，以及修改在不同拉速下的冷卻回路目標(biāo) 流量；流量溫度補(bǔ)償模塊，由液芯控制模型計(jì)算出各冷卻區(qū)板坯表面的實(shí)際溫度，該實(shí)際溫 度與目標(biāo)溫度比較后產(chǎn)生溫度偏差，根據(jù)溫度偏差進(jìn)行PID水量補(bǔ)償控制，根據(jù)目標(biāo)溫度 優(yōu)化冷卻水量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在基礎(chǔ)自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)板坯生命周期模型的系統(tǒng)，包括板坯跟蹤模塊，對(duì)熱流切片進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤；生命周期速度計(jì)算模塊，記錄每一冷卻回路切片出結(jié)晶器的時(shí)間；基于拉速的流量設(shè)定值模塊，根據(jù)澆注過程中拉速的動(dòng)態(tài)變化而動(dòng)態(tài)調(diào)整各冷卻區(qū)的冷卻目標(biāo)流量；拉速流量曲線在線優(yōu)化模塊，通過人機(jī)界面在線優(yōu)化冷卻區(qū)拉速與冷卻區(qū)流量曲線，以及修改在不同拉速下的冷卻回路目標(biāo)流量；流量溫度補(bǔ)償模塊，根據(jù)溫度偏差進(jìn)行PID水量補(bǔ)償控制，根據(jù)目標(biāo)溫度優(yōu)化冷卻水量。本發(fā)明能克服在澆注過程中因拉速突變導(dǎo)致的冷卻區(qū)的目標(biāo)流量控制偏差，提高冷卻區(qū)的目標(biāo)流量控制精度，實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際拉速情況。
文檔編號(hào)B22D11/22GK102059332SQ20091020179
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2009年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月12日
發(fā)明者徐永軍, 陳在根, 黃君 申請(qǐng)人:上海寶信軟件股份有限公司