热轧过程控制计算机系统的开发与集成

热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 开 发 与 集 成 单 旭 沂 1 劳 兆 利 1 吴 毅 平 2 张 健 民 1 (1. 宝 钢 股 份 公 司 ; 2. 宝 信 软 件 股 份 有 限 公 司 ) 摘 要 : 高 温 高 速 高 产 的 热 轧 生 产 对 控 制 系 统 有 极 高 的 稳 定 性 准 确 性 响 应 性 要 求 为 了 开 发 满 足 500 万 t 级 热 轧 带 钢 生 产 的 过 程 控 制 计 算 机 系 统, 需 要 有 复 杂 实 时 系 统 开 发 的 经 验, 熟 悉 相 关 的 生 产 工 艺, 掌 握 计 算 机 电 气 通 信 控 制 等 多 项 技 术 和 发 展 趋 势, 具 备 复 杂 应 用 软 件 以 及 高 精 度 模 型 的 开 发 能 力 文 章 回 顾 了 宝 钢 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 开 发 的 历 程, 阐 述 了 系 统 开 发 的 重 点 与 难 点 对 2050 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 改 造 工 作 进 行 了 详 细 的 分 析, 指 出 了 系 统 开 发 的 成 功 关 键 点 以 及 需 要 进 一 步 研 究 提 高 的 不 足 之 处 关 键 词 : 热 轧 ; 过 程 控 制 ; 模 型 ; 集 成 0 前 言 热 轧 生 产 具 有 高 产 高 速 高 温 特 点, 在 钢 铁 企 业 中 处 于 承 上 启 下 的 关 键 位 置 对 于 三 电 控 制 系 统 的 功 能 稳 定 性 及 实 时 响 应 性 有 很 高 的 要 求 宝 钢 自 1985 年 开 始 热 轧 项 目 的 建 设 以 来, 非 常 重 视 热 轧 三 电 控 制 系 统 开 发 能 力 的 培 养 通 过 高 起 点 消 化 吸 收 引 进 技 术, 不 断 在 具 体 的 项 目 中 创 新 提 高, 形 成 了 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 自 主 开 发 集 成 的 队 伍, 具 备 了 开 发 和 创 新 的 能 力 本 文 回 顾 了 宝 钢 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 开 发 的 历 程, 阐 述 了 系 统 开 发 的 重 点 与 难 点, 对 2050 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 改 造 工 作 进 行 了 详 细 的 分 析, 指 出 了 系 统 开 发 的 成 功 关 键 点 以 及 需 要 进 一 步 研 究 提 高 的 不 足 之 处 1 宝 钢 热 轧 过 程 控 制 系 统 的 发 展 宝 钢 在 热 轧 过 程 控 制 系 统 开 发 技 术 的 发 展 是 与 宝 钢 热 轧 生 产 线 的 建 设 和 改 造 紧 密 相 关 的 在 2050 热 轧 建 设 期 间, 公 司 派 遣 了 精 兵 强 将 参 与 了 整 个 系 统 的 设 计 开 发 投 产 以 及 此 后 的 系 统 优 化 完 善 工 作 开 始 了 高 起 点 消 化 自 主 创 新 的 历 程 但 是 系 统 开 发 的 整 体 实 力 仍 相 对 薄 弱 1993 年 对 板 形 控 制 系 统 的 改 造 时 仍 需 完 全 依 赖 西 马 克 公 司 1994 年 宝 钢 开 始 建 设 1580 热 轧 基 于 此 前 的 积 累, 宝 钢 具 备 了 一 定 的 过 程 控 制 系 统 的 开 发 能 力 考 虑 到 系 统 开 发 工 作 的 复 杂 性 以 及 三 电 控 制 系 统 的 完 整 性, 宝 钢 承 担 了 加 热 炉 应 用 系 统 的 开 发, 参 与 了 轧 线 系 统 的 联 合 设 计 编 程 与 调 试 1580 热 轧 的 加 热 炉 应 用 系 统 的 成 功 开 发, 掌 握 了 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 开 发 的 设 计 规 范 工 程 控 制 方 法, 并 积 累 了 具 体 的 现 场 调 试 经 验, 为 宝 钢 自 主 承 担 过 程 控 制 系 统 的 开 发 工 作 打 下 了 坚 实 的 基 础 考 虑 到 2050 热 轧 卷 取 温 度 控 制 精 度 不 能 满 足 产 品 质 量 的 需 要, 公 司 于 1997 年 实 施 对 层 流 冷 却 系 统 实 施 的 改 造 本 次 改 造 中 将 原 来 集 成 在 精 轧 系 统 中 的 层 流 冷 却 控 制 系 统 中 剥 离, 利 用 原 闲 置 的 西 门 子 专 用 计 算 机 硬 件, 构 建 新 的 层 流 冷 却 专 用 控 制 系 统, 并 采 用 工 控 微 机 替 代 原 有 的 多 微 机 前 置 处 理 计 算 机 系 统 重 新 布 置 了 整 个 冷 却 区 的 各 冷 却 段, 细 化 了 每 个 阀 门 所 控 制 的 喷 水 集 管 数 量 ; 适 当 增 强 了 精 冷 区 的 冷 却 能 力 ; 大 幅 度 缩 短 了 控 制 周 期 ; 改 善 了 自 适 应 算 法 ; 采 用 了 分 段 PID 控 制 算 法 ; 解 决 了 极 薄 与 极 厚 规 格 带 钢 卷 取 温 度 控 制 精 度 低 及 带 钢 尾 部 温 度 严 重 上 翘 等 问 题 新 系 统 投 入 在 线 控 制 后, 卷 取 温 度 控 制 精 度 有 了 大 幅 度 的 提 高 本 次 改 造 项 目 全 部 由 宝 钢 技 术 人 员 完 成, 首 次 实 现 了 对 热 轧 过 程 控 制 系 统 的 局 部 改 造,

迈 出 了 自 主 创 新 的 第 一 步 在 进 行 2050 热 轧 层 流 冷 却 系 统 改 造 的 同 时, 对 当 时 投 产 不 久 的 1580 热 轧 过 程 控 制 系 统 也 进 行 了 功 能 的 拓 展 完 善 与 优 化 工 作 完 成 了 来 料 板 坯 厚 度 从 230mm 到 250mm 及 成 品 厚 度 从 1.6mm 到 1.2mm 的 拓 展 同 时 还 自 主 开 发 了 硅 钢 汽 车 板 生 产 的 工 艺 模 型 以 及 控 制 软 件 另 外 1580 热 轧 在 增 建 3 # 硅 钢 加 热 炉 时, 由 宝 钢 独 立 完 成 了 软 件 系 统 的 开 发 以 及 加 热 炉 燃 烧 控 制 热 跟 踪 模 型 的 建 立 丰 富 了 宝 钢 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 开 发 经 验 2000 年, 为 了 配 合 2050 热 轧 凸 度 测 量 系 统 的 改 造, 对 凸 度 与 板 形 控 制 系 统 进 行 了 改 造 这 次 改 造, 首 次 由 宝 钢 自 主 进 行 了 系 统 的 整 体 设 计 与 集 成, 使 用 了 一 系 列 新 技 术, 如 采 用 了 client/server 结 构,TCP/IP 进 行 系 统 之 间 的 通 信 采 用 商 用 计 算 机 系 统 等 在 进 行 计 算 机 系 统 改 造 的 同 时, 还 进 行 了 轮 廓 控 制 算 法 的 研 究 开 发 通 过 这 次 改 造, 进 一 步 提 升 了 宝 钢 的 系 统 设 计 与 集 成 能 力, 为 自 主 改 造 2050 热 轧 整 个 轧 线 计 算 机 系 统 探 明 了 道 路 2001 年 开 始 着 手 进 行 2050 热 轧 整 个 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 改 造 采 用 惠 普 的 ES40 商 用 服 务 器 替 换 原 有 粗 轧 精 轧 层 冷 三 个 区 域 的 西 门 子 专 用 过 程 计 算 机, 采 用 了 系 统 集 群 存 储 局 域 网 共 享 磁 盘 阵 列 高 速 以 太 网 TCP/IP 协 议 通 信 等 技 术 在 进 行 计 算 机 硬 件 系 统 更 新 换 代 的 同 时, 对 软 件 系 统 以 及 控 制 模 型 进 行 了 升 级 换 代 开 发 了 大 批 新 的 模 型, 如 粗 轧 区 主 要 有 短 行 程 数 模 分 布 式 温 度 计 算 模 型 宽 展 数 模 立 辊 轧 制 力 学 习 模 型 精 轧 自 然 宽 展 数 模 等 9 个 数 模 进 行 了 研 发 ; 精 轧 区 域 对 最 核 心 的 温 度 控 制 模 型 压 下 模 型 轧 制 力 模 型 进 行 了 参 数 的 调 整, 并 开 发 了 新 的 压 下 模 型 轧 制 力 模 型 参 数 自 适 应 模 型 ; 层 冷 区 主 要 有 定 长 控 制 温 度 模 型 温 度 差 分 模 型 数 据 平 滑 方 法 学 习 模 型 等 项 目 投 入 运 行 后, 控 制 精 度 得 到 了 大 幅 度 的 提 高 2004 年 宝 钢 开 始 建 设 1880 热 轧 基 于 改 造 2050 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 成 功 经 验, 公 司 决 定 由 宝 钢 自 主 开 发 1880 热 轧 的 整 个 过 程 控 制 计 算 机 系 统, 包 括 加 热 炉 粗 轧 精 轧 以 及 层 流 冷 却 系 统 纵 观 宝 钢 在 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 开 发 历 史, 工 作 范 围 无 不 局 限 在 原 功 能 框 架 之 中, 因 此 系 统 开 发 时 相 关 的 外 围 条 件 是 基 本 稳 定 的 而 对 于 1880 热 轧 过 程 控 制 系 统 的 开 发 而 言, 项 目 涉 及 的 产 品 工 艺 设 备 配 置 功 能 分 担 等 方 面 的 不 确 定 性 因 素 大 量 增 加, 虽 然 可 以 参 照 现 有 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 功 能, 但 系 统 开 发 的 难 度 剧 增 不 过 这 也 是 宝 钢 提 升 热 轧 过 程 控 制 系 统 能 力 必 须 跨 越 的 障 碍 2 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 开 发 难 点 及 重 点 分 析 开 发 热 轧 过 程 控 制 系 统 的 目 的 是 满 足 热 轧 生 产 的 需 要, 并 具 备 功 能 扩 展 产 品 质 量 提 升 等 后 续 开 发 工 作 的 需 要 因 此 系 统 设 计 应 用 系 统 功 能 的 开 发 模 型 及 控 制 软 件 的 设 计 工 程 管 理 是 开 发 的 难 点 与 重 点 对 于 改 造 项 目 而 言, 新 老 系 统 的 切 换 方 案 也 是 项 目 成 败 的 关 键 技 术 之 一

产 品 工 艺 质 量 过 程 控 制 系 统 电 气 控 制 测 量 仪 表 机 械 设 备 图 1 功 能 关 系 示 意 图 2.1 系 统 设 计 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 设 计 涉 及 到 产 品 工 艺 产 品 质 量 的 需 求 设 备 的 配 置 以 及 整 个 三 电 控 制 系 统 的 总 体 功 能 分 担 过 程 控 制 计 算 机 系 统 是 三 电 控 制 的 一 个 有 机 的 组 成 部 分 系 统 设 计 的 目 的 是 创 建 一 个 满 足 产 品 工 艺 及 质 量 需 求, 与 电 气 测 量 系 统 高 度 集 成 的 稳 定 实 时 控 制 系 统 具 体 需 要 考 虑 功 能 的 分 担 设 备 的 选 型 数 据 存 储 方 式 网 络 系 统 的 配 置 与 电 气 及 测 量 仪 表 之 间 接 口 的 实 现 方 式 应 用 功 能 的 开 发 系 统 备 用 及 切 换 的 实 现 方 式 等 等 系 统 设 计 决 定 整 个 系 统 的 能 力, 如 功 能 稳 定 性 系 统 的 响 应 能 力 等 2.2 应 用 功 能 开 发 根 据 热 轧 生 产 流 程, 需 要 考 虑 加 热 炉 粗 轧 精 轧 板 形 层 流 冷 却 及 卷 取 机 等 设 备 的 设 定 与 控 制 围 绕 生 产 过 程 的 物 流 信 息 流 及 控 制 流 展 开 应 用 功 能 的 开 发, 具 体 内 容 包 括 材 料 跟 踪 数 据 通 信 数 据 管 理 数 据 收 集 设 定 计 算 画 面 报 表 等 这 些 是 完 成 热 轧 过 程 控 制 所 必 备 的 基 本 功 能, 是 确 保 热 轧 物 流 信 息 流 畅 通 准 确, 生 产 高 度 自 动 化 的 前 提 条 件 2.3 热 轧 模 型 为 了 获 得 高 精 度 的 产 品, 就 必 须 对 热 轧 过 程 进 行 精 确 的 控 制 因 此 建 立 高 精 度 的 过 程 控 制 模 型 实 现 对 板 坯 的 加 热 宽 度 厚 度 板 形 轧 制 过 程 中 的 温 度 卷 取 温 度 等 进 行 预 报 物 理 模 型 控 制 模 型 热 轧 模 型 系 统 的 构 成 要 素 图 2 热 轧 模 型 分 类 自 适 应 模 型

设 定 以 及 周 期 控 制 是 整 个 过 程 控 制 系 统 的 核 心 从 抽 象 角 度 分 析, 热 轧 控 制 系 统 的 模 型 可 分 三 大 类 : 物 理 模 型 控 制 模 型 以 及 自 适 应 模 型 物 理 模 型 主 要 用 于 预 测 计 算, 如 温 度 轧 制 力 辊 缝 等 的 预 报, 是 保 证 带 钢 头 部 乃 至 全 长 精 度 的 首 要 任 务 控 制 模 型 主 要 用 于 动 态 的 周 期 设 定 计 算, 消 除 带 钢 在 轧 制 过 程 中 输 入 条 件 变 化 所 引 起 的 对 产 品 质 量 的 影 响, 确 保 全 长 质 量 的 稳 定 性 而 自 适 应 模 型 则 是 通 过 模 型 参 数 的 自 动 调 节 机 制, 不 断 优 化 模 型 的 设 定 与 控 制 精 度, 是 应 对 设 备 环 境 产 品 等 各 种 未 知 因 素 所 引 发 的 质 量 的 波 动 2.4 工 程 管 理 热 轧 过 程 控 制 系 统 的 开 发 一 般 需 要 2~3 年 时 间 在 需 求 分 析 初 步 设 计 基 本 设 计 详 细 设 计 编 程 调 试 三 电 综 合 测 试 冷 负 荷 试 车 热 负 荷 试 车 规 格 品 种 的 扩 大 功 能 的 考 核 以 及 后 期 的 功 能 优 化 模 型 参 数 调 试 等 整 个 项 目 周 期 中 涉 及 到 范 围 管 理 进 度 管 理 质 量 管 理 成 本 管 理 风 险 管 理 沟 通 管 理 人 力 资 源 管 理 采 购 管 理 以 及 项 目 集 成 管 理 等 九 个 方 面 3 2050 热 轧 轧 线 过 程 控 制 计 算 机 系 统 改 造 在 热 轧 三 电 系 统 改 造 总 体 框 架 下, 实 施 对 2050 热 轧 轧 线 过 程 控 制 计 算 机 系 统 的 改 造 3.1 系 统 设 计 为 了 实 施 对 复 杂 热 轧 控 制 系 统 的 分 步 改 造, 各 子 系 统 功 能 原 则 上 维 持 不 变, 只 进 行 局 部 优 化 在 对 过 程 控 制 计 算 机 系 统 改 造 时, 取 消 了 原 前 置 处 理 机 系 统, 将 其 功 能 合 理 的 分 配 到 基 础 自 动 化 以 及 过 程 控 制 计 算 机 系 统 中, 以 使 整 个 控 制 系 统 层 次 清 晰 功 能 分 担 更 趋 合 理 3.1.1 主 机 系 统 主 机 采 用 HP 的 ALPHA 服 务 器 ES40 利 用 正 在 改 造 的 板 形 控 制 计 算 机, 添 置 一 些 必 要 的 软 硬 件, 将 现 有 精 轧 控 制 机 的 功 能 移 植 进 去, 并 称 其 为 精 轧 控 制 机 另 外, 新 置 三 台 小 型 机, 其 中 二 台 分 别 替 换 现 有 的 粗 轧 控 制 机 和 层 流 冷 却 控 制 机, 另 一 台 作 为 粗 轧 精 轧 和 层 流 冷 却 控 制 机 的 备 用 机 这 四 台 主 机 均 为 多 CPU 系 统, 除 了 本 身 带 有 内 置 硬 盘 外, 还 共 享 一 套 外 置 的 磁 盘 阵 列, 组 成 一 个 互 为 热 备 的 集 群 体 系 结 构 3.1.2 存 储 系 统 新 系 统 在 数 据 存 储 上 实 现 了 基 于 SAN 的 RAID 磁 盘 技 术, 最 大 程 度 保 证 了 系 统 数 据 的 完 整 性 和 安 全 性 根 据 生 产 数 据 的 特 点 和 使 用 目 的, 在 数 据 管 理 上 分 别 采 用 了 数 据 库 和 文 件 系 统, 扬 长 避 短, 保 证 数 据 快 速 访 问 和 高 效 管 理 通 过 安 装 和 合 理 配 置 Veritas 存 储 管 理 软 件, 设 计 了 整 体 存 储 系 统 的 完 全 自 动 备 份 和 恢 复 功 能 3.1.3 网 络 系 统 过 程 机 与 上 位 机 过 程 机 间 及 过 程 机 与 基 础 自 动 化 的 通 信 基 本 上 采 用 当 今 流 行 的 网 络 方 式, 但 继 续 保 留 点 对 点 通 信 接 口, 以 便 适 应 那 些 只 含 这 类 接 口 的 设 备 2050mm 热 轧 原 过 程 机 是 由 多 个 计 算 机 组 成 的 大 系 统, 几 年 来 陆 续 进 行 了 多 次 局 部 改 造, 而 且 有 3 个 改 造 项 目 和 本 项 目 同 步 实 施, 本 次 改 造 又 采 用 了 并 行 运 行 调 试 / 在 线 切 换 ( 影 子 工 程 / 互 为 热 备 ) 方 案 涉 及 改 造 的 有 13 个 仪 表 基 础 自 动 化 的 相 关 网 络 接 口 53 条, 专 用 串 行 接 口 8 个, 而 在 切 换 过 程 中 新 增 的 临 时 线 路 则 更 加 复 杂 在 项 目 实 施 过 程 中, 先 后 解 决 了 新 粗 轧 计 算 机 与 加 热 炉

计 算 机 新 粗 轧 计 算 机 与 新 基 础 自 动 化 系 统 新 精 轧 与 老 基 础 自 动 化 系 统 新 计 算 机 与 28 点 60 点 凸 度 仪 新 计 算 机 与 老 板 坯 称 重 机 之 间 的 接 口 设 计 问 题, 尤 其 是 L2 与 L1 之 间 接 口 的 前 置 处 理 机 设 计 问 题 3.1.4 中 间 软 件 与 应 用 系 统 的 整 合 应 用 系 统 与 操 作 系 统 的 整 合 需 要 中 间 软 件 的 配 置 与 设 计 在 本 项 目 中 采 用 了 宝 信 公 司 自 主 开 发 的 中 间 软 件 Plature99 和 Xcom 该 平 台 是 首 次 应 用 在 热 轧 领 域, 通 过 在 线 的 不 断 完 善 与 优 化, 使 该 平 台 很 快 适 应 了 实 时 高 速 的 控 制 过 程 的 需 要 3.2 应 用 功 能 设 计 开 发 应 用 功 能 设 计 开 发 是 整 个 计 算 机 系 统 设 计 的 主 体 3.2.1 注 重 需 求 分 析, 明 确 系 统 功 能 需 求 分 析 的 质 量 直 接 决 定 了 系 统 能 否 满 足 用 户 要 求 满 足 生 产 要 求 满 足 外 围 系 统 要 求, 是 项 目 成 功 的 重 要 保 证 本 项 目 的 需 求 分 析 主 要 分 为 核 心 功 能 的 提 取 和 新 增 需 求 的 追 加 2050mm 热 轧 轧 线 计 算 机 系 统 共 有 约 60 个 大 功 能 为 了 深 入 消 化 掌 握 老 系 统, 提 取 其 核 心 功 能, 需 解 读 原 系 统 的 各 种 设 计 文 档 和 源 程 序 以 通 信 电 文 启 动 关 系 为 源 头, 追 踪 板 坯 / 带 钢 的 移 动, 清 理 控 制 流 数 据 流, 并 进 一 步 理 顺 相 互 的 接 口 关 系 同 时, 充 分 调 研 2050 热 轧 十 余 年 生 产 过 程 中 累 积 的 对 系 统 功 能 的 完 善 需 求, 具 体 涉 及 新 的 功 能 信 息 管 理 人 机 界 面 报 表 等 内 容 3.2.2 应 用 功 能 的 开 发 采 用 UNIX 操 作 系 统 和 C,C++ 编 程 语 言, 利 用 新 的 平 台 软 件 和 ORACLE 数 据 库 来 实 现 新 的 应 用 主 要 有 如 下 几 大 类 应 用 软 件 : 轧 制 计 划 管 理 : 实 现 了 灵 活 调 整 轧 制 计 划, 为 热 装 热 送 功 能 创 造 了 基 本 的 条 件 ; 材 料 跟 踪 : 包 括 粗 轧 精 轧 与 层 冷 区 跟 踪 三 块 大 功 能, 该 程 序 为 协 调 所 有 粗 轧 精 轧 层 冷 程 序 的 关 键 功 能, 满 足 粗 轧 精 轧 特 别 是 层 冷 快 速 控 制 的 要 求 粗 轧 设 定 计 算 : 该 功 能 由 轧 制 策 略, 道 次 预 计 算 / 再 计 算, 后 计 算 和 设 定 传 送 程 序 构 成, 实 现 了 规 程 自 动 选 择, 高 精 度 的 模 型 计 算, 针 对 各 种 工 况 和 各 种 钢 种 和 规 格 材 料 的 自 动 化 道 次 计 算 精 轧 设 定 计 算 : 精 轧 轧 制 策 略 与 道 次 计 划 计 算 功 能, 精 轧 入 口 修 正 功 能, 精 轧 道 次 计 划 后 计 算 及 自 适 应 功 能, 精 轧 温 度 再 调 整 功 能 ; 精 轧 设 定 值 传 送 功 能 ; 精 轧 对 话 系 统 ; 精 轧 记 录 系 统 ; 精 轧 测 量 值 采 集 与 统 计 处 理 轧 件 映 像 跟 踪 功 能 ; 精 轧 轧 制 节 奏 控 制 ; 精 轧 计 算 机 通 信 功 能 ; 机 架 间 冷 却 与 功 率 加 速 度 功 能 ; 带 钢 凸 度 控 制 ; 带 钢 平 直 度 控 制 ; 带 钢 楔 形 度 计 算 ; 轧 辊 热 凸 度 计 算 ; 轧 辊 磨 损 计 算 ; 带 钢 凸 度 平 直 度 记 录 层 冷 设 定 计 算 : 该 功 能 由 冷 却 策 略, 冷 却 预 计 算, 头 部 调 整 程 序, 后 计 算 和 设 定 传 送 程 序 构 成, 实 现 了 规 程 自 动 选 择, 高 精 度 的 模 型 计 算, 针 对 各 种 工 况 和 各 种 钢 种 和 规 格 材 料 的 冷 却 计 算 层 冷 动 态 计 算 : 该 功 能 由 段 确 认 程 序, 主 冷 区 前 馈 控 制, 精 冷 区 前 馈 控 制 和 设 定 传 送 程 序 构 成, 针 对 实 测 的 温 度 状 况, 进 行 温 度 的 前 馈 / 反 馈 控 制, 提 高 目 标 控 制 精 度 的 命 中 率 宽 度 控 制 : 由 短 行 程 控 制 宽 展 模 型 及 快 速 修 正 功 能 组 成, 分 担 在 粗 轧 及 精 轧 二 个 机

组, 对 短 行 程 数 模 进 行 了 新 的 开 发, 对 宽 展 数 模 考 虑 精 轧 道 次 计 算 相 关 设 定 计 算 值, 以 提 高 精 轧 出 口 宽 度 控 制 精 度 自 适 应 : 自 适 应 系 统 很 好 地 对 各 种 规 格 和 钢 种 的 模 型 参 数 进 行 学 习 修 正, 使 得 精 度 可 很 快 得 以 提 高 通 信 接 口 : 包 括 粗 轧 层 冷 机 组 与 下 位 机 基 础 自 动 化 仪 表 同 级 机 之 间 的 通 信 接 口 程 序, 数 据 分 发 程 序 友 好 的 人 机 界 面 : 采 用 VB 作 为 工 具 界 面 使 用 中 文, 画 面 不 仅 能 反 映 实 际 轧 钢 实 况, 而 且 操 作 方 便, 简 单, 报 信 和 操 作 指 导 十 分 丰 富 生 产 管 理 : 生 产 管 理 有 班 管 理, 作 业 管 理 和 质 量 统 计 等, 生 产 数 据 准 确, 质 量 数 据 一 目 了 然 数 据 归 档 : 所 有 计 划, 生 产 模 型 以 及 实 绩 数 据 全 部 保 存 在 oracle 数 据 库 中, 实 现 了 数 据 查 询, 统 计 和 显 示 报 表 系 统 : 可 对 当 前 轧 制 或 历 史 的 带 钢 打 印 要 求 的 精 轧 和 板 型 数 据 3.2.3 规 范 软 件 设 计, 强 化 文 档 管 理 为 了 提 高 开 发 效 率, 制 定 了 各 开 发 阶 段 的 工 作 规 范, 如 统 一 的 全 局 变 量 程 序 名 文 件 名 的 命 名 规 则, 统 一 的 程 序 模 块 的 框 架 格 式, 统 一 的 指 导 信 息 报 警 信 息 的 分 类 和 格 式, 统 一 的 公 共 子 程 序 规 格 标 准 的 文 档 规 范, 从 根 本 上 保 证 了 软 件 设 计 程 序 编 制 和 调 试 的 进 度 和 质 量 3.3 模 型 开 发 2050 热 轧 轧 线 过 程 控 制 数 学 模 型 共 分 8 大 类 67 个 独 立 的 模 型 虽 然 有 程 序 的 源 代 码 和 简 单 的 功 能 规 格 书, 但 并 没 有 提 供 模 型 的 使 用 控 制 方 式, 更 没 有 提 供 任 何 模 型 调 整 手 段 和 方 法, 这 给 模 型 的 解 析 带 来 了 极 大 的 难 度 由 于 这 些 模 型 计 算 复 杂 耦 合 性 强, 而 且 整 个 设 定 反 馈 和 自 适 应 要 求 在 几 十 毫 秒 内 完 成, 因 此 自 热 轧 投 产 以 来, 一 直 无 法 对 2050 热 轧 的 模 型 进 行 过 实 质 性 的 改 进 为 了 全 面 了 解 和 掌 握 热 轧 数 学 模 型 的 机 理 和 实 际 控 制 的 流 程, 以 及 模 型 中 工 艺 参 数 的 具 体 含 义, 与 工 艺 设 备 和 电 气 技 术 人 员 开 展 了 广 泛 的 交 流 和 讨 论, 彻 底 搞 清 楚 每 一 个 设 定 数 据 在 基 础 自 动 化 的 作 用 和 执 行 过 程, 以 及 L1 对 实 际 值 的 采 样 方 法 和 采 样 过 程, 充 分 掌 握 了 2050 热 轧 数 模 在 此 基 础 上, 完 成 了 过 程 机 改 造 的 功 能 需 求 分 析 通 过 对 数 模 应 用 功 能 的 重 新 架 构 和 设 计, 改 进 了 如 原 粗 轧 后 计 算 对 预 计 算 的 反 复 激 励 等 不 合 理 功 能 ; 部 分 功 能 集 中 处 理 ; 新 增 了 粗 轧 负 荷 分 配 自 动 选 择 T 型 轧 制 自 动 过 程 控 制 短 行 程 数 模 分 布 式 温 度 计 算 模 型 宽 展 数 模 立 辊 轧 制 力 学 习 模 型 精 轧 自 然 宽 展 数 模 精 轧 新 的 压 下 模 型 轧 制 力 模 型 参 数 自 适 应 模 型 层 冷 区 的 定 长 控 制 温 度 模 型 温 度 差 分 模 型 数 据 平 滑 方 法 学 习 模 型 等 十 多 项 新 功 能 ; 并 对 负 荷 规 程 冷 却 规 程 模 型 参 数 等 进 行 了 系 统 全 面 的 优 化 调 整 经 过 2050 热 轧 过 程 机 系 统 的 自 主 设 计 和 总 成, 我 们 已 经 初 步 形 成 了 热 轧 过 程 控 制 数 学 模 型 及 相 关 应 用 软 件 的 成 套 控 制 技 术, 基 本 具 备 了 与 宝 钢 2050 热 轧 相 类 似 的 热 连 轧 机 的 过 程 控 制 模 型 及 相 关 应 用 软 件 的 设 计 开 发 调 试 投 运 及 模 型 调 整 的 能 力, 这 些 成 套 控 制 技 术 包 括 : 数 学 模 型 的 机 理 控 制 思 想 ; 数 学 模 型 的 解 析 调 整 方 法 ; 数 学 模 型 控 制 软 件 的 程 序 源 代 码

3.4 切 换 投 运 制 定 稳 妥 细 致 周 密 的 切 换 方 案 对 于 改 造 项 目 而 言 至 关 重 要 为 了 不 影 响 正 常 的 生 产, 必 须 保 证 切 换 的 一 次 成 功 以 及 新 老 系 统 切 换 的 快 速 性 3.4.1 制 定 切 换 预 案 早 在 基 本 计 划 编 制 阶 段, 就 开 始 筹 划 切 换 投 运 工 作, 通 过 创 建 并 行 运 行 所 需 的 各 种 条 件, 为 新 系 统 创 造 了 一 个 在 线 测 试 环 境, 在 长 达 3 个 多 月 的 测 试 阶 段, 对 新 老 系 统 充 分 比 对, 不 放 过 任 何 一 个 疑 点, 基 本 保 证 新 系 统 能 满 足 在 线 生 产 对 于 外 部 接 口 测 试, 利 用 定 修 换 辊 时 间, 对 电 文 内 容 量 纲 时 序 电 文 项 的 使 用 方 法 等 反 复 确 认, 保 证 双 方 理 解 的 一 致 性 其 中 粗 轧 的 一 个 设 定 计 算 电 文, 就 利 用 了 3 次 定 修 时 间, 确 认 了 十 几 种 不 同 的 道 次 组 合, 共 上 万 个 数 据 精 轧 系 统 由 于 操 作 工 干 预 频 繁, 导 致 新 老 系 统 无 法 对 照, 为 此 在 精 轧 系 统 上 开 发 了 新 老 系 统 画 面 同 步 工 具, 确 保 了 新 老 系 统 画 面 输 入 的 一 致 性 3.4.2 系 统 投 运 分 步 骤 切 换 工 作 涉 及 面 相 当 广 泛 考 虑 到 新 系 统 倘 若 进 行 整 体 在 线 切 换, 可 能 会 对 生 产 造 成 巨 大 冲 击, 影 响 面 大, 并 且 导 致 信 息 混 乱 为 此, 根 据 各 机 组 的 测 试 情 况 以 及 生 产 过 程 中 的 定 修 换 辊 计 划 制 定 了 各 个 击 破 的 切 换 策 略 对 于 2050 热 轧 计 划 等 外 部 系 统, 在 项 目 主 体 切 换 前 完 成 3.4.3 新 老 并 行 避 风 险 对 于 核 心 控 制 部 分, 采 取 逐 步 实 现 在 线 的 方 法 先 对 核 心 控 制 系 统 进 行 切 换, 其 它 部 分 的 管 理 仍 由 老 系 统 进 行 如 粗 轧 新 系 统 切 换 初 期, 粗 轧 BA 的 设 定 由 新 系 统 进 行, 与 加 热 炉 仪 表 的 电 文 通 信, 仍 由 老 系 统 进 行 精 轧 切 换 时, 其 与 称 重 机 L3 的 通 信 仍 由 老 系 统 进 行 整 个 过 程 机 系 统 也 分 步 投 入, 从 粗 轧 系 统 到 层 冷 系 统 投 入 新 老 系 统 并 行 的 举 措, 使 切 换 工 作 始 终 处 于 低 风 险 状 态 3.4.4 快 速 切 换 显 成 效 生 产 的 连 贯 性, 要 求 从 老 系 统 到 新 系 统 切 换 不 能 影 响 正 常 生 产 节 奏 ; 新 系 统 的 试 运 行, 要 求 故 障 时 能 快 速 切 换 回 老 系 统 在 项 目 实 施 过 程 中 打 破 常 规, 大 胆 引 入 先 进 的 技 术 与 方 法, 在 大 量 实 验 的 基 础 上, 创 造 性 地 提 出 了 影 子 工 程 (shadow), 即 新 老 并 行 分 机 组 逐 步 投 入 及 新 老 系 统 互 为 热 备 的 思 想 及 系 列 方 案 实 现 了 粗 轧, 层 冷 新 系 统 的 无 缝 切 换 3.5 存 在 问 题 与 改 进 建 议 由 于 所 开 展 的 设 计 与 开 发 工 作 局 限 在 原 系 统 的 功 能 范 围 内, 对 于 总 体 功 能 的 把 握 仍 然 存 在 不 足, 需 要 通 过 新 建 热 轧 项 目 的 实 践 不 断 总 结 提 高 虽 然 开 展 了 大 量 的 模 型 以 及 参 数 优 化 方 面 的 工 作, 但 由 于 受 到 总 体 功 能 框 架 的 制 约, 大 部 分 模 型 的 架 构 是 建 立 在 原 模 型 的 基 础 之 上 的, 未 有 革 命 性 的 改 进, 新 模 型 的 开 发 能 力 仍 显 不 足 另 外, 在 结 构 性 软 件 架 构 下, 难 以 实 现 灵 活 的 模 型 功 能 的 切 换 与 测 试, 制 约 了 模 型 的 进 一 步 开 发 提 高 对 于 板 形 模 型 的 基 础 研 究 不 够 深 入, 未 能 形 成 应 对 设 备 类 型 变 化 以 及 大 范 围 规 格 变 化 的 能 力

4 小 结 本 文 回 顾 的 宝 钢 在 热 轧 过 程 控 制 计 算 方 面 的 发 展 历 程, 每 一 点 的 进 步 都 是 与 公 司 的 决 策 以 及 广 大 的 科 技 人 员 的 努 力 分 不 开 的 虽 然 前 进 的 步 伐 略 显 迟 缓, 但 每 一 步 都 是 坚 实 的 通 过 十 年 磨 一 剑 的 坚 定 决 心, 宝 钢 已 经 具 备 承 建 国 际 一 流 热 轧 生 产 线 的 能 力 通 过 分 析 热 轧 控 制 系 统 开 发 的 难 点 与 重 点, 阐 明 了 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 所 必 须 考 虑 的 关 键 环 节, 提 出 了 进 一 步 提 升 开 发 技 术 的 方 向 单 旭 沂, 博 士, 宝 钢 股 份 首 席 工 程 师 1964 年 生 主 要 从 事 热 轧 过 程 控 制 计 算 机 系 统 以 及 热 轧 过 程 控 制 模 型 的 研 发