1580热轧生产线的粗轧过程控制系统

摘 要：本文主要介绍京唐1580热轧生产线的二级过程控制系统，从非控即平台、数学模型两方面进行概述。介绍了HDP平台的运行机制及环境，数学模型方面以模型的架构和相应的数学模型介绍为主。

关键词：热轧；非控平台HDP；二级过程控制；数学模型；粗轧

1580热轧工程是国内自主集成的热连轧系统，其自动控制系统集成了北科麦斯科（一级总承包）、北京金自天正（二级总承包）、澳大利亚IAS、ABB（传动）等国内外热轧领域的优秀单位，经过一年的安装、调试、冷试、热试、试生产、生产达产，设备逐渐进入稳定运行期，通过各方人员共同不断的摸索和优化，产品质量及新品种开发也有显著的提高，逐步成为京唐热轧的品种钢基地。

本文将以介绍该生产线的粗轧自动控制系统的二级过程控制为主，包括粗轧数学模型和软件平台的阐述。

1 运行平台简介

京唐1580热轧生产线的粗轧二级过程控制的软件运行平台是北京金字天正开发设计的HDP （Happy Develop Platform）平台，是支持过程控制系统开发的计算机系统开发平台。

HDP包含一个系统框架hFRAME和一批功能模板hTemplets。系统框架是过程控制系统的基础框架，它实现了进程与线程管理、共享区管理、报警与公共服务、系统监控维护和模拟测试等过程控制系统的基础功能，同时为集成系统的其它功能模块提供了简明规范的接口。功能模板可以生成与系统框架相适应的功能模块，利用它们能够迅速搭建你所需要的系统。

系统框架的程序模块已经固化，开发新系统时，所有基础功能均使用系统配置的办法实现，不需要编制任何程序。系统框架采用统一规范的接口与其它功能模块进行连接，因而采用HDP平台开发的过程控制系统的可靠性是有充分保证的。

1.1 系统的运行环境与开发环境 过程控制系统运行在安装有Windows2000 Server操作系统的PC服务器上，数据中心还需要Oracle数据库管理系统的支持。HDP的开发环境是VC++、Office以及Oracle Developer。

1.2 HDP系统框架 HDP系统框架hFRAME本质上是一个封装好的软件包，其范围几乎含盖整个过程控制系统，只有hPCS中的应用线程模块appThreads不在其中。系统框架的工具箱只包含系统监控程序Monitor这个基本的工具。

2 粗轧数学模型

概述 粗轧模型软件通过C++程序语言来实现模型具体功能的编程过程，以及模型程序同平台应用程序之间的数据交换和结构关系。

2.1 软件架构 粗轧模型系统以一个独立进程的方式存在于整个系统平台中，粗轧模型系统进程同其他应用进程之间的数据交换通过访问系统统一的共享区来实现，模型进程下创建有预设定线程、设定线程、自学习线程。模型进程的起停由HDP系统平台统一管理，模型进程下的应用线程同样由系统平台的事件来管理。粗轧模型系统的模型参数表，保存在由系统统一创建的模型共享区中。

2.2 模型控制系统 粗轧模型控制系统实现粗轧过程计算机的核心功能，它的任务是实时计算出粗轧轧制过程所需的各种基准值，和根据轧制中实测的数据自动学习、优化模型参数，并将计算出的基准值保存到数据通讯进程所需要的共享区。

粗轧模型控制系统的主要内容有：操作方式管理；模型预设定；模型重计算；模型自学习。

操作方式管理功能主要是负责处理操作工通过HMI画面选定的设备功能投用和参数修改，主要有：轧机甩架；除鳞方式改变；侧导板控制；轧制策略改变。

模型预设定主要是根据HDP控制逻辑进程触发时所发送的板坯号信息和PDI对应的板坯参数进行粗轧模型设定，主要有：加热炉入炉设定；加热炉出炉设定；加热炉即将出炉设定；HMI画面请求的模型再计算。

模型重计算是根据当前轧制道次所采集到的实际生产数据，修正计算剩余道次的轧制规程，除粗轧整个轧制道次的最后道次不进行重计算外，其余道次均根据实测数据进行重计算。

模型自学习是根据所采集到的实际轧制数据和模型设定的基础数据进行比较，通过自学习的方法对模型参数进行自动修正，主要有：轧制力、温度等的自学习（此功能在模型重计算中实现）；粗轧宽度自学习；对精轧出口宽度自学习。

操作方式管理：操作方式管理功能，主要是接收处理HMI画面上操作工所选定的设定功能，将HMI所选定的功能进行处理后传入模型设定模块，让模型按照HMI画面设定的要求进行功能设定，同时将HMI画面上所请求的参数输出到HMI画面上去。

①甩架功能设定，在HMI画面上操作工通过模型设定画面上的机架投用画面可以点击设备投用或设备甩架，甩架原则是：平辊甩架必须和立辊联合一起甩，立辊可以单独甩架。模型接收到甩架信息将所甩机架置上甩架的标志，模型计算时根据甩架的标志获取相应的模型参数。如果是立辊、水平辊联合甩架模型还将根据所甩设备的位置确定新的轧制策略。

a单甩立辊方式：模型依然按照粗轧两机架的方式进行轧制策略设定和水平辊的规程设定，只是在进行立辊模型设定时，如果该机架立辊道次有甩架标志，立辊道次的辊缝按没有立辊控制的辊缝进行设定。

b立辊、水平辊联合甩架：模型根据所甩机架的标志，重新分配粗轧的轧制策略，水平辊和立辊的规程都通过一个机架来设定。

②除鳞方式设定，当除鳞设定的HMI画面上选择是二级自动方式时，粗轧的所有除鳞方式按照模型表中默认的除鳞方式进行；当除鳞方式选择到二级手动时，模型根据HMI设定的除鳞方式进行模型设定。操作工设定除鳞方式时可以手动在模型现有设定方式基础上进行修改设定，也可以根据模型提供的不同除鳞策略自动选择设定。如果当操作工将某除鳞设备的工作状态选择成关闭，模型计算时遇到此除鳞设备时直接选择弃用除鳞的方式。

3 结语

粗轧区域的平台采用金自天正传统的HDP平台，其数学模型程序作为该平台的一个子进程运行。该控制模式在1580热轧线的应用很成功，模型设定精度很高，模型参数调整工具灵活、适用，二级维护人员可通过参考模型设定数据采集系统的日志文件和实时的数据PDA图形系统检查模型调整的效果。京唐1580粗轧模型通过精确的设定和完善的自学习系统及维护人员的及时调整，现在运行稳定、控制精确，有效地保证了该热轧线的宽度控制质量。

参考文献：

[1]HDP程序员参考手册.北京，金自天正，2000.