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1、新钢 1580mm 热连轧计算机过程自动化系统傅松林 彭军明 丁浩 易靖涛（江西新余钢铁集团 ，江西，新余 338001）摘要：新钢1580 热连轧厂是江西省首条热连轧生产线，也是新钢三期技改的重点工程，计算机过程自动化 控制整个生产过程。1580 过程自动化包括加热炉二级和轧线二级分别对加热炉和轧制过程进行跟踪、计算 等。二级的使用好坏直接影响轧制生产效率和成品质量，是热连轧厂的控制中心。关键词：热连轧过程自动化; 加热炉; 热连轧模型The Process Automation of xinSTEEL 1580mm HSMAbstract: xinsteel 1580HSM is the
2、first one in JiangXI ,And the majorproject of xinsteel .Process Automation control all the production.The Process Automation of 1580HSM include funace PA and rolled PA,also track and compute.The process automation influence the production efficiency and quality, The PA is the center of the HSMKey wo
3、rds: Hot strip mill level2; furnce;Hot strip mill moudle新钢1580热连轧是新钢三期技改的重点工程。该工程主要设备有：两座步进式加热炉，粗轧机组选用一台二车昆可逆万能轧机（E1/R1 ）和一台四车昆可逆万能 轧机（E2/R2）,滚筒式飞剪，七架精轧机组、测宽仪和测厚仪、层流冷却装置、 两台地下卷取机、步进运输机等。年设计生产能力300万吨。新钢1580热连轧加热炉系统由重庆赛迪总部（其中包括加热炉过程自动化系统L2）,传 动系统由T-MAIC公司承包，自动化及二级过程化系统有SIEMENS承包。二级系统与Ll级、MES 系统进行数据通讯，
4、把过程设定数据传送到Ll基础自动化级，用于过程控制；把生产实绩数 据传送到MES系统，用于生产控制。过程自动化主要有以下几大功能：1. 原始数据的输入（PDI）2. 物料跟踪（MTR）3. 轧制的设定计算4. 模型自学习5. 数据采集及处理6. 人机界面（HMI）7. 历史数据及报表8. 数据通信加热炉过程自动化加热炉过程自动化（L2,计算机二级）采用两台惠普DL580GS PC服务器，轧线过程自 动化采用五台富士通西门子TX300 PC服务器及。所有过程自动化服务器采用WINDOWS 2003SERVER操作系统，并配有RAID1使硬盘热备。网络拓扑结构为星形，主干为1000M 以太网，采用
5、CISCO交换机，计算机二级网络还包括操作员站和工程师站打印机等。 加热炉计算机二级主要任务是加热炉装，出钢，加热炉加热板坯过程进行控制，并与轧线计 算机二级，加热炉基础自动化及新钢MES系统进行通信。轧线计算机二级任务是对热轧全线 的生产工艺过程进行跟踪和控制，从入炉辊道开始控制板坯，依次经过加热、粗轧、精轧 层流冷却、卷取等工艺过程。并与加热炉计算机二级，轧线基础自动化及新钢MES系统进行 通信。加热炉二级和轧线二级都使用0 RACLE 10g数据库软件。加热炉二级的主要软件有：FceL2加热炉后台进程，主要完成板坯核对，装钢，出钢的设定及板坯跟踪等RecvFromL3接收MES的轧制计划
6、RecvMillL2接收轧线二级反馈信息SendDataToACC 发送数据给加热炉二级模型SendDataToMill 发送数据给轧线二级SendToL3发送数据给MESFUNEC二级HMI 画面OPCCOM与基础自动化（L1）通信加热炉模型加热炉L2主要工作过程：加热炉计算机二级为加热炉每段区域确定并发送给基础自动化所需的正确的温度值。温 度设定值的计算是根据网上传来的必须的公共信息，如坯料的形状、尺寸、长度、钢种、炉 子生产节奏等参数完成的。用以确保坯料在通过炉内期间严格遵循加热曲线。轧制计划的PDI数据是有新钢MES系统发送给加热炉二级计算机。当板坯被装置到（A辊道）， 经测量后，通过
7、计算机二级核对核对是否进钢，如有异常，计算机发出报警信息或拒绝自动 装钢，并请求操作人员处理。经二级确认后的板坯，二级自动生成该板坯的炉号及炉列，二 级确认条件满足后，推钢机将板坯装炉加热。计算机二级计算板坯在炉内的位置。二级计算 机利用相关算法在线模拟板坯在加热炉中加热过程，并通过模型计算出每块板坯出炉所需温 度的在炉时间。加热炉二级可以通过手动或定时出钢方式控制轧制节奏，并在板坯抽出后发 送板坯号等相关信息给轧线计算机二级。工艺人员可按功能可检索最近月份出炉坯料的加热 数据，报告中的数据包括坯料的标识、出炉入炉日期与时间、通过每一区域的温度，操作员 定义的时间周期或批次标识等进行数据分析优
8、化加热工艺。L3(PCCSYC)M.SMQ ter Mill1-CEL2M.SMO for LJ轧线过程自动化门g（层流冷却），ADH（实际轧轧线过程自化有5台PC服务器：M1 （非控）,M2 （控制模型）,CS 制数据），SB （备用及开发）轧线过程自动化系统（L2）完成板坯/带钢初始数据处理、材料跟踪、数学模型计算、自学习及设定、过程数据收集、数据通信以及操作指导等任务o Siemens过程自动化系统含有热轧成熟的工艺轧制模型，属于世界顶尖的控制技术，拥有很多专利技术和技术诀窍。轧线二级控制示意图（一）1.粗轧模型的任务是:Process AutomationFunctions1)根据PD
9、I数据通过物理模型计算出L1所需要|的设定值;Width ControlModel AdaptationCOOLING SECTIONProfile, and Flatness修正粗轧其余道Rolling StrategyRoughing MillRolling StrategyFinishing MillFinishingTemperature Control）Pass Schedule CalculationRoughing MillPass Schedule Calculation Finishing Mill2)通过对比实际值与计算值的偏差调整物理模型的计算值，以次和下块板坯的设定值。
10、2. 粗轧计算所用的几个主要模型1) 轧制力模型2) 轧制变形模型3) 温度模型4) 宽度模型3. 粗轧轧制计算的应用程序功能有:1) (pass schedule precalculation)轧制预计算：计算所有独立道次的减少量 (宽度，厚度)分配，检测所有计算的值是否超出设备的限定;2) (pass schedule postcalculation)轧制后计算：每个道次过后都进行轧制 后计算，对比计算值与实际值，不断修正L2设定值，使轧制过程处于最优；3) (pass schedule recalculation) 轧制再计算：再计算为剩下的粗轧道次 重新计算一个厚度和宽度减少的分配4.
11、 宽度控制：宽度控制功能嵌入在轧制计算程序东。宽度控制包括以下功能：1) 觉得粗轧出口的目标宽度2) 根据总减宽量分配每道次的立辊减宽量3) 为SSC (短行程控制)计算参数4) 计算板坯的轧制过程中的宽展量精轧过程自动化控制功能1) 计算精轧 L1 的设定值2) 经过第一个机架后调整其余机架的设定值3) 利用测量值调整下块板坯的模型设定值精轧各机架的负荷是二级人员根据出口带钢的质量及规格设定的一个负荷计划，并且保 存在数据库中。Siemens模型提供了绝对压下力、相对压下力、空过及绝对厚度减少量百分 比等来改变模型的计算方式。新钢1580 所采用的负荷分配为相对厚度减少量，通过中间坯 的厚度
12、调整厚度减少的百分比，为达到最终的F7出口目标厚度各机架的厚度减少来那个可 能会被模型计算改变。通过厚度的相对减少量可以动态的计算各机架的轧制力及辊缝开口 度，有利于保护设备并提高轧制的稳定性。板坯从粗轧最后一道次到精轧第一机架运输时间 如果超过 20 秒，将自动重新计算一次，这次计算保持原来的负荷分配及温度设定来重新计 算轧制力及压下量。但带钢进入F3后将根据头部的实际轧制力为其余机架重新计算一个设 定值板形控制系统(PCFC) 板形控制系统用于计算工作辊的串辊量和工作辊的弯辊力。包括弯辊模型、工作辊变形模型、 轧钢温度和磨损模型以及秒流量模型。精轧过程控制示意图层流冷却 层流冷却是用于调节
13、带钢的性能，模型的任务是计算冷却段的水阀开关，不但是要得到 理想的带钢卷曲温度并且要到冷却段的一个理想带钢冷却过程。冷却段包括三个基本的过 程：预计算、实时控制及自适应，它们都用同一个模型o Siemens模型中还包括微结构目标 冷却，目的是为了保持带钢的性能，而不是卷曲的温度。层流冷却过程是一个每200ms根据 温度监控的实时控制过程，计算带钢冷却过程中冷却阀实际开关和冷却阀的理想状态并不断 调整冷却阀的开关数，确保目标卷曲温度。结束语过程自动化系统（L2）完成板坯/带钢初始数据处理、材料跟踪、数学模型计算、自学 习及设定、过程数据收集、数据通信以及操作指导等任务。特别是轧线Siemens过程自动化 系统含有热轧成熟的工艺轧制模型，属于世界顶尖的控制技术，拥有很多专利技术和技术诀 窍。二级计算机控制系统在新钢1580mm热连轧厂的运用，对热轧薄板的生产及板形控制发 挥着重要的作用。多级计算机系统的运用，充分展现一些先进的设备的庞大功能，为热轧厂 将来进一步提高产量、提高产品精度奠定基础。参考文献：孙一康带钢热连轧的模型与控制M.冶金工业出版社，2002.
