带热轧过程智能控制和自动化系统集成

RAL轧制过程计算机控制系统板带轧制过程智能控制和自动化系统集成主讲：张殿华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室2012年03月07日RAL钢铁生产过程RAL主要内容1.研究背景2.总体思路3.主要研究内容4.核心创新技术5.标志性成果6.对行业技术进步的作用RAL1.研究背景－中厚板和热连轧中厚板生产线加热炉粗轧机精轧机层流冷却矫直和精整热连轧生产线加热炉粗轧机精轧机层流冷却卷取机RAL1.研究背景－冷连轧机冷连轧生产线轧制方向测厚仪(X)测速仪(LS)板形辊(FM)BR5BR6WPD32WPD4X0X1X5STD1STD2STD3STD4STD5CPC9TM4TM8TM6TM5TM7TM9焊缝检测仪(WPD)张力计(TM)LS1LS2LS5RAL1.研究背景－冷连轧机RAL1.研究背景－中厚板和热连轧3400mm3500mm3350mm最宽的热连轧轧机：2250mm（首钢）最宽的中厚板轧机：5500mm（鞍钢）RAL1.研究背景－2009~2010钢产量2010年中国生产粗钢6.26654亿吨，同比增长了增长9.26%;2011年全球粗钢产量15.27亿吨，同比增长6.8%，其中中国2011年的粗钢产量为6.955亿吨，同比增长8.9%。亚洲在2011年的粗钢产量9.8亿吨，同比增长7.9%，其中，2011年中国的粗钢产量占全球粗钢总产量的比例提高至45.5%，而2010年为44.7%。RAL1.研究背景－国内现状量大面广：世界上轧机最多的国家，产量占到世界总产量的45％左右。高端产品短缺：板带生产在规格、品种、性能方面，还不能满足需求，高端产品还需要进口。系统需要改造：早期引进的控制系统已经老化，需要更新；新引进的模型根据国情进行改造和优化。RAL1.研究背景－国际现状价格昂贵：在技术引进过程中，外商以自动化和工艺软件等关键技术捆绑硬件设备，系统价格昂贵。工艺技术垄断:工业先进国家明确提出，生产高级优质热轧板带的技术不向中国出口。控制技术保密:引进的自动化应用软件均为黑箱，为后期的系统优化和产品开发设置了障碍。黑箱输入参数输出参数RAL2.总体思路-技术路线1.引进技术消化轧制模型尺寸精度控制计算机系统集成控制冷却模型2.离线模拟及模型优化宝钢2050、宝钢1580，本钢1700，首钢22503.自动化系统集成创新，软件自主知识产权攀钢1450首钢3500唐钢中厚板、邯钢中厚板、普阳中厚板等中厚板热连轧宝钢1580、鞍钢2150、港陆1500、建龙1700首钢3500中厚板攀钢1450热连轧RAL3.研究内容－技术关键和难点板带轧制系统是轧钢工艺、机、电、液、计算机等多专业的联合攻关项目！①设定模型：板带轧制工艺设定模型的复杂性，要求对板带轧制理论有深人的研究。②监控平台：计算机系统集成，过程监控平台的开发，海量数据处理，计算机和网络系统的高效稳定运行。③控制系统：具有多变量、强耦合、非线性、高响应、多控制回路的特点，板带尺寸控制高精度和板形控制高难度！RAL3.主要研究内容1）计算机系统集成与过程计算机监控平台2）轧制规程设定计算与轧制力智能预报3)热连轧板形控制（AFC）4）热连轧活套控制5）热连轧厚度控制（AGC）RAL3.1计算机系统集成与过程计算机监控平台1）平台作用：轧线通讯、物料跟踪、协调控制、过程监视、数据管理、在线和离线仿真；2）必要性：是可以承担整个热轧全线自动化项目的前提条件，是自动化系统稳定运行的关键；3）复杂程度：巨大的开发工作量，其稳定性要通过长时的在线运行测试，需要不断优化。数据通讯模块数据管理模块跟踪调度模块过程计算模块过程计算机数据通讯模块基础自动化系统人机界面系统数据库管理系统人机界面服务器PLC过程计算机OPCTCP/IP客户机客户机客户机客户机RAL轧制过程控制平台-RAS（RollingAutoSystem）RALRAS总体系统模型RALRAS平台特点•系统的、完善的、具有自主知识产权的平台•粗轧、精轧、冷却服务器间协调统一•进程、线程监控、容错及重起功能•自动适应现场轧线的变量发布功能•界面友好的、功能丰富的平台管理中心•功能强大的日志报警模块(查询.过滤.转储)•样板多、条目细、高功效的数据报表工具•模型调试、监控、及人工干预工具•详尽的一、二级人机界面（监控及干预）RALRAS主要功能•数据通讯：PLC，HMI，过程机间•数据管理：实时数据和模型设定数据•过程跟踪：轧件跟踪，数据跟踪，模块调用•模型计算：控轧模型，控冷模型•日志管理：日志存储，日志查看•变量发布：通用性，适用不同现场•数据报表：钢卷、产量、故障报表，班组报表RAL线程综述线程汉字描述线程名称线程汉字描述线程名称数据库接口服务线程DBService系统基本数据存储线程ProcSysDataPLC数据存储线程ProcPLCData环境变量存储线程ProcEnvironment板型控制参数预设置PreSettingF自适应逻辑线程SelfAdaptionF板型控制计算线程Calculator换辊控制线程RollChange板型进程通讯线程Communicate数据交换线程DataServicePLC通讯线程PLCProcess读取HMI线程ReadHMIHMI通讯线程HMIProcess板材宽度读取线程ReadWidth板材重量读取线程ReadCoilWgt板材厚度读取线程ReadThick环境参数预设置线程EnviPreSet环境参数变更设置线程EnviSetting标签打印线程DataPrint消息信号发送线程mSender消息信号监听线程mReceiver消息信号派发线程mDispenser数据发送线程dSender数据读取线程dReceiver数据派送线程dDispenserSocket服务线程SocketService模型启动预设置线程PreSettingM模型计算环境设置线程ModelSetup模型自学习线程LearningM循环控制逻辑线程LoopThread模型自适应逻辑线程SelfAdaptionM系统跟踪线程ProcTrace过程控制线程ProcCtrl系统间服务通讯线程SysService日志记录线程Logger系统模拟进程Simulator温控环境设置线程PreSettingT温控自动修正逻辑线程CorrectionT温控自学习线程LearningTRAL平台管理中心界面切图RAL3.1计算机系统集成与过程计算机监控平台2轧机区L2ServerX6HMIServerX4ESx6SDSDESCDLTPROLIANT800086421357LS/DA12345678M-FAST8MM86421357LS/DA12345678M-FAST8MM86421357LS/DA12345678M-FAST8TP86421357LS/DA12345678M-FAST8TP615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandby3CSHMIx3精轧区顺序控制器粗轧区顺序控制和压下控制ModulMACIPMS3124-4SELECTLEDTESTRINGPORTAUTONEGFAULTP1/P2PRML/DFDX100HirschmannxModul12MM2-2FXM3/2TX1P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234HMIx2615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandby2CSHMIx1615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandby1CS定尺剪控制器双边剪控制器ModulMACIPMS3124-4SELECTLEDTESTRINGPORTAUTONEGFAULTP1/P2PRML/DFDX100HirschmannxModul12MM2-2FXM3/2TX1P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234冷床控制HMIx4(1)HMIx2（1）615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandby10CSHMIx3615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandby6、7CS615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandby8CS收集区控制器切头剪控制器矫直控制615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandbyHMIx３（２）0计算机室1加热炉区MACH3002层冷控制3层流/矫直区4精整区615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandby5CS615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandbyModulMACIPMS3124-4SELECTLEDTESTRINGPORTAUTONEGFAULTP1/P2PRML/DFDX100HirschmannxModul12MM2-2FXM3/2TX1P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234SDSDESCDLTPROLIANT8000ModulMACIPMS3124-4SELECTLEDTESTRINGPORTAUTONEGFAULTP1/P2PRML/DFDX100HirschmannxModul12MM2-2FXM3/2TX1P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234615432iRS2-FX/FX710+24V+24V*FaultFAULTP2StandbyP1RM7654321V.24StandbyRMStandby9CSHMIx2（1）加热炉区主令控制器2＃加热炉燃烧控制器1＃加热炉燃烧控制器ModulMACIPMS3124-4SELECTLEDTESTRINGPORTAUTONEGFAULTP1/P2PRML/DFDX100HirschmannxModul12MM2-2FXM3/2TX1P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modul12MM2-4FXM3P123Hirschmannx3441234Modu