[发明专利]在基础自动化中实现板坯生命周期模型的系统

说明书

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100mm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。