·486· 北京科技大学学报 2005年第4期 统，ProfiBus_DP(分散的外围设备)协议适用于分 道控制，另一方面送给控冷过程计算机进行数据 散的外围设备（如ET200M)的连接，具有快速的 映射.②辊道速度控制.该功能模块分为两个部 响应时间. 分，一个是手动子模块，另一个是自动子模块.在 (③)现场设备级.现场设备级主要包括控冷区 钢板不进行冷却时由手动模块完成辊道的手动 42组辊道，6个辊道传动变频控制柜，各阀门控 控制.自动模块完成冷却情况下的辊道控制，同 制系统以及温度和流量、压力的检测仪表等现场 时可以进行人工干预.③集管流量控制，该功能 设备.控制冷却区现场如图2所示. 模块控制相应U型管电动调节阀的开口度以控 制集管流量，并根据模型设定和跟踪结果开启/ 关闭各组集管，同时还要对前后气水封和侧喷进 行跟踪控制.④边部遮蔽位置控制，边部遮蔽装 置采用位置闭环控制，根据钢板的宽度进行自动 设定和定位，以控制冷却水对钢板边部的冷却效 果.⑤信号测量采集，PLC采集由传感器送来的 信号，并进行有效性检查，用于过程控制.⑥与过 程控制机的通讯.该功能模块接收过程控制机的 图2控制冷却区 指令，并将采集的信号传送给上位机， Fig.2 Cooling control area 2.2系统功能 3系统应用 自动控制系统的主要功能是根据轧后成品 31系统调试 钢种、厚度、检测温度以及由此钢种决定的工艺 系统于2003年7月开始进行应用调试并一 要求作出以下决策和控制： 次性试车成功.经过一个月的时间，自动控制系 (1)建立板厚、终轧温度、终冷温度、辊道速 统的手动、半自动和自动功能全部调试完成并投 度、高密度管层流集管开启数和流量的关系模 入使用.通过各项工程指标验收，均达到优良， 型. 3.2应用效果 (2)确定高密度管层流冷却集管的开启组数 该系统的冷却控制能力基本上覆盖了所有 和各集管流量. 的产品规格，由于冷却能力的提高，加快了生产 (3)根据钢板厚度、温度对冷却区内上高密度 节奏，提高了生产效率，经过武钢质量检测部门 集管与下高密度集管的水量比例进行调整，以保 的统计分析，钢板的总体质量得到了很大提高， 证钢板上、下表面的均匀冷却， 包括钢板强度、延伸率、表面质量和板形质量，系 (4)钢板的头尾跟踪，确定减少头尾总冷却强 统全自动功能投入使用后，还进行了大量新钢种 度的方法及其控制， 的轧制和冷却实验，并取得了成功，使得过去由 (5)辊道速度控制. 于冷却能力弱无法保证产品质量而无法生产的 (⑥根据轧制钢板宽度进行边部遮蔽机构的 钢种可以顺利生产， 位置控制. 3.3实例分析 (7)根据钢板在冷却区内位置开启前后吹扫 在2003年9月以DB685钢作为考核钢种进 和侧喷机构 行了两个规格(25,50mm)两轮实验，以下为武钢 过程控制级基本功能包括：①控冷数学模型 技术中心的实验统计数据. 计算：②与一级PLC的通讯：③人机操作界面：④ 2003年上半年大量生产的DB685综合性能 报表统计与输出：⑤与精轧机过程控制ALPHA 合格率仅为47%.产品性能不合格的主要规格为 机的通讯：⑥与控制轧制过程计算机M通 20-25mm厚度规格的钢板，其中25mm规格的31 讯：⑦与矫前辊道控制系统计算机通讯， 批钢板中屈服强度不合格的有13批，抗拉强度 基础自动化级功能包括：①钢板头尾跟踪， 不合格的有15批，低温冲击不合格的有8批，综 PLC根据HMD及其他检测仪表和计算对钢板进 合性能合格率只有35.5%.轧后控冷实验的6批 行位置映射.映射跟踪结果一方面用于集管和辊 25mm规格DB685性能100%达到或超过了技术北 京 科 技 统 ， 夕 分 散 的外 围设 备 协 议 适用 于 分 散 的外 围设备 如 的 连 接 ， 具 有 快速 的 响应 时 间 现 场 设备 级 现场 设备级 主 要 包 括控 冷 区 组辊 道 ， 个 辊 道 传 动 变频 控 制 柜 ， 各 阀 门控 制 系统 以及温 度 和 流量 、 压 力 的检 测仪 表 等现场 设 备 控 制 冷 却 区 现 场 如 图 所 示 图 控制冷却 区 ， 比 大 学 学 报 年 第 期 道控制 ， 另 一方 面送给 控 冷 过程 计算机进 行数据 映射 ② 辊 道速 度控 制 该 功 能模 块 分 为两 个 部 分 ， 一个 是手 动 子模块 ， 另 一 个 是 自动 子模块 在 钢 板 不进 行冷 却 时 由手 动 模块完 成 辊 道 的手 动 控 制 自动 模 块 完成 冷 却 情 况 下 的辊 道 控 制 ， 同 时可 以进 行 人 工 干 预 ③ 集 管 流 量控 制 该功 能 模 块控 制 相 应 型 管 电动 调 节 阀 的开 口 度 以控 制集 管流量 ， 并 根 据 模 型 设 定和 跟 踪 结 果 开 启 关 闭各 组集 管 ， 同时还 要对 前后气水 封 和侧喷进 行 跟 踪 控制 ④ 边部 遮 蔽位 置控 制 边 部遮蔽装 置采用 位 置 闭环 控 制 ， 根 据钢 板 的宽度 进行 自动 设定和 定位 ， 以控 制冷 却水对钢 板边 部 的冷却 效 果 ⑤信 号测 量 采 集 采 集 由传感器送 来 的 信 号 ， 并进行有 效性 检查 ， 用 于过程控 制 ⑥与过 程控制机 的通讯 该功 能模块接 收过程控制机 的 指 令 ， 并将采集 的信 号传送 给 上 位 机 系统 功 能 自动 控 制 系统 的主 要 功 能 是 根 据 轧 后 成 品 钢 种 、 厚 度 、 检测 温 度 以及 由此 钢 种 决 定 的工 艺 要 求 作 出 以下 决策 和 控 制 建立 板 厚 、 终 轧温度 、 终冷温度 、 辊 道 速 度 、 高 密 度 管 层 流 集 管 开 启 数 和 流 量 的关 系模 型 确 定 高 密度 管层 流 冷 却 集 管 的开 启 组 数 和 各集 管 流 量 根 据钢板 厚度 、 温度对 冷 却 区 内上 高密度 集管与下 高密度集 管 的水 量 比例 进 行 调 整 ， 以保 证 钢 板 上 、 下 表 面 的均 匀 冷 却 钢 板 的头尾跟 踪 ， 确 定减少 头尾 总冷 却 强 度 的方 法 及 其 控 制 辊道 速 度 控 制 根 据 轧制钢 板 宽度 进 行 边 部遮 蔽 机 构 的 位置 控 制 根 据 钢 板 在 冷 却 区 内位 置 开 启 前后 吹 扫 和 侧 喷机 构 过 程 控 制级 基 本 功 能包 括 ①控 冷 数 学模 型 计 算 ② 与 一 级 的通 讯 ③ 人 机操 作 界 面 ④ 报 表 统 计 与 输 出 ⑤ 与 精 轧 机 过 程 控 制 机 的 通 讯 ⑥ 与 控 制 轧 制 过 程 计 算 机 通 讯 ⑦ 与矫 前 辊 道 控 制 系 统计 算机 通 讯 基 础 自动 化 级 功 能 包 括 ①钢 板 头 尾 跟 踪 根 据 及其 他 检 测 仪表 和 计 算对 钢 板 进 行 位 置 映射 映射 跟踪 结 果 一 方 面用 于集 管和 辊 系统 应 用 系统 调 试 系 统 于 年 月 开 始 进 行 应 用 调 试 并 一 次性试 车成 功 经 过一 个 月 的时 间 ， 自动控 制系 统 的手 动 、 半 自动和 自动 功 能全 部调试完成 并投 入 使用 通 过 各项 工 程 指 标 验 收 ， 均 达 到优 良 应 用 效 果 该 系 统 的冷 却 控 制 能 力 基 本 上 覆 盖 了所 有 的产 品规 格 由于 冷 却 能 力 的提 高 ， 加快 了生 产 节 奏 ， 提 高 了生产 效率 经 过 武钢 质 量 检 测 部 门 的统 计 分 析 ， 钢 板 的总 体质 量 得 到 了很 大 提 高 ， 包 括钢 板 强度 、 延伸 率 、 表 面质 量和 板形 质 量 系 统全 自动 功 能投入 使用 后 ， 还 进 行 了大量 新钢 种 的轧 制 和 冷却 实验 ， 并 取 得 了成 功 ， 使 得 过 去 由 于 冷 却 能 力 弱 无 法 保 证 产 品质 量 而 无 法 生 产 的 钢 种 可 以顺 利 生 产 实例 分 析 在 年 月 以 钢 作 为考 核钢 种 进 行 了两个 规格 ， 两轮 实验 ， 以下 为武钢 技 术 中心 的 实验 统计 数 据 年 上 半 年 大量 生产 的 综 合性 能 合格 率仅 为 产 品性 能不合 格 的主 要 规格 为 一 厚度 规格 的钢 板 ， 其 中 规 格 的 批 钢 板 中屈 服 强度 不合 格 的有 批 ， 抗 拉 强 度 不合 格 的有 巧 批 ， 低 温 冲 击 不 合 格 的有 批 ， 综 合 性 能合格 率 只 有 轧 后 控 冷 实验 的 批 规 格 性 能 达 到或 超 过 了技 术