二级控制系统

1、概述

L2过程控制系统主要功能是通过跟踪及事件系统,触发模型设定及自学习，将设定数据下放到PLC，为轧线设备提供精确的设定数据；并对轧线数据进行在线记录,提供各类报表,为生产管理或L3系统提供数据。

 

2、系统功能描述

过程控制系统包括如下功能模块：

● 初始数据输入（PDI）  ● 跟踪,时序数采系统   ● 数据通讯   ● 数据记录及报表系统   ● 人机界面（HMI）

● 通用软件   ● 模拟轧钢     ● 节奏控制     ● 模型系统

 

2.1 初始数据的输入(PDI)

PDI主要功能是完成生产计划的录入，编排及管理。

 

 

图：WEB引擎构架

 

图：PDI页面示例

2.2跟踪及时序系统

2.2.1跟踪系统

跟踪的目的是确定轧件 (板坯、带钢、钢卷) 在生产线上的实际位置和有关状况，以便在规定的时间启动有关应用程序，完成过程控制的其他功能。

跟踪从加热炉上料开始，到卷取卸卷完成结束。根据区域，分为炉前、炉内和轧线跟踪。

当板坯到达上料辊道之后，操作员根据轧制计划通过操作站核对板坯，必要时，可变更炉号、炉列号，实行强制核对。

从板坯放到上料辊道上开始，到加热炉炉前辊道对中，为加热炉入口跟踪范围。辊道的自动运转顺序控制由L1进行，L2仅传送炉号、炉列号。

2.2.2时序系统

时序系统主要完成轧线事件触发,数据采集,数据下放等功能;

根据不同的事件时刻,将时序系统进行分类:FCESEQ、RMSEQ、FMSEQCTCSEQ、DCSEQ；

事件触发按照功能代码标志,采用邮箱,公共事件标志等方式,触发模型,数据采集,日志记录等进程；

数据采集以20HZ记录轧线数据,经过事件触发,对采集数据进行详细的分析处理(多种处理方式),为模型设定和自学习提供准确的数据;同时,在线记录功能会将轧线所有的过程数据以文件形式保存。

 

 

图: 时序系统流程图

2.3 数据通讯

过程控制系统与PLC、HMI及其他相关设备通讯均采用以太网通讯，通过标准TCP/IP协议完成，主要包括如下模块：

● 模型服务器之间的通讯

● 与数据库服务器通讯

● 与HMI服务器的通讯

● 与PLC的通讯

● 与L3 MES通讯

● 与加热炉过程控制系统通讯

● 与轧辊间通讯

● 与编程器通讯

 

2.4 数据记录及报表系统

过程控制系统数据记录包括两部分：记录文件、数据库。

为保证应用程序间的数据高效地、无互锁地流通，过程控制系统使用了大量的公共内存区。公共区是指通过系统函数，生成的全局共享内存，这些内存地址固定，系统其他进程不会占用该地址。这些公共内存区的数据通常分为三类：轧线数据、成品数据和轧件数据，主要为程序间通讯使用。

过程控制系统在轧制结束后，会将公共区数据分别写入记录文件及数据库。记录文件主要驻留在磁盘中，可通过系统工具进行查询。数据库文件可通过数据库工具或我方的WEB服务器进行查询。

过程控制系统为用户提供工程报表，质量分类报表，生产统计报表等各类报表，报表可通过系统下的工具和IE浏览器分别查询。

 

2.4.1工程报表

工程报表主要以轧件为查询方式，显示与模型相关的设定及实测数据。根据轧线模型分类，主要包括粗轧工程报表、热卷箱工程报表、精轧工程报表、CTC工程报表、卷取工程报表。

 

2.4.2质量分类报表

本系统的质量统计报表系统以数据库，二级跟踪系统，PDA为依托，以网页为表现形式，集质量统计报表查询和浏览功能于一身，结合PDA曲线，图文并茂的反映了板坯的各项质量统计指标。与传统的大量纸质报表相比，本系统结合PDA曲线反映带钢全长实际轧制曲线，操作更简单，信息更全面，方式更多样，适合热轧电气，工艺及销售等各方使用。本系统用三种方式，只需要两个简单的操作，就可以轻松快速搜索并查看到相应的质量总计报表、精轧宽度报表、精轧厚度报表、精轧平直度报表、精轧凸度报表和精轧温度报表，卷取温度报表等报表信息。

 

 

图: 质量报表构架图

质量分类报表系统包括如下软件模块：

● BKPDA软件

BKPDA 是一款功能强大的数据记录、存储、分析软件，包含了数据记录软件、在线监视软件、离线分析软件等，既能在线查看实时数据，又能离线分析数据。并具有严格的用户访问权限机制和高效的多任务模式，最高采样精度可达1ms，采用服务器客户端模式，以太网内任何客户机都能连接到服务器查看实时和历史数据。

● BKQDS软件

质量分类程序运行在质量分类服务器，基于BKPDA的支持，对PDA服务器采集到的过程数据进行分析并统计质量指标、绘制质量指标曲线并保存在数据库中，通过Web访问的方式查看质量分类报表和指标曲线。

 

 

● 二级跟踪系统

过程跟踪系统一般在二级服务器下运行，将每块钢的轧制来料，成品及过程数据保存至数据库中，以便BKQUA系统调用。

● BKQUA软件

BKQUA软件系统需要安装ORACLE10G数据库，IIS服务器，PHP及ASP语言，FLASH播放器；采用服务器浏览器模式，通过网页访问质量分类报表。

● BKEXP软件

BKEXP软件系统通过PHP后台函数，将质量分类报表根据用户订制需求，导出到EXCEL中进行保存、打印、查询。

 

2.4.3生产统计报表

    过程控制系统为用户提供班报、日报、月报、年报等各类生产统计报表形式，通过文字、FLASH工具，以各类图表形式显示给用户，并可以通过BKEXP软件，导出至EXCEL中进行保存，打印等。

 

2.5人机界面 (HMI)

L2的人机界面目前一般与L1的HMI在硬件上合成一个HMI系统，但各操作台设有L2专用画面。HMI设备安装在各个操作室和计算机室的PC机。CRT画面分成显示画面和输入画面两种类型 。操作人员通过显示画面了解过程控制的有关信息。操作人员通过输入画面和键盘向计算机输入必要的数据和命令。画面的种类和格式在详细设计阶段确定。

 

图: L2 HMI示意图

HMI系统详细信息参见L1 HMI系统。

 

2.6通用软件

为了保证用户对系统进行更好的编程、维护、管理，二级过程系统提供丰富的通用软件，保证系统的正常运转。

 

2.7模拟轧钢

过程控制系统提供两类不同的模拟轧钢系统。

第一是系统状态为模轧状态下的模拟轧钢。该模轧系统只在L2内部系统进行，不与L1系统进行通讯，主要测试二级系统的跟踪、时序、模型设定。该模轧主要用于离线测试二级系统程序。

第二是系统状态下为在线状态下的模拟轧钢。该模拟轧钢系统是在与L1在线通讯的情况下，通过L1发送请求，采用下一块将要出炉的板坯数据进行模拟轧制，二级所有的跟踪、时序、模型均正常运行，L1所有设备均按照轧制过程正常模拟的过程。该模轧方式主要用于正常生产时。

 

2.8节奏控制

轧制节奏的主要任务是实现全线物流的最佳化，用于最大化的提升产量，其为板坯从几个加热炉之一出坯提供操作指导。目的是在精轧机获得期望的轧制时间，同时避免下游轧机板坯的碰撞。

轧机节奏计算期望的下块出炉板坯的出炉时间，与模型预测结合，测得的下游轧机当前压下的过程时间。这些计算在一些重要的过程点反复计算，总是在分析主要的延误条件、设备有效性和加热要求。

根据预测的轧制时间、精轧期望的轧制时间、和预测的延迟，针对下块将要轧制的板坯，轧制节奏计算一个预测的加热炉出坯时间。在出炉时间生成之前，出炉延误可以被修改。出炉延误的修改是基于实际的轧制和传送时间、轧机延误、操作工的操作。