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带钢冷连轧计算机过程控制设定模型 讲解人 钟春生 主要讲解内容 一 系统的结构与功能 二 过程设定模型 1 概述 2 压下分配方式 3 负荷分配的优化 4 厚度设定模型 5 模型的自适应与自学习 三 冷连轧过程基本方程 四 Hoogoven冷连轧过程模型的设定思路 五 几点建议 一 冷连轧计算机控制系统结构与功能 由于对冷轧薄板的质量要求严、对生产安全、生产效率和劳动条件的要求也在不断提高。因此计算机控制系统已成为冷连轧不可缺少的组成部分。随着液压控制系统的广泛应用（液压压下、液压弯辊、液压窜辊机构），以及人们对变形区形状变化规律的研究和认识的深入，对冷连轧机控制系统已要求“两高” ： （1）高速控制 除了一些顺序逻辑控制可以采用通用的可编程控制器（PLC)外，大部分功能要求实现高速控制，控制周期1~10ms，为此需要大量采用HPC（高性能控制器） ，HPC为多CPU控制器。 （2）高速通讯 由于多个控制功能（例如厚度控制、张力控制、板形控制）最终都作用到变形区，因此存在较强的功能间耦合，需要互相传递补偿信息。数据更新速度要求为1~2ms. 这个“两高”的特点决定了冷连轧控制系统应是“快速”分布式计算机控制系统。目前，能为冷连轧机提供计算机控制系统的仅有6~7家大电气公司，如：美国GE、西门子SIROLL、法国ALSTOM、日本日立和三菱以及瑞典的ABB公司。他们提供的系统，从系统的拓扑结构上看，可归纳为“区域控制器群结构”和“超高速网结构”两类。下面举两个例子： 属于“区域控制器群结构”的有美国GE的INNOVATION和西门子SIROLL系统,如图1所示： 系统由L1（一级）基础自动化级，L2（二级）过程自动化级及L3（三级）生产控制级构成。基础自动化级内采用区内高速网后分为两层，上层为区域主管及用于质量控制的HPC（如厚度控制、板形控制），下层则为主传动数字控制器和机架控制器（SC）。机架控制器实际上即为各种液压机构的液压数字控制器（液压APC）。 属于“超高速网结构”的有日立、三菱系统。见图2所示： 计算机控制系统的主要功能 钢卷跟踪 辊缝设定 速度设定 张力设定 动态变规格 弯辊、窜辊及冷却水设定 速度控制 张力控制 厚度控制 板形控制 成品表面质量监控 轧机运行控制 现在正在应用的控制系统由于设备条件的限制，不一定这些控制功能都具备。如果不是全连续机组或酸洗-轧机联合机组就不用动态变规格功能；没有安装板形仪和凸度仪就不用板形控制。 二.设定模型 1 概述 通过若干数学模型对冷连轧各机构进行设定值计算是冷连轧计算机控制(过程自动化级)的主要任务。 为了实现正确的设定计算，过程计算机需设有钢卷跟踪、数据采集与处理、模型自适应和自学习等项功能。 图3给出了与设定计算有关的功能。 图4给出了围绕轧机设定在过程自动化级及基础自动化级所应设置的应用软件及相应的控制功能。前已提到过程自动化级有一批程序为设定模型服务，包括初始数据输入，钢卷的数据跟踪，数据采集和处理，模型的自适应以及自学习。 前面所说的钢卷原始数据由生产控制级产生或由过程级的人机界面输入，一般可存放近200个钢卷的记录数据，有钢卷跟踪程序保证数据记录对号入座； 计算机还存储有各种钢卷的材料数据：钢种、原料厚度、成品厚度等； 轧辊数据记录：记录着各机架上下工作辊与支撑辊的辊径、工作辊的原始辊型、末架轧辊的粗糙度等级； 有几千个自学习数据记录； 轧机数据包括：轧机纵横向的刚度，弯辊系统的刚度以及设备能力的极限值（最大允许的轧制力、轧制力矩、功率以及速度锥等）。 摩擦系数计算的相关参数 ； 轧制力及前滑模型所用系数的表格； 还有轧制规范的数据记录等。 *通过统计分析找出相应规律来减少轧制规范数据的数量，采用某些插值计算公式可能是今后应努力的方向。 2.压下分配方式 目前常用的有两大类：绝对方式类和相对方式类。采用不同的方式计算压下参数的式子是不同的。 3.负荷分配的优化 （1）从‘等功率裕量’观点出发 其目标函数为： 式中 （2）从等