专利名称：在基础自动化中实现板坯生命周期模型的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金行业的中厚板轧制领域，特别是涉及一种用于板坯连铸二次冷却 流量控制系统的，在基础自动化中实现板坯生命周期模型的系统。
背景技术：
在中厚板轧制的连铸生产过程中，一般所说的拉速为电气拉速，即各夹送辊(或 拉矫辊)变频器反馈的平均拉速(这里称为电气拉速，下同)。电气拉速与连铸各冷却区的 实际浇注方向移动速度拉速(这里称为冷却区实际拉速，下同)存在较大偏差。导致电气 拉速与各冷却区的冷却区实际拉速存在较大偏差的原因如下1、连铸机拉速正常稳定状态下夹送辊的电气拉速并非各冷却区的冷却区实际拉 速。一般来说，连铸机分为立式、立弯式、直弧式等，这些连铸机辊列排列方式均为非线性， 因此导致在连铸各冷却区的冷却区实际拉速并非电气拉速。2、开浇以及拉尾坯过程中不稳定的拉速。在开浇过程以及拉尾坯过程中，拉速会 按预先储存在PLC(可编程控制器)中的速度曲线变化或由操作员人为控制拉速，引起冷却 区实际拉速与电气拉速偏差较大。3、浇注过程中拉速的突变。由于各种现场条件的变化，如设备发生故障或存在缺 陷(如漏钢预报等)，拉速会自动或由人工干预减低速度，引起冷却区实际拉速与电气拉速 偏差较大。储存在PLC中的拉速流量对应关系表如果输入的拉速不准确，则会导致各冷却区 的目标流量的不准确。针对冷却区实际拉速并非电气拉速的情况，国际领先的连铸冶金设备供货商或国 内大型冶金设计院均开发二次冷却模型来进行应对。这种解决方案可以称为模型计算机方 案，即用模型计算机通过高级语言编程的方式去实现，将计算的结果(实际拉速)与基础自 动化系统通过以太网进行通讯，由此实现拉速与流量的精确匹配与控制。这种方法的优点是充分利用计算机在数据计算、跟踪、数据管理方面的优势；但也 有不足之处，具体表现在(1)模型计算机与PLC通过以太网进行通讯时，模型计算机的设定值与PLC过程数 据采样周期在通讯时间上存在滞后。根据目前收集的数据，模型计算机与PLC的通讯至少 存在2秒到20秒的时间滞后，模型计算机计算的冷却区实际拉速无法精确得到变频器实时 反馈给基础自动化的平均拉速实际拉速情况。(2)如果模型计算机不投入使用、因为某种原因通讯中断或者在拉速突变，PLC暂 时不读取模型计算机的设定值时，尽管PLC会自动取内部存储的拉速流量函数去替代模型 计算机的目标拉速，但此时PLC内部采用的拉速为电气拉速而非各冷却区实际拉速，从而 导致冷却区的目标流量不准确。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在基础自动化中实现板坯生命周期模型的 系统，克服在浇注过程中因拉速突变导致的冷却区的目标流量控制偏差，提高冷却区的目 标流量控制精度，实时反映现场实际拉速情况。为解决上述技术问题，本发明的在基础自动化中实现板坯生命周期模型的系统包 括板坯跟踪模块，对热流切片进行动态跟踪，将热流分为多个冷却区，每个冷却区又 分为多个长度为IOOmm的切片，每个切片从结晶器浇注出来时的时间存储在时间队列数据 块中并随着切片往前移动，一直到该切片出铸机为止；生命周期速度计算模块，记录每一冷却回路切片出结晶器的时间，所述切片以与 拉速相关的速度随着流向前移动，储存在时间队列的对应切片的时间也相应变化，当切片 到达某一个冷却区时，根据储存在时间队列的与该切片相对应的时间计算出切片速度；基于拉速的流量设定值模块，在PLC中储存不同钢种、不同板坯断面规格的拉速与 流量关系对应曲线，根据浇注过程中拉速的动态变化而动态调整各冷却区的冷却目标流量；拉速流量曲线在线优化模块，根据液芯控制模型计算冷却区板坯表面实际温度， 通过人机界面在线优化冷却区拉速与冷却区流量曲线，以及修改在不同拉速下的冷却回路 目标流量；流量温度补偿模块，由液芯控制模型计算出各冷却区板坯表面的实际温度，该实 际温度与目标温度比较后产生温度偏差，根据温度偏差进行PID水量补偿控制，根据目标 温度优化冷却水量。采用本发明的系统能有效提高板坯连铸二次冷却流量控制系统的控制精度、快速 响应性和复杂浇注条件下的稳定性；并且充分发挥了 PLC控制的快速性、实时性特点。采用本发明的系统在模型计算机不起作用的情况下能提高冷却区的目标流量控 制精度，有效地解决了板坯连铸生产中冷却区的目标流量精确控制问题。采用本发明的系统能避免模型计算机与基础自动化系统通讯时存在的时间滞后 问题，实时反映现场实际拉速情况。在拉速突变过程中，利用基础自动化系统实时性强的特点，在系统中通过对切片 的动态跟踪，求得各段二次冷却回路的实际拉速，并通过储存在基础自动化系统中的“流量 拉速对应曲线”来得到各冷却回路精确的目标流量。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1是本发明的一实施例系统控制框图；图2是在基础自动化系统中板坯生命周期模型投入前后冷却温度偏差比较示意 图；图3是在基础自动化系统中板坯生命周期模型投入控制示意图；图4是每一冷却回路PLC对切片进行跟踪的时间队列示意图；图5是冷却回路的拉速与流量对应曲线示意图；图6是温度偏差流量补偿控制框图。
具体实施例方式参见图1所示，在本发明的一实施例中，所述在基础自动化中实现板坯生命周期 模型的系统包括板坯跟踪模块，对热流切片进行动态跟踪，根据机械、工艺设计将热流分为N(N为 大于1的整数)个冷却区(或称冷却回路)，每个冷却区又分为M (M为大于1的整数)个长 度为IOOmm的切片，每个切片从结晶器浇注出来时的时间存储在时间队列数据块中(结合 图4所示)并随着切片往前移动(因为浇注的关系)，一直到该切片出铸机为止。每一冷却回路PLC对切片进行跟踪的时间队列结构如图4所示(图4中V1J2Jn 分别表示冷却回路1实际速度、冷却回路2实际速度、冷却回路η实际速度；LOOPp LOOP2, LOOPn、分别表示冷却回路1、冷却回路2、冷却回路η)。对于冷却回路I的生命周期速度可采用公式1计算得出。
权利要求
1. 一种在基础自动化中实现板坯生命周期模型的系统，其特征在于包括 板坯跟踪模块，对热流切片进行动态跟踪，将热流分为多个冷却区，每个冷却区又分为 多个长度为IOOmm的切片，每个切片从结晶器浇注出来时的时间存储在时间队列数据块中 并随着切片往前移动，一直到该切片出铸机为止；生命周期速度计算模块，记录每一冷却回路切片出结晶器的时间，所述切片以与拉速 相关的速度随着流向前移动，储存在时间队列的对应切片的时间也相应变化，当切片到达 某一个冷却区时，根据储存在时间队列的与该切片相对应的时间计算出切片速度；基于拉速的流量设定值模块，在PLC中储存不同钢种、不同板坯断面规格的拉速与流 量关系对应曲线，根据浇注过程中拉速的动态变化而动态调整各冷却区的冷却目标流量；拉速流量曲线在线优化模块，根据液芯控制模型计算冷却区板坯表面实际温度，通过 人机界面在线优化冷却区拉速与冷却区流量曲线，以及修改在不同拉速下的冷却回路目标 流量；流量温度补偿模块，由液芯控制模型计算出各冷却区板坯表面的实际温度，该实际温 度与目标温度比较后产生温度偏差，根据温度偏差进行PID水量补偿控制，根据目标温度 优化冷却水量。
全文摘要
本发明公开了一种在基础自动化中实现板坯生命周期模型的系统，包括板坯跟踪模块，对热流切片进行动态跟踪；生命周期速度计算模块，记录每一冷却回路切片出结晶器的时间；基于拉速的流量设定值模块，根据浇注过程中拉速的动态变化而动态调整各冷却区的冷却目标流量；拉速流量曲线在线优化模块，通过人机界面在线优化冷却区拉速与冷却区流量曲线，以及修改在不同拉速下的冷却回路目标流量；流量温度补偿模块，根据温度偏差进行PID水量补偿控制，根据目标温度优化冷却水量。本发明能克服在浇注过程中因拉速突变导致的冷却区的目标流量控制偏差，提高冷却区的目标流量控制精度，实时反映现场实际拉速情况。
文档编号B22D11/22GK102059332SQ20091020179
公开日2011年5月18日 申请日期2009年11月12日 优先权日2009年11月12日
发明者徐永军, 陈在根, 黄君 申请人:上海宝信软件股份有限公司