邱芳

（山鋼股份萊蕪分公司自動(dòng)化部，山東萊蕪 271104）

信息化建設(shè)

寬厚板MULPIC控制系統(tǒng)優(yōu)化

邱芳

（山鋼股份萊蕪分公司自動(dòng)化部，山東萊蕪 271104）

結(jié)合萊鋼寬厚板生產(chǎn)線實(shí)際情況，利用“位置+速度”耦合技術(shù)優(yōu)化MULPIC冷卻水開閉時(shí)序和區(qū)域隔離閥控制邏輯，實(shí)現(xiàn)了鋼坯的終冷溫度和冷卻速度的精確控制，有效抑制鋼坯長(zhǎng)度方向的溫度波動(dòng)，各個(gè)鋼種終冷溫度在目標(biāo)溫度± 30℃命中率提高到了94.25%，且提高了鋼板的性能。

耦合技術(shù)；控制系統(tǒng)；MULPIC；跟蹤

1 前言

近年來，隨著寬厚板生產(chǎn)線技術(shù)研究的深入發(fā)展，要求自動(dòng)控制系統(tǒng)的控制精度不斷提高，控制系統(tǒng)工藝自動(dòng)化也需要不斷升級(jí)優(yōu)化，應(yīng)用MULPIC控制系統(tǒng)對(duì)鋼板進(jìn)行冷卻控制已經(jīng)是現(xiàn)代軋鋼的一個(gè)基本的控制手段，因此，研究MULPIC控制系統(tǒng)，提高冷卻命中率顯得格外重要。

2 存在的主要問題

1）MULPIC系統(tǒng)ABCD 4個(gè)區(qū)的集管預(yù)填充的觸發(fā)時(shí)機(jī)是單純位置觸發(fā)方式，需冷卻鋼板頭部位置到達(dá)240 m處時(shí)，觸發(fā)所有集管進(jìn)行預(yù)填充并達(dá)到設(shè)定流量。但不同規(guī)格的鋼板，輥道速度設(shè)定不同，對(duì)于速度較小的鋼板，以目前的控制方式會(huì)造成大量冷卻水浪費(fèi)，既增加了能耗，又增加了水處理的負(fù)荷。而且ABCD 4個(gè)區(qū)的集管預(yù)填充的觸發(fā)時(shí)機(jī)是不分先后，同樣造成了大量冷卻水浪費(fèi)，增加了系統(tǒng)能耗。

2）區(qū)域隔離閥控制邏輯不合理，只在冷卻段的頭尾開啟噴射，影響冷卻控制精度和產(chǎn)品質(zhì)量。

3）在原控制系統(tǒng)中，頭部遮擋的長(zhǎng)度、尾部遮擋長(zhǎng)度、遮擋量、斜坡長(zhǎng)度等設(shè)定值都是由二級(jí)模型計(jì)算得出的［1］，而由于多種原因，該設(shè)定值并不能完全滿足現(xiàn)場(chǎng)需求，而且沒有操作人員的手動(dòng)修正功能，影響了頭尾冷卻效果和產(chǎn)品質(zhì)量。

3 優(yōu)化實(shí)施

3.1 優(yōu)化MULPIC冷卻水開閉時(shí)序

使用“位置+速度”耦合技術(shù)延時(shí)觸發(fā)集管預(yù)填充的控制功能［2］。當(dāng)鋼板頭部跟蹤位置到達(dá)240 m時(shí)，“FLOW ON”信號(hào)置1，延時(shí)t時(shí)間后，A區(qū)開始建立流量，如圖1所示。

圖1 MULPIC區(qū)域示意圖

4個(gè)區(qū)集管噴射的時(shí)間計(jì)算：ABCD 4個(gè)區(qū)集管獨(dú)立控制，根據(jù)各區(qū)域之間的距離和鋼板設(shè)定速度來計(jì)算從A區(qū)到B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)所需要的時(shí)間，分別延時(shí)觸發(fā)B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)集管預(yù)填充時(shí)機(jī)，針對(duì)不同規(guī)格、不同速度設(shè)定的鋼板進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出延時(shí)t的計(jì)算公式：

其中：t1為鋼板頭部跟蹤從240 m到252 m所用的時(shí)間，s；v為鋼板頭部跟蹤到達(dá)252 m時(shí)的瞬時(shí)速度，m/s；13為從開始建立流量到流量達(dá)到設(shè)定值且數(shù)值穩(wěn)定所需的最大時(shí)間，s。

由于A/B/C/D 4個(gè)區(qū)相鄰兩區(qū)之間的距離為6 m，可推導(dǎo)出/B/C/D區(qū)集管預(yù)填充的延時(shí)時(shí)間公式，

在原有的西門子S7-400 PLC控制系統(tǒng)中編寫程序［3］，并通過模擬軋制技術(shù)對(duì)新功能進(jìn)行在線測(cè)試后投入使用。

3.2 區(qū)域隔離閥控制邏輯優(yōu)化

優(yōu)化前MULPIC系統(tǒng)的控制邏輯中，區(qū)域分離噴射的開啟邏輯只在冷卻段的頭尾進(jìn)行噴射，不能滿足分段冷卻的要求，其邏輯為：第1組（在A區(qū)之前），只要該鋼板是水冷鋼板，進(jìn)入MULPIC區(qū)域后，第1組閥門就打開，直到鋼板離開水冷區(qū)域。第2組（A和B之間），首先是A區(qū)集管有流量設(shè)定，其次是B區(qū)沒有流量設(shè)定，當(dāng)進(jìn)入MULPIC區(qū)域后，閥門打開；若AB兩個(gè)區(qū)都有流量設(shè)定，則第二組不開閥門。第3組（C和D之間），首先是C區(qū)集管有流量設(shè)定，其次是D區(qū)沒有流量設(shè)定，進(jìn)入MULPIC區(qū)域后，閥門打開；若CD兩個(gè)區(qū)都有流量設(shè)定，則第三組不開閥門。第4組（在D區(qū)之后），這一組有3個(gè)閥門，前兩個(gè)一起控制，最后一個(gè)單獨(dú)控制，前兩組的邏輯是只要D區(qū)有流量設(shè)定值，進(jìn)入MULPIC區(qū)域后，閥門就打開，后一個(gè)是只要是水冷鋼板就一直打開。

通過工藝研究和參觀學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)所使用的區(qū)域隔離閥控制方式是不合理的，區(qū)域隔離閥不能有效起到擊穿水在高溫鋼板表面形成的“汽膜”，從而影響了鋼板在下一個(gè)區(qū)域的冷卻效果，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量也受到影響。

第一組和第四組的邏輯不需要修改，第二組和第三組進(jìn)行修改，修改后邏輯如下：第二組（A和B之間）：只要A區(qū)域有流量設(shè)定值，不管B區(qū)有沒有流量設(shè)定，當(dāng)“FLOW ON”信號(hào)來時(shí)，第二組閥門就打開。第三組（C和D之間）：只要C區(qū)有流量設(shè)定值，不管D區(qū)有沒有流量設(shè)定，當(dāng)“FLOW ON”信號(hào)來時(shí)，閥門都會(huì)打開。若C區(qū)沒有流量設(shè)定值，則不打開［4］。

邏輯優(yōu)化之后，當(dāng)相鄰的兩個(gè)區(qū)都有流量設(shè)定時(shí)，區(qū)域隔離閥打開，區(qū)域隔離閥噴出的水壓遠(yuǎn)大于冷卻水壓力，可有效擊穿鋼板表面由于高溫形成的汽膜，使冷卻水更好地對(duì)鋼板進(jìn)行冷卻，提高了冷卻效率。

3.3 增加頭尾遮擋修正功能

在MULPIC的一級(jí)畫面，“L2 SETUP”—“Head/ Tail Mask”的畫面上，增加A1～A6，頭部遮擋長(zhǎng)度、尾部遮擋長(zhǎng)度、遮擋量、斜坡長(zhǎng)度等設(shè)定值的修正功能，實(shí)現(xiàn)了操作人員在二級(jí)設(shè)定值的基礎(chǔ)上可手動(dòng)干預(yù)的參數(shù)調(diào)節(jié)，可根據(jù)鋼板的實(shí)際情況通過對(duì)設(shè)定值的修正來控制鋼板頭部冷卻的開啟時(shí)間及尾部冷卻的結(jié)束時(shí)間，以更好的提高冷卻精度。

4 結(jié)語

本系統(tǒng)自投運(yùn)以來，對(duì)寬厚板鋼板進(jìn)行全自動(dòng)控制冷卻，控制冷卻系統(tǒng)不僅能對(duì)鋼坯的終冷溫度和冷卻速度進(jìn)行精確控制，而且對(duì)鋼坯長(zhǎng)度方向的溫度波動(dòng)也可以通過分段跟蹤進(jìn)行有效的抑制，鋼坯長(zhǎng)度方向的溫度差＜±15℃的合格率提高到了92.3%以上；各個(gè)鋼種終冷溫度在目標(biāo)溫度±30℃命中率提高到了94.25%，提高了鋼板的性能。

［1］丁夢(mèng)怡，侯煒，姜巍，等.提升MULPIC精準(zhǔn)冷卻系統(tǒng)功能的研究與應(yīng)用［J］.自動(dòng)化與信息工程，2011（3）：46-48.

［2］龔彩軍，蔡曉輝，王國(guó)棟.中厚板控制冷卻過程的軋件跟蹤［J］.軋鋼，2003，20（3）：45-47.

［3］柴瑞娟，陳海霞.西門子PLC編程技術(shù)及工程應(yīng)用［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

［4］盧子廣，周永華.自動(dòng)控制理論［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

Optimization of the MULPIC Control System for Heavy Plates

QIU Fang

（The Automation Department of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

Optimization of MULPIC control system is an important measure to improve the performance of wide plate.With the refinement of new product development and product classification,generous mill cooling uniformity and finish cooling temperature control accuracy have put forward higher requirements.In this paper,combined with the actual situation of Laiwu wide plate production line,the use of"location+speed"coupling on MULPIC accelerated cooling control system optimized to improve the slab quality and better meet market demand.

coupling technology;control system;MULPIC;tracking

TG334.9

B

1004-4620（2015）01-0050-02

2014-11-10

邱芳，女，1983年生，2007年畢業(yè)于鄭州大學(xué)西亞斯國(guó)際學(xué)院信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)?，F(xiàn)為萊鋼自動(dòng)化部工程師，從事自動(dòng)化控制技術(shù)工作。