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中厚板轧机二级模型PSC模块的功能设计(三)

—— The design of the L2 PSC model control in heavy plate mill

2016/12/15    来源:e-works    特约撰稿人:岳临萍      
关键字:轧制策略  多点设置心  空道次  
本文着重介绍了中厚板轧机二级控制系统中道次计算模块的功能和组成,对道次计算、预计算以及代码的设计方案进行了分析和说明。
    1、道次轧制策略分析
 
    从生产率角度来讲,计算的道次越少越好,要求的压下量就越大。由于物料属性的原因,理想的状态是最小数量的负荷道次,如果必要时要插入空道次时,要确定好正确的方向。便也可能人为指定最小数量的道次或者不允许插入空道次。
    
    以最小的道次数量达到厚度目标是一种强迫行为,必须保证钢板的平直度、宽度和温度都达到效果,而且所有的限制条件都服从。这样的轧制策略的PSC道次计算包括以下四个循环控制:
 
    • Loop 1 第1-12步骤
 
    • Loop 2 第4-8步骤
 
    • Loop 3 第10-11步骤
 
    • Loop 4 第2-13步骤
 
    1.1 第1步准备
 
    准备要执行的步骤,设置冷缩公差,对于序列来讲冷缩公差是目标厚度的一个百分比,存在Const.tolShrink常数类中。如果全部的弯辊设置是有效的,则冷缩公差是双倍值。它指定轧制序列目标数据中的冷缩公差,如果冷缩公差较高,则应用该数据。这只是用在初步的预计算中的板形策略,只是告知大家所要求道次数的数量的重要性,而不是实际的道次分配。
 
    执行一些主要功能,主要包括删除一些将来的道次。
 
    如果是一张钢板的每一个序列,可以插入钢坯的除鳞操作。如果需要转钢,也可以插入转钢要求。这个序列的目标可以指示为序列以一个空道次或者以一个小负荷量的道次开始。如果是这种情况,就增加一个这样的道次(HPass)。
 
    1.2 第2步–增加空道次
 
    如果在Loop 1之前运行则表明己经成功的增加了一个空道次,则会显示“在轧制的正确方向必须执行一个空道次来完成”
 
    1.3 第3步增加负荷道次
 
    .增加一个新道次(HPass),道次的限制设置一般是在第4步,其它道次条件如速度、除鳞等。
 
    1.4 第4步–确定最小和最大压下量
 
    最小和最大压下量的设置考虑以下方面:相对和绝对压下量、轧制力、特殊的轧制力等和扭矩。最大值的选择是最小值中的最大,最小值的选择是最大值中的最小。
 
    IF 最大压下量小于最小压下量
 
    不可能轧制
 
    Go to 严重错误报告步骤
 
    END IF
 
    1.5 第5步计算最大压下量的轧制参数
 
    调用计算轧制力、扭矩、温度和板形的处理程序HPass::Calc.,再计算弯辊设置和组合板形,调用Profile::CalcBend.程序。一般来讲这可以尝试保持钢板的平直度和限制边部波浪的形成,然而如果这个道次是控制道次,则模型会尝试处理板体的波浪限制。
 
    1.6 第6步检查是是否是临时道次
 
    IF如果道次是一个临时道次(在第10步定义)
   
    设置压下量,调用 Profile::DraftForEndProf
   
    Go to 第8步
 
    END IF
 
    1.7 第7步检查平直度
 
    IF平直度超限或者道次是控制道次 
   
    调用Profile::DraftForFlat来达到平直度
   
    在第4步确定限制值的范围
   
    计算轧制参数(如第5步)
 
    END IF
 
    1.8 第8步检查末道次的可能性
 
    IF 达到目标厚度并且末道次还没有执行
   
    设置标志是末道次
   
    标注道次己经使用
   
    设置末道次限制
   
    Go to 第4步(这是 Loop 2的结束)
 
    END IF
 
    1.9 第9步末道次试车失败的检查
 
    IF如果目标厚度没有达到并且末道次己经运行 
 
    重置末道次标志
  
    重新一般道次的计算
  
    恢复一般限制
 
    END IF
 
    1.10 第10步相应板形的检查
 
    IF相应板形要求 
   
    设置临时道次
   
    设置将来的道次是控制道次
   
    Go to 第3 步(这是Loop 3的结束)
 
    END IF
 
    1.11 第11步检查是否目标厚度达到
 
    IF 是控制道次
   
    IF t没有达到目标厚度并且相应有板形OK
   
    删除所有的控制道次
   
    标记临时道次是OK状态
   
    重新设置控制道次
   
    Go to 第 3步 (这是Loop 4结尾)
   
    ELSE
 
    IF如果相应的板形不是OK
    
    删除所有的临时控制道次
  
    仍要设置临时道次和控制道次标记
  
    Go to 第 3步 (这是Loop 4结尾)
   
    END IF
   
    END IF
 
    ELSE
   
    IF 如果目标厚度没有达到
   
    Go to 第 3步 (这是Loop 4结尾)
   
    END IF
 
    END IF
 
    1.12 第12步厚度达到,检查冷缩量
 
    在这个阶段,厚度目前达到了,但它必须要检查是否满足了冷缩公差的范围。
 
    IF厚度没有在冷缩窗口
   
    减少扭矩阵/轧制力的限制
   
    Go to 第 1步 (这是Loop 1结尾)
 
    END IF
 
    1.13 第13步去除残余的厚度、宽度和温度偏差
 
    这一步是将厚度残余的小偏差通过错误分配的方式分配到所有未轧制的道次中,应用到任何一个厚度分配请求(如PVPC,锥形等)。轧制速度的变化来去除最终钢板的温度错误。这个偏差一般在允许的公差范围之内,因为要达到冷却的变化要通过先前的各阶段的预计算来完成。后续的温度模型策略中会讲到。
 
    1.14 第14步检查限制值
 
    LOOP对所有未轧制的道次
   
    IF达到限制值
     
    确定并申请最大压下量
   
    END IF
 
    END LOOP
 
    1.15 第15步检查如果达到了目标厚度
 
    IF 目标厚度没有达到
   
    Go to 需要额外道次计算
 
    END IF
 
    1.16 第16步计算成功:序列计算全部成功的完成
 
    1.17 需要额外道次计算步骤:对于当前负荷道次数增加稍多一点的最小道次数。
 
    1.18 严重错误报告步骤:给操作工发送错误报告,
 
    2、建立和发送设置点数据
    
    道次策略计算完成之后,需要将轧制表数据转换成轧机应用的格式,并传送到L1系统中。尽管PSC道次轧制策略贯穿于整个轧制过程,设置点的计算只应用于下步的三个道次的计算,每个独立的包含在L2_L1_Setpoints信息中。
 
    这里有两类设置点:当前道次的设置点和临时道次的设置点。
 
    2.1 当前道次的设置点
    
    一般情况下道次的设置点会对后两个道次进行当前激活的标志,也就是说,当上一个道次完成之后,如果PSC道次计算的更新数据还未到达时,L1系统会立即分配,在允许的公差范围之内开始下一个道次设置点的执行。
 
    正常情况下能够保证好的轧制输出,但有时也会考虑下一个设置点的变化,特别是第二个下道次时,在轧制特别严格的材质会出现一些问题。为了避免这些问题的发生,当PSC道次标志只有一个当前道次控制矢量时,可以考虑设置控制矢量的变化:
 
    • 在临界厚度下的道次结束时的厚度值 Const.critThicknControlVector
 
    • 当前一个道次值偏离了PSC策略的计算时,在PostCalc::AfterPass过程调中进行检查。一个可能的原因是空道次轧制时的负荷检测;另一个是L1在一个旧的矢量控制下进行道次轧制。这相当于一个触发器,如果任何一个道次中预计算的厚度偏差都大于dhMax限制值(一般为2 mm)时,这种条件下要求PSC模型做出更多的轧机道次计算完善。
 
    2.2 临时道次的设置点
 
    临时道次的设置点具有所有相同的信息,但L1系统在两个条件中满足一个条件时才能开始道次。一是PSC模型中传送了一条新的当前道次设置点;二是操作工在手动模式下操作。
 
    尽管L1系统不会对一个临时道次设置点自动开始道次的轧制,但在上一个道次完成之后,设置点仍是会立即进行分配,并且下级控制系统会转到这些新的设置点。这也是行动较慢的设备所特别重要的,如压下丝杠和推床。实际上它们早就己经根据临时设置点到达了相应位置。当从PSC道次策略中得到当前道次数据时,它们只需要调整较小的位置就可以了,
 
    2.3 设置点的相关数据
     
    给L1系统发送的数据中包含多种数据类,它们是通用数据、道次数据和多点道次数据。L1系统负责将这些控制矢量分配到其它一些次级的子系统中。
 
    2.3.1通用数据
    
    通用数据是独立道次数据,保存在L2_L1_Setpoints设置点信息内,主要包括:信息ID号、信息数量和钢板ID号等。
 
    2.3.2道次数据
 
    道次数据贯穿于整个道次期间,主要包括以下数据类:
 
    • 道次和机架数
 
    • 道次标志(激活/临时、空道次、边部、末道次等))
 
    • 设置点的有效期
 
    • 道次后的停止位置
 
    • 道次前的游荡时间
 
    • 道次后的游荡时间
 
    • 速度曲线的运输(整个道次的设置点)
 
    • 轧制速度曲线(所有道次设置点)
 
    • 运输速度曲线(所有道次设置点)
 
    • 前进和后退滑动
 
    • 钢板咬入和退出尺寸
 
    • 压下丝杠的材质
 
    • 入口推床的位置
 
    • 出口推床的位置
 
    • 在道次开始之前对中时,推床闭合压力
 
    • 轧机除鳞数据
 
    • 工作辊冷却
 
    • 轧机负荷信号的限度
 
    • 冲击补偿斜坡长度
 
    • AGC缸的绝对和相对位置
 
    • AGC 补偿
 
    • 材质模数
 
    • AGC缸的最大轧制力
 
    • AGC 死区
 
    • 主电机的冲击补偿
 
    2.3.3道次的多点模型数据
 
    道次轧制期间的条件是多变的,多点设备包含的数值是在特别的位置有效的。这就允许L1系统从L2系统中得到更加细致的轧制策略控制,这也是一种轧制技巧,主要应用于PVPC道次的狗骨轧制,得到较好的板形厚度。由L2提供给L1的数据如下:
 
    • 道次内的位置
 
    • 退出时的热态厚度
 
    • 压下总行程
 
    • 参考轧制力
 
    • 弯辊量
 
    • 参考速度
 
    • 轧机模数
 
    • 弯辊变化的压下丝杠改变量
 
    • 速度变化的压下丝杠改变量
 
    • 轧制力变化的压下量丝杠改变量
 
    • 轧制力变化的弯辊变化(DPC)
 
    2.3.4建立和发送计算结果
 
    .PSC道次计算模型会发送数据给TRACK跟踪模型。主要数据是钢板每个道次的尺寸。如果在计算过程中发生了错误信息,也一并进行发送。
 
    3、结束语
 
    PSC道次计算模型在L2系统的控制中起到十分重要的作用,是二级模型控制中的核心模块之一。轧机的厚度和板型是否满足最终目标的要求就取决于轧制策略计算和设计的结果,是轧制质量的保证。由于PSC道次计算模型的功能十分强大,所占篇幅较长,笔者会分几个篇章来介绍。第四篇将介绍PSC道次间预计算的设计以及温度、扭矩模型的设计等。
 
责任编辑:李欢
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