冶金之家网站热连轧带钢轧制参数双区设定的设计与应用张辉，庄野，兰有清(鞍钢集团信息产业有限公司，辽宁 鞍山 114009)摘 要：介绍了朝阳鞍凌钢铁有限公司1700mm 热连轧生产线带钢轧制参数双区设定方法，包括设计思想、读写策略及显示方式该方法能够很好地适应热连轧快节奏大生产的要求，尤其是在一些不满足轧制规程要求的情况下，能及时发出报警信息，使操作者有较充足的时间进行相关的处理，从而减少废品和设备故障，提高轧线的稳定性和可靠性关 键 词：热连轧生产线；双区设定；过程控制随着热连轧生产向高精度、连续化、高速化、大型化方向快速发展，过程控制计算机的作用日趋重要在热连轧自动化系统中，过程控制计算机完成对热连轧生产过程的监督与控制为完成这一任务，过程自动化级计算机系统要通过“设定计算”即一系列的数学模型计算，得到热连轧生产线的各个控制区域、各种设备的设定值或设定方式，然后通过“设定”将设定计算的结果作为控制器的控制参数在规定的时序传送给基础自动化级计算机系统[1]因此，其是否精确可靠，不仅影响到产品质量，而且关系到轧线设备运行的稳定为此，在朝阳鞍凌钢铁有限公司1700mm 热连轧生产线自动化系统中设计开发了一种双参数区设定方法，与目前热轧生产线采用单个区域参数设定方式相比有很大不同，在保证模型运行的实时性、可靠性和操作方便性方面得到了根本的改变，能够更好地适应当今热连轧的快速稳定生产的要求。
1 过程自动化级计算机系统简介鞍凌1700mm 热连轧生产线主要工艺为：板坯经加热炉加热后由高压水除鳞机去除氧化铁皮，然后进入粗轧机组轧制成精轧所需要的中间坯，经过热卷箱、飞剪切头、二次高压水除鳞机，然后进入粗轧机组轧制成精轧所需要的中间坯，经过热卷箱、飞剪切头、二次高压水除鳞机，然后依次进入七机架精轧机组,轧制成需要的产品尺寸，热轧后的带钢通过轧后冷却,进入地下卷取机卷成带卷,然后用卸料小车将钢卷卸到钢卷运输线上鞍凌1700mm 热连轧生产线示意图如图1所示鞍凌 1700mm 热连轧过程自动化级计算机系统的控制范围是从粗轧除鳞前入口辊道开始至卷取机卸卷小车结束的区域包括高压水除鳞机入口辊道，高压水除鳞机，高压水除鳞机出口辊道，粗轧 R1 轧机入口辊道，粗轧 R1 轧机，粗轧 R1 轧机出口辊道，中间辊道，边部加热器(预留)，热卷箱，精轧前高压水除鳞机，切头飞剪，精轧前高压水除鳞机，精轧前立辊入口辊道，精轧机入口辊道，精轧机,精轧机架间活套，精轧机架间冷却水，输出辊道，层流冷却设备，卷取机入口辊道，卷取机，卸卷小车等过程自动化级计算机系统根据板坯原始数据和从基础自动化级计算机系统得到的实际值，通过数学模型的计算，完成对控制区域各设备的设定，即通过设定为各个控制区域的基础自动化控制器提供控制参数。
从而精确控制中间坯在粗轧出口的宽度、厚度和温度，带钢头部在精轧出口的宽度、厚度、凸度及平直度，以及带钢全长在精轧出口和卷取机入口的温度，最终和基础自动化级计算机系统一起确保成品全长的厚度、宽度、温度、凸度 冶金之家网站及平直度精度 [2]过程自动化级计算机系统的控制区域划分为：粗轧区、中间辊道区、精轧区、层流冷却区、卷取区其中：粗轧区设定参数来自粗轧数学模型 RSU；中间辊道控制区设定参数来自中间辊道降温数学模型 HTT；精轧区设定参数来自精轧数学模型 FSU、FTC-1、FTC-2；层流冷却区设定参数来自层流冷却数学模型模型 CTC；卷取区设定参数来自 CSU过程自动化级计算机系统由 3 台过程控制服务器组成，其中一台运行、一台备用、一台用于开发为了提高可靠性，采用一工一备和共享磁盘阵列的模式，同时每台服务器还对关键部件进行冗余配置并且可以热插拔服务器操作系统为 WINDOWS 2003 SERVER，工作站操作系统为 WINDOWSXP Professional，数据库为 Oracle10g，开发工具为 Microsoft Visual Stdio.NET2008过程自动化级计算机系统与基础自动化级计算机系统的通讯采用内存映像网模式。
图2 所示为鞍凌 1700mm 过程自动化级计算机系统的网络配置2 设定的控制思想设定控制的任务是为各种数学模型提供服务，利用跟踪的实时轧件状态适时向模型发出计算请求，响应模型的计算结果，将模型计算设定参数进行电文打包，传送到设定数据区中，为基础自动化控制器提供控制参数 [3]所谓设定数据区是一个事先定义好的内存区域，过程自动化级(Level 2)计算机和基础自动化级(Level 1)计算机通过内存映像网对这个区域进行读写，从而实现 Level 1 和 Level 2 的数据通信，完成设定控制的任务因此，实时、准确、可靠的将设定参数传送到数据设定区是设定控制任务的前提根据热连轧工艺要求，不同控制区域的控制器有不同的设定控制时序，对同一轧件又有多次设定，通常分为 COURSE 0、COURSE 1、COURSE 2 和 COURSEF轧线跟踪进程对全线轧件进行位置跟踪，提供轧线上所有区域轧件的具体位置信息，设定控制进程根据跟踪信息，向不同模型请求相关设定数据，待接收到模型计算的设定数据后，将设定数据传送到的相关对应控制器的控制参数区中设定任务关联图如图 3 所示，其中：RSU 为粗轧设定模型，HTT 为中间辊道降温模型，FSU 为精轧设定模型，FTC 为精轧温度控制模型、CTC 为卷取温度控制模型、 CSU 为卷取设定模型。
冶金之家网站2.1 传统设定方法传统的设定方法是对应每个控制区域的各个控制器，分配一个设定控制参数区，存放当前轧制的轧件或即将进入该控制区域轧件的控制参数，但只能保留一个轧件的控制参数，当该轧件轧制完成离开该控制区域后，设定控制进程才能根据跟踪进程的跟踪状态向模型请求下一个轧件的控制参数，在得到模型的计算结果后将其传送到该区域指定的控制参数区 [4]在实践中发现，这种设定控制方法在快节奏大生产的情况下，时常会有如下情况发生：(1)快轧制节奏有可能会引起轧件的控制参数传送不及时2)通讯网络突发异常的瞬间故障引起传输延迟3)轧件本身状态不具备轧制规程要求的轧制条件导致模型计算报警提示这种情况可能是由于前工序引起，或是由于轧制计划下达有误，或是由于当前设备状态的限制等原因引起，这时需要操作者进行改规格轧制，或吊销等特殊处理但由于节奏快，操作者有时会来不急处理，这时或者系统强迫禁止进钢或由操作者手动强制轧钢以上几种情形都将造成控制器没有获得当前正在轧制的轧件控制参数，而是用上一组刚刚轧制过的轧件控制参数进行轧制如果当前轧制的轧件和刚刚轧制过的轧件同品种、同规格，其控制变化微小，问题还不突出，一旦是在改变规格轧制使轧件的控制参数发生较大变化时，就会影响当前轧件的轧制质量和性能指标，更严重的是可能导致卡钢及相关的设备事故使轧线被迫停止轧钢，这时必须要花费很长的时间处理故障。
2.2 双参数区设定方法鞍凌 1700mm 热连轧自动化控制系统的设定控制采用对每个控制区域的各个控制器分配两个轧件的控制参数区：轧件控制参数 1 区、轧件控制参数 2 区，其中一个参数区保存当前轧制轧件的控制参数，另一个参数区保存下一即将轧制轧件的控制参数，控制器根据跟踪信息来区分当前参数区和下一即将轧制参数区2.2.1 设定控制进程参数写入策略设定进程得到模型计算的设定数据信息后，首先从中解析出轧件标识代码，该标识代码在系统中是唯一的；将该轧件标识代码分别与两个控制参数区内的轧件标识代码比较，如果与其中一个区相同，则将设定数据覆盖写入该区，并将“最后写入标志”置成该区的区号如果与两个区都不相同，判断“最后写入标志”位，如果为“1” ，则将设定数据覆盖写入2 区，并将“最后写入标志” 置成 “2”；如果为“2”，则将设定数据覆盖写入 1 区，并将“最后写入标志”置成 “1” “最后写入标志 ”位在程序首次运行时初始为“1”或“2” 设定写入流程如图 4 所示 冶金之家网站2.2.2 控制参数读出策略每个控制参数区都有轧件标识号，控制器根据跟踪信息区别当前控制参数区和下一控制参数区。
如果跟踪进程提供给控制器的轧件标识号与其中一个控制参数区的轧件标识号相同，则确定该区为当前控制参数区，即利用该区的参数进行轧制控制；如果跟踪提供的轧件标识号与两个参数区的轧件标识号都不相同，则报警提示禁止进钢轧制设定读出流程如图 5 所示3 双区设定参数的显示设定画面用于显示各个控制区域的模型计算参数，不同控制区域的模型有不同的设定时序要求，因此画面显示的设定参数要根据不同的设定时序进行刷新模型设定时序如表1 所示，其中：RDT_OFF 为粗轧出口高温计尾部失检信号、FT0_ON 为精轧入口头部检得信号、HMD304 为粗轧入口检得信号 冶金之家网站与传统设定方法的单区设定参数显示不同，双参数区设定方法的设定参数显示分当前轧件页面(Current)和下一即将轧制轧件页面(Next) ，操作者能同时看到两个轧件的设定参数及参数状态，这个参数状态由数学模型提供，指示该轧件能否达到目标控制指标，对达不到目标控制指标的报警提示操作者有较充足的时间根据这些信息，采取相应的措施处理(如改厚度、吊销等)由于存在 Current 页面和 Next 页面，必然存在页面信息的更新问题，即轧件从 Next 页面到 Current 页面的显示转换。
根据实际工艺要求，每个显示页面依据不同的时序进行转换，其转换时序如表 2 所示4 应用效果鞍凌 1700mm 热连轧生产线自动化控制系统投入运行以来，设定方法保证了系统设定的及时、安全、可靠1)适应快轧制节奏的大生产条件，能保证在全线 4 块钢轧制时设定参数及时准确可靠2)在通讯网络出现短时间故障时，仍能提供正确的设定参数进行轧钢3)轧件或设备状态不具备轧制规程要求的轧制条件时，可根据模型报警提示，操作者有较充足的时间处理，避免轧出废品和设备故障5 结论双区参数设定方法使传统设定方法的矛盾得到有效解决不仅为快节奏生产提供了保证，对通讯网络的异常突发故障有良好的应对手段，而且为操作者提供了较充足的时间来根据模型状态显示信息进行故障处理，减少废品和设备故障的产生双参数区设定方法本身结构独立，也可以与其他厂家模型接口，因此这种方法可以在其他热轧带钢生产线上推广使用参 考 文 献[1] 刘玠.热轧生产自动化技术[M]. 北京：冶金工业出版社， 2008.[2] 孙一康.带钢热连轧的模型与控制[M]. 北京：冶金工业出版社， 2007.[3] 费静，李文斌，杨春雨，等.热连轧精轧设定模型及其优化方法研究[J].鞍钢技术,2010(1)：47-51. 冶金之家网站[4] 凌翔滨，刘文仲，卞德振.带钢热连轧精轧设定模型算法的发展和研究现状[C] ∥全国第十三届自动化应用技术学术交流会论文集，冶金自动化 S2,2008：861-863.。