[發明專利]鋼板冷卻控制模擬系統及方法

有效

• 申請號: 200710038523.5
• 申請日: 2007-03-27
• 公開（公告）號: CN101276209A
• 公開（公告）日: 2008-10-01
• 發明（設計）人: 王笑波;劉曄
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: G05B17/02
• 分類號: G05B17/02;G05B19/418;B21B45/02
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明屬于軋后鋼板冷卻過程仿真及自動控制技術領域，具體地說，涉及鋼板冷卻控制模擬系統及方法。

背景技術

軋后高溫鋼板的在線加速冷卻過程，已經廣泛應用于高強度、高韌性、可焊接性良好厚板生產過程。鋼板的控制冷卻是通過對鋼板組織的控制，大大降低合金的投入，節省后處理工序，從而達到節省成本、提高經濟效益的目的。

隨著控軋控冷(TMCP)技術的發展，對冷卻控制值設定的速度要求越來越高，物理-數學模型計算的速度是否滿足要求、交叉軋制冷卻的啟動點調整到何處合適、以及新的學習算法是否起到優化的效果等等，都是對現有系統進行改進或調整過程中必須解決的問題。但是，上述任何一項的改進都需要對上、下位機系統有全面的掌握、對接口有充分了解，大的工藝改進還將涉及到系統結構的變化，這些都會給產線的調試帶來風險，甚至可能帶來一定的損失。

雖然目前也有許多層流冷卻仿真的論文發表，但基本都是基于具體算法或某一個過程的研究，仿真軟件包沒有傳感器與控制器等信號的交換，都是在許多假設前提下得到的仿真結果，只能在一定程度上進行算法評價，很難實現通用控制技術的工程化研究。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種鋼板冷卻控制模擬系統及方法，能夠方便地模擬出軋后鋼板冷卻過程。

為了達到上述目的，本發明的技術方案如下：

一種鋼板冷卻控制模擬系統，包括通過數據總線連接的過程控制裝置和冷卻設備模擬裝置；所述冷卻設備模擬裝置包括：傳動裝置，其上固定有一鋼條；模擬溫度測量的巡檢顯示儀；電動電位器，接收來自過程控制裝置的接通信號后轉動，并將電動電位器的位置信息傳送到過程控制裝置；光電開關和位置指示燈，所述光電開關設在鋼條的運行路徑上；過程控制裝置接收來自光電開關測到的鋼條位置信息，并發送控制信號給位置指示燈。

所述過程控制裝置包括：PLC；監控模塊和過程控制模塊，與PLC通過網絡連接；工控機，具有模數轉換端和數模轉換端，其中的模數轉換端連接巡檢顯示儀，數模轉換端連接光電開關。

所述冷卻設備模擬裝置包括：模擬上、下冷卻水區域的排燈；上、下冷卻水打開的組數和位置信號通過PLC傳送到排燈指定的位置上，燈的亮/滅狀態傳送到PLC。

所述上冷卻水區域的排燈和下冷卻水區域的排燈分別是并聯的19組方燈。

每組方燈的個數為2個或者3個。

所述冷卻設備模擬裝置包括側噴狀態指示燈，過程控制模塊通過PLC將燈的亮/滅信號傳送給側噴狀態指示燈。

所述冷卻設備模擬裝置包括模擬上下流量開關閥的開關，該開關信號通過PLC傳送到過程控制模塊。

所述傳動裝置包括變頻電機和由該電機帶動的皮帶輪，所述變頻電機與PLC相連。

相應地，一種鋼板冷卻控制模擬方法，包括如下步驟：過程控制模塊將優化設定計算的控制量通過TCP/IP網絡下發到PLC的數據接收模塊；PLC的數據收集模塊將控制信號和實測數據通過TCP/IP網絡上傳給過程控制模塊；PLC通過與冷卻設備模擬裝置的開關信號、模擬鋼板運動的變頻電機、位置檢測儀表及電動調節開關、模擬溫度測量儀表的連接，對模擬冷卻鋼板的位置進行跟蹤；PLC根據鋼板位置信號啟動優化設定模型的計算功能，接收過程控制模塊的設定控制量，完成為模擬流量設備、開關、模擬邊部遮蔽的設定調節，并根據實際調節閥的響應時間，設計模擬調節時間，模擬實際設備響應狀態，從而確定最佳控制點位置；PID控制器對模擬流量調節閥和變頻電機速度實現閉環控制；PLC通過接收工控機計算得到的虛擬鋼板的在到達模擬冷卻線不同位置的溫度，上傳給過程控制模塊，過程控制模塊完成設定控制量的重新優化后再次發送給PLC，PLC實現在線的優化控制。

PLC將過程控制模塊設定的速度信號傳送給變頻電機，變頻電機驅動皮帶輪帶動鋼條運動。

當鋼條頭部運動到光電開關檢測點處，光電開關將鋼條位置信息傳送給PLC，PLC根據鋼條位置信息控制位置指示燈的亮、滅。

工控機利用熱傳導方程通過二維有限元計算鋼板各點的溫度值，以500ms為周期通過D/A卡傳送到巡檢顯示儀表上，巡檢顯示儀表的溫度值定周期地傳送到PLC，作為冷卻區入口和出口的溫度實測數據。

PLC設定電動電位器的轉動速度，按照過程控制模塊提供的優化設定流量給定電動電位轉動時間，PLC將轉動速度和通電線路的接通信號下發給電動電位器，電動電位器接通，按給定轉速轉動到設定位置，當接收電壓為0的信號則停止轉動。