首鋼京唐1580熱連軋定寬壓力機(jī)二級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

1、首鋼京唐 1580 熱連軋定寬壓力機(jī)二級(jí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用董占奎 1，田華 2，宋向榮 2（ 1.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司熱軋部，河北唐山 063210；2.北京金自天正智能控制股份有限公司）摘要：首鋼京唐 1580 熱連軋定寬壓力機(jī)自動(dòng)化工程項(xiàng)目的二級(jí)控制系統(tǒng)是國(guó)內(nèi)第 1 套自主集成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的定寬壓力機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)。系統(tǒng)主要功能包括：軋件跟蹤、模型設(shè)定計(jì)算、模型自學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信等。 目前系統(tǒng)運(yùn)行狀況非常穩(wěn)定，實(shí)測(cè)寬度達(dá)到工藝考核指標(biāo)，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的要求。矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴賃軔。關(guān)鍵詞：熱連軋；定寬壓力機(jī)；軋件跟蹤；模型設(shè)定計(jì)算；模型自學(xué)習(xí)文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)： 10

2、00-7059（ 2012） 0 -000Design and application for L2 system of slab sizing press 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛(ài)氌譴凈禍測(cè)。in Shougang Jingtang 1580mm Hot Strip MillDONG Zhan-kui1， TIAN Hua2， SONG Xiang-rong2Hot Metal Dept.,Shougang Jingtang United Iron and Steel Company, Tangshan 063210China; 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆塹籟婭騍。2.Beijing Aritime Intel

3、ligent Control Co., Ltd.)Abstract: Based on the automation project of Shougang Jingtang 1580mm hot strip mill, the level 2 （L2） software of slab sizing press (SSP) has been designed and developed, which is constructed independently by domestic companies. The main functions of the system include plat

4、e tracking, model setup calculating, model self-learning, data acquisition and data communication, etc. At present, the operation of the system is very stable,and measured width is of the process evaluation index, which fully meet the requirements of the production.釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐顧葒。Key words: hot strip

5、mill; slab sizing press; plate tracking; model setup calculating; model self-learning彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡詒爾。0 引言近幾年我國(guó)冶金重型裝備制造技術(shù)和板材生產(chǎn)技術(shù)有了很大進(jìn)步，為減少板坯的寬度種類，提高連鑄與軋鋼的一體化水平 1-2 ，定寬壓力機(jī)（ Slab Sizing Press，以下簡(jiǎn)稱 SSP）設(shè)備在熱軋生產(chǎn)線上已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)投入使用的SSP及其自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是從國(guó)外引進(jìn)的3-5 。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔點(diǎn)鉍。京唐 1580 熱連軋SSP自動(dòng)化項(xiàng)目，由北京金自天正智能控制股份有限公司

6、自主開(kāi)發(fā)，設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的熱連軋SSP二級(jí)系統(tǒng)，系統(tǒng)功能主要包括：物料跟蹤、模型設(shè)定、模型自學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信等。 2011 年 7 月 SSP二級(jí)系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，系統(tǒng)運(yùn)行狀況非常穩(wěn)定，寬度控制良好，完全滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求。 廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷巹癩。1 工藝流程配備 SSP的熱軋生產(chǎn)線上的調(diào)寬設(shè)備主要有SSP和立輥軋機(jī)， SSP在鍛壓狀態(tài)下以中間坯目標(biāo)寬度為目標(biāo)對(duì)板坯全長(zhǎng)進(jìn)行大的側(cè)壓，最大減寬量為 350mm6 ；立輥軋機(jī)通常與平輥軋機(jī)配合使用，主要作用是微量調(diào)寬，經(jīng)過(guò)幾個(gè)道次的軋制，控制后續(xù)粗軋平輥軋機(jī)軋制后帶來(lái)的自然寬展，其減寬量一般不大于100mm 。SSP和立輥軋機(jī)分工

7、明確，通過(guò)合理控制保證寬度指標(biāo)。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚鍍齊。SSP位于除鱗箱和粗軋機(jī)之間。板坯出加熱爐后經(jīng)過(guò)除鱗箱，去除表面氧化鐵皮，由SSP前的側(cè)導(dǎo)板完成水平對(duì)中；再由輥道和入口夾送輥將板坯送至擠壓室預(yù)設(shè)定位置，通過(guò)兩個(gè)對(duì)稱的錘頭進(jìn)行寬度方向的第1 次側(cè)壓，之后錘頭打開(kāi)，板坯通過(guò)導(dǎo)向輥的作用向前步進(jìn)某一長(zhǎng)度，錘頭第2 次側(cè)壓，之后錘頭再打開(kāi)，板坯再向前步進(jìn)，按照預(yù)設(shè)定規(guī)程側(cè)壓N 道次后，由出口夾送輥將板坯傳遞到SSP出口輥道，進(jìn)行后續(xù)工序的加工。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴縈詰。2 系統(tǒng)組成SSP自動(dòng)控制系統(tǒng)主要是指基礎(chǔ)自動(dòng)化級(jí)（L1）與過(guò)程自動(dòng)化級(jí)（L2），系統(tǒng)配置的總體原則：先進(jìn)、可靠、開(kāi)放、經(jīng)

8、濟(jì)、合理?；[叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)櫧撻。L2 系統(tǒng)采用Server/Client 結(jié)構(gòu)， 由 1 臺(tái)高性能PC服務(wù)器和1 臺(tái)高性能PC客戶端組成，均采用當(dāng)前主流配置。其中 PC服務(wù)器置于過(guò)程機(jī)房， 用于運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用程序；PC客戶端置于粗軋操作室，用于顯示 SSP設(shè)定規(guī)程畫(huà)面和進(jìn)行相應(yīng)操作。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴買闥。SSP的 L2 系統(tǒng)通信主要是指PC 服務(wù)器與L1 和人機(jī)界面（ HMI）及儀表的通信。與L1 的通信功能主要是L1 給 L2 上傳生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)， L2 根據(jù) L1 上傳的數(shù)據(jù)做出判斷， 從而給 L1 下發(fā) SSP設(shè)定規(guī)程。 與 HMI的通信功能主要是將 SSP的規(guī)程發(fā)送到畫(huà)面

9、以及接收人工干預(yù)數(shù)據(jù)。與儀表的通信包括與高溫計(jì)和SSP前測(cè)寬儀的通信，在設(shè)置高溫計(jì)時(shí)，每個(gè)站位采用兩個(gè)高溫計(jì)，同時(shí)獲取板坯溫度實(shí)際值，兩組數(shù)值通過(guò)L1上傳給 L2 系統(tǒng)，一用一備；與測(cè)寬儀之間有兩種通信方式，一是L2 系統(tǒng)與測(cè)寬儀直接通信，以該通信方式為主，二是測(cè)寬儀數(shù)據(jù)通過(guò)L1 上傳給L2 系統(tǒng)， L2 系統(tǒng)根據(jù)時(shí)間和上傳次數(shù)求平均值，這種通信方式留作備用，這種一用一備的通信方式，可以避免某一通信方式中斷時(shí)，數(shù)據(jù)不能及時(shí)傳遞的問(wèn)題。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦鋇絨。L2 系統(tǒng)采用 Windows 2003 Server 操作系統(tǒng)，依托金自天正具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的過(guò)程控制開(kāi)發(fā)平臺(tái)HDP，利用 Oracl

10、e 10g 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)，采用Visual Studio 2008開(kāi)發(fā)工具和 VC+語(yǔ)言實(shí)現(xiàn) SSP的 L2 控制系統(tǒng)功能。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡縫勵(lì)。3 系統(tǒng)功能L2 系統(tǒng)主要對(duì) SSP區(qū)域進(jìn)行工藝參數(shù)設(shè)定計(jì)算， 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化控制： 通過(guò)軋件跟蹤觸發(fā)模型設(shè)定計(jì)算，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、 HMI 干預(yù)和數(shù)據(jù)通信等（見(jiàn)圖 1）。其中，軋件跟蹤是實(shí)現(xiàn)模型設(shè)定計(jì)算的基礎(chǔ)，而模型設(shè)定計(jì)算是其核心功能。 SSP模型設(shè)定計(jì)算主要包括 SSP錘頭開(kāi)口度設(shè)定、 SSP入口和出口夾送輥的位置設(shè)定等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔報(bào)贏。圖 1SSP的 L2 系統(tǒng)控制功能圖Fig.1 System cont

11、rol function graph for SSP L2圖 2 中， PDI 修改是指板坯原始數(shù)據(jù)信息修改。軋件跟蹤通過(guò)軋件跟蹤，一方面為操作員顯示正確的生產(chǎn)信息，包括軋件位置、狀態(tài)和相關(guān)的工藝參數(shù)以及軋線工況；另一方面依據(jù)軋件跟蹤信息觸發(fā)相應(yīng)的程序：操作數(shù)據(jù)庫(kù)、調(diào)用模型計(jì)算、產(chǎn)生控制信息等。贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷鯛漢。SSP的區(qū)域跟蹤是通過(guò)L1 上傳的 SSP入口和出口熱金屬檢測(cè)器信號(hào)的檢得和檢失以及夾送輥的實(shí)測(cè)壓力來(lái)判斷跟蹤區(qū)域是否有鋼，并在共享內(nèi)存中創(chuàng)建跟蹤數(shù)組以存儲(chǔ)這些變量，然后將數(shù)值轉(zhuǎn)換后發(fā)送到HMI畫(huà)面上顯示。壇摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚躋馱。模型設(shè)定計(jì)算如圖 2 所示， L2 系統(tǒng)在 4

12、 個(gè)時(shí)刻自動(dòng)觸發(fā)模型設(shè)定計(jì)算（見(jiàn)表1 第14 行），在粗軋第1 道次出口測(cè)得寬2 / 7度實(shí)測(cè)值后，延時(shí)進(jìn)行模型自學(xué)習(xí)計(jì)算（見(jiàn)表1 第 5 行）。 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅籜葦。表 1L2 模型設(shè)定觸發(fā)時(shí)機(jī)表Table 1 Trigger time of SSP L2 model setup次數(shù)觸發(fā)時(shí)機(jī)觸發(fā)的功能數(shù)據(jù)來(lái)源HMI與 L1通信1板坯入爐SSP一次預(yù)設(shè)PDI顯示否定2板坯即將出爐SSP二次預(yù)設(shè)PDI、化學(xué)成分顯示否定3板坯出爐SSP三次預(yù)設(shè)PDI、高溫計(jì)實(shí)測(cè)值顯示根據(jù)跟蹤區(qū)域定是否有鋼判斷SSP四次預(yù)設(shè)PDI、高溫計(jì)實(shí)測(cè)值、4SSP入口SSP 入口測(cè)寬儀實(shí)顯示發(fā)送設(shè)定數(shù)據(jù)定測(cè)值5粗軋第

13、1 道次SSP自學(xué)習(xí)粗軋第 1 道次測(cè)寬無(wú)無(wú)出口儀實(shí)測(cè)值表 1 中 SSP一次和二次預(yù)設(shè)定完成數(shù)據(jù)有效性檢查，設(shè)定結(jié)果不下發(fā)一級(jí)系統(tǒng)；三次預(yù)設(shè)定由于采集到溫度的實(shí)測(cè)值，因此其設(shè)定較一次和二次設(shè)定更準(zhǔn)確，如果 SSP區(qū)域有鋼，則該次設(shè)定不下發(fā)，否則，下發(fā)該次設(shè)定到一級(jí)系統(tǒng)；四次預(yù)設(shè)定則是在采集到溫度和寬度的實(shí)測(cè)值后進(jìn)行，該次設(shè)定與前三次設(shè)定相比更加準(zhǔn)確，其設(shè)定結(jié)果下發(fā)一級(jí)系統(tǒng)。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄屆嬌。在通過(guò) SSP模型進(jìn)行設(shè)定計(jì)算時(shí)，首先確定減寬量，計(jì)算軋制力；其次判斷軋制力是否在限定范圍內(nèi)，若軋制力超限，則給出新的板坯步進(jìn)長(zhǎng)度，再重新迭代計(jì)算，直到給出合理的SSP錘頭開(kāi)口度；然后計(jì)算入口和出

14、口夾送輥的位置設(shè)定；最后當(dāng)板坯經(jīng)過(guò)SSP，并且由粗軋第1 道次出口的測(cè)寬儀測(cè)得實(shí)際寬度后，SSP設(shè)定模型進(jìn)行自學(xué)習(xí)。SSP模型設(shè)定計(jì)算流程如圖2 所示。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴飆鈧。開(kāi)始數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：1） PDI2）實(shí)測(cè)值Y3）模型自學(xué)習(xí)參數(shù)SSP空過(guò)N減寬量計(jì)算軋制力計(jì)算給定新的步進(jìn)長(zhǎng)度軋制力超限YNSSP開(kāi)口度設(shè)定計(jì)算夾送輥入口和出口位置設(shè)定計(jì)算結(jié)束圖 2SSP模型設(shè)定計(jì)算流程圖Fig.2Calculating flow chartof SSP model setup軋制力模型在計(jì)算軋制力時(shí)，需要先計(jì)算SSP的減寬量，然后再根據(jù)減寬量大小計(jì)算SSP一次擊打板坯的偏移量，最后再代入軋制力模型計(jì)算出

15、軋制力。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦諑瓊。（ 1）計(jì)算減寬量3 / 7假設(shè)板坯為彈塑性體、SSP為剛體，考慮側(cè)壓后的狗骨回復(fù)量和過(guò)壓量，根據(jù)SSP入口寬度 WEN 和出口目標(biāo)寬度 WEX ，可以確定SSP的減寬量WSSP ，即 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡獻(xiàn)鵬。WSSPWEN WEXWENWRMXWDP WOE （ 1）式中， W為中間目標(biāo)寬度， mm ；W 為 SSP引起的狗骨回復(fù)量，mm ；W 為 SSP過(guò)壓量， mm 。RMXDPOE鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔嗚訝。（ 2）計(jì)算一次擊打板坯的偏移量一次擊打板坯的偏移量WSSPtan 1WSSPLSSP2tanL( WSSP LSSP2 tan 1 ) tan 2WSSPLSSP2tanLSSP21 （ 2）1式中，1 為 SSP錘頭角度1，o；2 為 SSP錘頭角度 2，o； LSSP2 為 SSP錘頭尺寸， mm。 SSP錘頭尺寸如圖3 所示。 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖門戲。錘頭LD SSP一次擊打板坯步進(jìn)量，mm 。圖 3 SSP錘頭尺寸示意圖Fig.3Diagram of dimension for SSP hammers（ 3）計(jì)算軋制力軋制力模型基本方程如下：PSSPkmQp (LDL )EPH S （ 3）式中， km為平均變形抗力，MPa； Q 為軋制力模型