高速線材風(fēng)冷溫度檢測(cè)控制.doc

1、技術(shù)方案2007。7高速線材風(fēng)冷溫度檢測(cè)控制系統(tǒng)目 錄1 項(xiàng)目概述22 項(xiàng)目目標(biāo)32。 1 項(xiàng)目目標(biāo)2. 2 技術(shù)指標(biāo)3 開發(fā)內(nèi)容53。 1 研究范圍3。 2 工作內(nèi)容4 實(shí)施方案125 項(xiàng)目軟件功能13一、項(xiàng)目概述隨著我國(guó)高速公路、橋梁等基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目的大力發(fā)展，高強(qiáng)度低松弛鋼絞線的年需求量逐年增長(zhǎng),作為鋼絞線原料的SWRH82B-1盤條的需求量也日漸增長(zhǎng)。由于SWRH82B1含碳高,其強(qiáng)度變化與化學(xué)成分的波動(dòng)存在直接關(guān)系，同時(shí)SWRH82B1需要強(qiáng)制冷卻，受冷卻介質(zhì)溫度的影響很大，造成實(shí)際控制水平隨季節(jié)具有較大波動(dòng).因此現(xiàn)場(chǎng)急需一套與環(huán)境溫度變化和化學(xué)成分波動(dòng)相適應(yīng)的較為精確的冷卻工藝,從而

2、實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)精確控制SWRH82B-1盤條強(qiáng)度的目的。這樣可以從根本上解決硬線鋼目前存在的較為突出的受環(huán)境溫度影響而強(qiáng)度波動(dòng)較大的不利局面。建立STELMOR閉環(huán)冷卻控制系統(tǒng)以后,系統(tǒng)可以根據(jù)盤條本身的溫度,自動(dòng)調(diào)節(jié)與當(dāng)時(shí)環(huán)境溫度相適應(yīng)的風(fēng)機(jī)風(fēng)量，進(jìn)而通過在不同季節(jié),保持盤條本身溫度的穩(wěn)定性來確保其強(qiáng)度的穩(wěn)定。這一方案具有很大的推廣作用和創(chuàng)新性，可以優(yōu)化包括鋼簾線在內(nèi)的所有硬線的冷卻工藝，使目前通過控制風(fēng)量的間接風(fēng)冷控制工藝改進(jìn)為直接控制軋制件溫度的直接控制方式,能夠大大提升線材硬線產(chǎn)品的質(zhì)量水平和穩(wěn)定性。二、項(xiàng)目目標(biāo)1、項(xiàng)目目標(biāo)1 在STELMOR線增設(shè)7臺(tái)紅外測(cè)溫儀（分別安裝在STELMOR線

3、: 第1段、第2段、第6段和集卷）和1臺(tái)環(huán)境溫濕度儀，能實(shí)時(shí)測(cè)量，并將數(shù)據(jù)上傳至數(shù)據(jù)采集器供系統(tǒng)使用。2 編制數(shù)據(jù)采集軟件,在正常軋制時(shí)利用新增的紅外測(cè)溫儀及環(huán)境溫濕度儀進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，從摩根水冷系統(tǒng)獲得吐絲溫度數(shù)據(jù)，采用RS232接口進(jìn)行通訊，并從L2系統(tǒng)獲得軋制時(shí)的軋批號(hào)、品種鋼號(hào)、冷卻規(guī)程等參數(shù)，這樣就形成各品種鋼的數(shù)據(jù)庫(kù)。3 利用所得到的數(shù)據(jù)，經(jīng)過神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)軟件的處理,就可建立STELMOR線的冷卻閉環(huán)系統(tǒng)的控制模型.根據(jù)控制模型產(chǎn)生一組風(fēng)機(jī)的開度信號(hào)調(diào)整冷卻風(fēng)量，使實(shí)測(cè)的STELMOR線溫度曲線盡可能接近冷卻規(guī)程曲線。達(dá)到冷卻閉環(huán)控制的要求。4 增加環(huán)境溫濕度儀,主要是為了使系統(tǒng)以自適

4、應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，消除環(huán)境變化的影響,使產(chǎn)品在各個(gè)季節(jié)的生產(chǎn)過程中質(zhì)量都是可控的，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定.2、技術(shù)指標(biāo)1、 溫度傳感器的主要技術(shù)要求：1) 測(cè)量范圍: 第一段：6001400 實(shí)測(cè)范圍：1100-900第二、三段：6001400 實(shí)測(cè)范圍:900700第四、五段：40800 實(shí)測(cè)范圍:700400第六段、集卷:18500 實(shí)測(cè)范圍：4002002) 測(cè)量精度： 0.3（測(cè)量值)3) 重復(fù)精度： 0.1(測(cè)量值）4) 傳輸距離: 1km5) 響應(yīng)時(shí)間： 1ms-10s6) 信號(hào)處理： 最大值、最小值、平均值保持7) 具有冷卻裝置，可耐250的環(huán)境溫度8) 環(huán)境溫濕度儀參數(shù)：測(cè)量范圍：溫度：7

5、0180濕度：0100%RH測(cè)量精度：溫度：±1濕度：±1RH（090RH） ±1%RH（90100%RH）3、 軟件的主要功能1）各測(cè)點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示與記錄、歷史查詢。生成實(shí)測(cè)STELMOR線的溫度曲線。2）產(chǎn)生各品種鋼的控制模型，產(chǎn)生同一種鋼在不同的環(huán)境溫濕度下的控制模型.并具有校驗(yàn)功能，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。3）能與L2系統(tǒng)進(jìn)行通訊，得到所需的鋼種數(shù)據(jù)信息及其它相關(guān)信息.4）控制模型產(chǎn)生的閥門開度信號(hào)能傳送到ABBPLC系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)的有效控制。5）具有統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表輸出功能。三、開發(fā)內(nèi)容1、研究范圍1) 整個(gè)STELMOR線冷卻控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。（1）現(xiàn)有系

6、統(tǒng)控制方案：目前斯太爾摩風(fēng)冷線的風(fēng)機(jī)流量控制是由L1鍵盤輸入來執(zhí)行，這些控制參數(shù)來源于各個(gè)品種線材的設(shè)定值，而這些設(shè)定值基本上與一定的品種保持恒定。它的主要缺點(diǎn)在于這些控制參數(shù)來源于經(jīng)驗(yàn)值，無(wú)法實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。2）了解了現(xiàn)有的控制過程,為了實(shí)現(xiàn)風(fēng)冷閉環(huán)控制的系統(tǒng)要求，我們?cè)黾恿似邆€(gè)溫度監(jiān)控點(diǎn)及環(huán)境溫度作為控制模型的主要元素進(jìn)行系統(tǒng)控制，分別在風(fēng)冷1段、風(fēng)冷2段、風(fēng)冷3段、風(fēng)冷4段、風(fēng)冷5段、風(fēng)冷6段、集卷段加裝紅外測(cè)溫儀測(cè)量數(shù)據(jù)，并在生產(chǎn)線上加裝環(huán)境溫濕度測(cè)量?jī)x監(jiān)測(cè)環(huán)境,這樣就形成了新的控制系統(tǒng)的測(cè)量單元，這些測(cè)量參數(shù)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集器采集到計(jì)算機(jī)上進(jìn)行軟件處理，產(chǎn)生控制風(fēng)機(jī)閥位開度的信號(hào)，通過Mo

7、dbus協(xié)議傳送到ABBPLC系統(tǒng)控制風(fēng)機(jī)。其整體結(jié)構(gòu)示意圖如下:系統(tǒng)組成：紅外測(cè)溫儀、數(shù)據(jù)采集器、工控機(jī)及通訊接口、系統(tǒng)模型軟件組成；系統(tǒng)工作過程：系統(tǒng)模型軟件接收L2系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并采集當(dāng)前的實(shí)溫度數(shù)據(jù)及環(huán)境參數(shù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)模型的運(yùn)算產(chǎn)生閥位控制信號(hào)，并將其傳輸給ABBPLC系統(tǒng)進(jìn)行風(fēng)機(jī)風(fēng)量的控制，從而達(dá)到控制盤條冷卻溫度、改善其性能的目的。本系統(tǒng)采用了七臺(tái)紅外測(cè)溫儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)目標(biāo)溫度測(cè)量,另外為了消除環(huán)境的影響，特別是冬季環(huán)境溫度較低，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成一定影響，現(xiàn)增加一臺(tái)環(huán)境溫濕度儀，將風(fēng)機(jī)所在環(huán)境溫濕度參數(shù)傳到控制系統(tǒng)，進(jìn)行調(diào)節(jié)，以提高控制模型的精確性及環(huán)境適應(yīng)性。其現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備定位圖如下：3）數(shù)

8、學(xué)模型的產(chǎn)生：在原有測(cè)量基礎(chǔ)上,新增加七個(gè)溫度傳感器，這樣就實(shí)現(xiàn)了線材溫度的全檢測(cè)，同時(shí)增加一臺(tái)環(huán)境溫濕度計(jì)和一臺(tái)數(shù)據(jù)神經(jīng)元分析計(jì)算機(jī).將風(fēng)機(jī)的閥位開度、線材的移動(dòng)速度、環(huán)境的溫度和濕度作為輸入,而將T1T7共七臺(tái)測(cè)溫傳感器的實(shí)際測(cè)量值分別作為輸出，不斷的學(xué)習(xí)和優(yōu)化,形成可用于控制的數(shù)學(xué)模型,用于指導(dǎo)各個(gè)風(fēng)量的調(diào)節(jié)，這種模型方式也被稱之為原模型。作為補(bǔ)充,我們也會(huì)考慮實(shí)際生產(chǎn)過程中，會(huì)用到不可覆蓋的測(cè)量區(qū)域，例如：我們?cè)谙奶焓占降臄?shù)據(jù)，在冬天就不見得可以使用，因?yàn)樗麄兪莾蓚€(gè)獨(dú)立的溫度分布區(qū)域。這時(shí)我們將采用變化率模型。也就是說，我們將閥位開度的變化率、線材移動(dòng)速度的變化率、環(huán)境溫濕度的變化率

9、作為輸入，將六臺(tái)測(cè)溫傳感器的溫度變化率作為輸出，不斷的學(xué)習(xí)和優(yōu)化，從而形成變化率模型，用于修正補(bǔ)充原模型。如果在一年的數(shù)據(jù)能夠覆蓋所有的測(cè)量區(qū)域，這時(shí)的原模型為最佳模型,并可用于指導(dǎo)生產(chǎn)。神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)在分析各種非線性對(duì)象有其強(qiáng)大的優(yōu)勢(shì)，為常規(guī)控制方案所不能處理的問題,提供了好的解決方案。它的非線性逼近和預(yù)測(cè)能夠達(dá)到較好的處理效果。對(duì)于某品種的線材冷卻參數(shù),它可以通過反復(fù)學(xué)習(xí),形成最佳的風(fēng)機(jī)控制參數(shù)，同時(shí)可以對(duì)線材通過后的產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測(cè)，可以提前發(fā)現(xiàn)和通知操作人員,例如對(duì)某品種線材采用了另外的控制參數(shù)時(shí)，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)發(fā)現(xiàn)被控對(duì)象結(jié)果的偏離，提前給出報(bào)警信息。4）STELMOR

10、線八臺(tái)測(cè)溫儀的硬件配置與安裝研究.根據(jù)系統(tǒng)控制的要求，首先確定測(cè)溫儀的具體測(cè)量位置，并且對(duì)測(cè)溫儀的各種硬件配置提出具體要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況結(jié)合測(cè)溫儀的自身要求，拿出詳細(xì)的合理安裝圖紙,以保證測(cè)溫儀能在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下正常工作。（參見附件：測(cè)溫儀電氣圖）5）STELMOR線八臺(tái)測(cè)溫儀的數(shù)據(jù)采集及圖形化顯示的研究。了解了紅外測(cè)溫儀的輸出信號(hào)，這樣就可合理地選擇數(shù)據(jù)采集器，使之保證其測(cè)量的快速性，又能保證其測(cè)量的精度，同時(shí)又便于系統(tǒng)編程;可分別顯示各測(cè)點(diǎn)的溫度曲線，并可形成記錄。在此公列出T1點(diǎn)實(shí)時(shí)溫度曲結(jié)圖如下:測(cè)量點(diǎn)T1實(shí)時(shí)溫度曲線圖在對(duì)每一測(cè)溫點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄后，可以形成整個(gè)STELMOR線冷卻曲線，

11、其溫度點(diǎn)有:水冷溫度T0、風(fēng)冷1段溫度T1、風(fēng)冷2段溫度T2、風(fēng)冷3段溫度T3、風(fēng)冷4段溫度T4、風(fēng)冷5段溫度T5、風(fēng)冷6段溫度T6、集卷溫度T7,其溫度曲線圖如下：各測(cè)溫點(diǎn)溫度曲線圖6）通訊接口的研究。由于系統(tǒng)控制模型需經(jīng)從L2系統(tǒng)中接收數(shù)據(jù),還要從摩根水冷系統(tǒng)得到吐絲溫度數(shù)據(jù)，并要將產(chǎn)生的控制數(shù)據(jù)傳到ABBPLC系統(tǒng)，因此必須了解摩根水冷系統(tǒng)、PLC、L2系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，根據(jù)現(xiàn)有情況,本系統(tǒng)與L2系統(tǒng)采用RS232接口，與PLC系統(tǒng)采用Modbus協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。其數(shù)據(jù)流程圖如下圖所示：7)開發(fā)軟件的化學(xué)成分、環(huán)境溫度、冷卻曲線、力學(xué)性能等多因素的統(tǒng)計(jì)分析功能設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件的統(tǒng)計(jì)分析功能

12、，可以記錄產(chǎn)品的化學(xué)成份、環(huán)境溫度、冷卻曲線、力學(xué)性能等多參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析.并產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)表。8）開發(fā)軟件的物料跟蹤研究.系統(tǒng)的物料跟蹤:系統(tǒng)軟件應(yīng)該能從L2系統(tǒng)中取得相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)（軋批號(hào)、品種、化學(xué)組份及其它）9）開發(fā)軟件中冷卻規(guī)程的編輯、傳送和使用的研究。由于軋制品種的增加,必須增加相應(yīng)的冷卻規(guī)程；為了產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)，可以對(duì)已有的冷卻規(guī)程進(jìn)行優(yōu)化.10）開發(fā)軟件本身的其他功能項(xiàng)目、圖形界面、運(yùn)作方式、安裝位置及軟件編程研究。軟件必須具有合理性,使之具有好的圖形界面、人機(jī)界面、維護(hù)管理。并能方便地實(shí)現(xiàn)升級(jí)。2、工作內(nèi)容根據(jù)需求，將系統(tǒng)中所需的七臺(tái)紅外測(cè)溫儀根據(jù)要求分別固定在各個(gè)測(cè)點(diǎn),同時(shí)配上

13、必要的水、電、氣；將環(huán)境溫濕度儀安裝在要求的地方（其選點(diǎn)必須要有代表性，能表征現(xiàn)場(chǎng)的情況)，同時(shí)將信號(hào)上傳至工控機(jī);根據(jù)需要，采集大量現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，作為系統(tǒng)模型的建立，需要安裝工控機(jī)，并將數(shù)據(jù)采集軟件運(yùn)行起來，這樣通過一定的時(shí)間，就可采集到所需的數(shù)據(jù)。通過現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并將該控制模型應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)過一段時(shí)間的檢驗(yàn)，可以檢驗(yàn)控制模型的正確與否.進(jìn)行質(zhì)效評(píng)估.系統(tǒng)軟件的編程與設(shè)計(jì)。四、系統(tǒng)實(shí)施方案1設(shè)備安裝1）根據(jù)紅外測(cè)溫儀安裝資料，將各測(cè)溫儀按要求安裝在現(xiàn)場(chǎng)，并將信號(hào)引到控制柜。2）系統(tǒng)控制柜安裝，同時(shí)固定操作臺(tái)，將控制電腦固定好。3)配好各種電纜及電源。2 軟件安裝1）將系統(tǒng)

14、數(shù)據(jù)采集軟件裝入控制電腦，并運(yùn)行，經(jīng)過一段時(shí)間的數(shù)據(jù)采集，積累大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，為控制模型的建立打好基礎(chǔ)。2)根據(jù)前期采集到的數(shù)據(jù),并應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，形成本系統(tǒng)的控制模型。此神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析軟件為美國(guó)NeuralWare公司的軟件產(chǎn)品。3）將我們得到的控制模型軟件裝入控制電腦,即可實(shí)行STELMOR線的風(fēng)冷控制。并可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各測(cè)點(diǎn)的溫度信號(hào)與控制模型進(jìn)行比對(duì),以此驗(yàn)證控制模型的準(zhǔn)確與否，并可根據(jù)產(chǎn)品的化學(xué)、物理、力學(xué)等性能進(jìn)行檢驗(yàn).3 績(jī)效評(píng)估對(duì)所有根據(jù)本控制模型軋制的產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，以驗(yàn)證系統(tǒng)控制模型的正確與否，并作出相應(yīng)的調(diào)整，以達(dá)到最佳的產(chǎn)品合格率及最大化的生產(chǎn)量。五、項(xiàng)目軟件

15、功能A、項(xiàng)目軟件系統(tǒng)主要功能有：根據(jù)所軋鋼的品種,采用對(duì)應(yīng)的控制模型進(jìn)行控制,控制模型產(chǎn)生相應(yīng)的風(fēng)機(jī)開度信號(hào)傳送至L1系統(tǒng)控制線材的冷卻。同時(shí)采集T1,T2，T6，T7,環(huán)境溫濕度等數(shù)據(jù),并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄,圖形顯示,而且對(duì)控制模型進(jìn)行驗(yàn)證.數(shù)據(jù)庫(kù)功能，針對(duì)寶鋼集團(tuán)公司現(xiàn)軋鋼種,形成相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)工藝參數(shù)形成數(shù)據(jù)庫(kù)管理。與L2系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò),需從L2系統(tǒng)得到各種數(shù)據(jù):所軋鋼品種、生產(chǎn)批號(hào)、水冷溫度T0、原來兩個(gè)測(cè)溫點(diǎn)數(shù)據(jù)等其它參數(shù).與ABBPLC系統(tǒng)的通訊聯(lián)絡(luò)，需要向ABBPLC系統(tǒng)傳送風(fēng)機(jī)冷風(fēng)量開度信號(hào)，由于ABBPLC系統(tǒng)的特性，采用Modbus協(xié)議進(jìn)行通訊。預(yù)設(shè)并存儲(chǔ)了一定數(shù)

16、量的STELMOR冷卻規(guī)程?？梢孕略龊托薷囊?guī)程?？蓮囊?guī)程列表中下載到當(dāng)前狀態(tài)，形成當(dāng)前規(guī)程，以實(shí)現(xiàn)當(dāng)前的實(shí)時(shí)控制.形象的圖形和標(biāo)準(zhǔn)曲線的顯示?？蓪?duì)各溫度點(diǎn)進(jìn)行報(bào)警設(shè)定以實(shí)時(shí)提醒操作人員溫度是否超標(biāo)。也可查詢以往的報(bào)警記錄。B、系統(tǒng)主要畫面如下：六、主要設(shè)備簡(jiǎn)介1紅外測(cè)溫儀l 溫度測(cè)量范圍寬:1203300（分段）;l 短波長(zhǎng)，最適合測(cè)量120以上的金屬物表面溫度；l 模擬420 mA輸出;l 數(shù)字通信模式可選：RS232或RS485最大57.6kBd(內(nèi)置）或Profibus（外置)；l 堅(jiān)固（IP65)的鋁鑄件外殼有利于儀器工作在惡劣的工業(yè)環(huán)境中;l 光纖探頭適用于高達(dá)250的環(huán)境而無(wú)須冷卻(選件）；l 特別適合測(cè)量小目標(biāo)、快速運(yùn)動(dòng)的物體;l 吹掃氣源壓力：0.10.2Mpa2數(shù)據(jù)采集器l PCI總線l 2K字FIFO緩沖區(qū)，PCI1602F可升至8K字l 單通道/多通道采樣速率可達(dá)200K/100KHzl 3種靈活的外部觸發(fā)模式：后觸發(fā)（post-triger),前觸發(fā)（pre-triger），