薄板坯连铸连轧计算机智能控制方法技术

本发明专利技术公开了一种薄板坯连铸连轧计算机智能控制方法，包括以下步骤：（１）建立具有任务管理、过程控制及单元控制的计算机网络系统，对订单需求、生产情况、产量、交货期的数据进行记录和分析，建立知识库，并通过自学习方式对知识库进行更新，指导以后的优化调度策略；（２）开发ＷｉｎＣＣ人机界面，实现人机协调控制功能，保证轧制控制系统运行监控的灵活可靠性；（３）利用轧制生产线历史生产参数得到系统的黑箱模型，并结合传统轧制力模型和弹跳力方程，建立起生产系统混合模型，描述系统动态连续特性和离散特性。本发明专利技术先进的ＷｉｎＣＣ人机交互软件界面，轧制板坯厚度误差从±５０μｍ降到了±２０μｍ以下，薄规格板材比例从３０％提高到了６１％。

Computer intelligent control method for thin slab continuous casting and rolling

The invention discloses a computer CSP intelligent control method, which comprises the following steps: (1) establish a task management, process control and control unit of the computer network system, on the orders of demand, production, production and delivery of data recording and analysis, the establishment of knowledge base, and through self-learning mode the knowledge base is updated, optimal scheduling strategy to guide the future; (2) the development of WinCC interface, realize the man-machine coordination control function, to ensure the reliability of flexible operation monitoring rolling control system; (3) the use of rolling production line production parameters of history model of black box systems, combined with the traditional model of rolling force and spring force equation establish a production system, mixed model, dynamic characteristics of the system describe continuous and discrete characteristics. The invention has advanced WinCC man-machine interactive software interface, and the thickness error of the rolling slab falls from + 50 to m + 20 m, and the proportion of the thin specification plate is increased from 30% to 61%.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于热轧带钢生产
，特别涉及一种薄板坯连铸连轧计算机 智能控制方法。技术背景薄板坯连铸连轧工艺已在我国各钢厂广泛应用，该技术的出现及其成功投 入生产领域的实践表明该工艺具有大幅度缩短生产周期、节约能源、提高钢水 收得率、降低生产成本、提高产品质量等一系列的优点，得到了国内冶金界的 广泛重视。但由于该生产流程的各工序连接"刚性"强，工艺复杂以及生产实 践经验缺乏，研究人员一般主要关注设备和工艺，而生产的组织管理和过程控 制方面研究比较少。连铸连轧生产线由于系统部件多流程复杂、系统参数多而且各参数之间互 相影响、系统外部干扰因素也很多。现存的系统模型都是在大量的假定和参数 省略的基础上建立起来的，模型精度不高，也使得建立在这些模型基础上的板 形板厚控制算法精度不高。例如某钢铁厂利用旧的控制系统生产的薄规格带钢 厚度误差为土50;/m，薄规格带钢产品比例仅为30%。带钢热连轧中，由于张力等因素引起板厚和板形的控制之间存在耦合，传 统的单一变量的闭环板厚控制和板形控制不能同时取得比较高的控制精度。因 此需要一种多变量解耦控制算法，消除各变量之间的耦合，提高板形板厚控制 精度。现阶段，连铸连轧中的生产过程管理和调度多依靠经验，整个生产过程没有得到优化，从而影响了整个生产流程的调度的合理性。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在模型不精确，受外部干扰较大、抗干扰能力弱， 不能板厚板形控制精度要求等问题，提供一种薄板坯连铸连轧计算机智能控制 方法。本专利技术可以通过以下技术方案予以实现一种薄板坯连铸连轧计算机智能 控制方法，包括以下步骤(1)建立具有任务管理、过程控制及单元控制的计算机网络系统，对订 单需求、生产情况、产量、交货期的数据进行记录和分析，建立知识库，并通 过自学习方式对知识库进行更新，指导以后的优化调度策略；(2) 开发WinCC人机界面，实现人机协调控制功能，保证轧制控制系统 运行监控的灵活可靠性；(3) 利用轧制生产线历史生产参数得到系统的黑箱模型，并结合传统轧 制力模型和弹跳力方程，建立起生产系统混合模型，描述系统动态连续特性和 离散特性，作为连轧过程板形板厚控制算法的基础；(4) 针对热连轧过程中的多变量耦合，在混合模型的基础上，开发了多 变量解耦算法，设计出解耦补偿控制器，实现板形控制和板厚控制之间的解耦;(5) 采用人工免疫优化算法，对连铸轧制生产过程进行调度。 在上述方法中，步骤(1)所述的计算机网络系统包括一、二、三级网络系统， 一级网络系统和二级网络系统通过以太网连接，二级网络系统和三级网 络系统通过工业以太网连接； 一级网络系统由精轧工业控制计算机、轧后冷却 工业控制计算机、带钢巻取工业控制计算机、精整工业控制计算机构成，用于完成带钢精轧过程、冷却过程、巻取和精整过程的预设数据和控制数据的计算、控制指令的输出；二级网络系统由CSP过程控制计算机、多变量解耦轧机过 程控制计算机、冷却过程控制计算机、WinCC监控计算机构成，用于完成CSP 流程控制、多变量解耦模型的设定计算、CSP生产线状态的检测控制；三级网 络系统由专家系统免疫优化生产管理调度计算机、生产计划制定计算机、产品 质量管理计算机构成，用于根据订单制定生产计划、进行生产管理的调度优化 和对产品质量进行管理。步骤(3)所述的生产系统混合模型由轧制负荷分配模型、轧制力模型、 张力模型、弹跳模型、温降模型、驱动电机模型、压下装置模型构成，用于完 成薄板坯连铸连轧生产过程中模型参数和预设控制数据的计算和设定。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点本专利技术先进的WinCC人机交互 软件代替了老旧的COROS人机界面，人机交互过程更加直观简单，操作更加方 便，也更易于升级。提高了连轧生产过程的模型设定的精度，对生产过程中板厚控制和板形控制之间的耦合进行了有效解耦，提高轧制过程板厚控制精度， 轧制板坯厚度误差从土5(^m降到了土20/^以下，薄规格板材比例从30%提高到了 61%。附图说明图1是本专利技术的计算机网络结构图； 图2是本专利技术的系统模型示意图； 图3是本专利技术的多变量解耦算法框图。具体实施方式本专利技术的，包括以下步骤-(1)建立具有任务管理、过程控制及单元控制的计算机网络系统，对订 单需求、生产情况、产量、交货期的数据进行记录和分析，建立知识库，并通过自学习方式对知识库进行更新，指导以后的优化调度策略；(2) 开发WinCC人机界面，实现人机协调控制功能，保证轧制控制系统 运行监控的灵活可靠性；(3) 利用轧制生产线历史生产参数得到系统的黑箱模型，并结合传统轧 制力模型和弹跳力方程等，建立起生产系统混合模型，描述系统动态连续特性 和离散特性，作为连轧过程板形板厚控制算法的基础；(4) 针对热连轧过程中的多变量耦合，在混合模型的基础上，开发了多 变量解耦算法，设计出解耦补偿控制器，实现板形控制和板厚控制之间的解耦;(5) 采用人工免疫优化算法，对连铸轧制生产过程进行调度。如图l所示，本专利技术的计算机网络系统包括一、二、三级网络系统， 一级 网络系统和二级网络系统通过以太网连接，二级网络系统和三级网络系统通过 工业以太网连接； 一级网络系统由精轧工业控制计算机、轧后冷却工业控制计 算机、带钢巻取工业控制计算机、精整工业控制计算机构成，用于完成带钢精 轧过程、冷却过程、巻取和精整过程的预设数据和控制数据的计算、控制指令 的输出；二级网络系统由CSP过程控制计算机、多变量解耦轧机过程控制计 算机、冷却过程控制计算机、WinCC监控计算机构成，用于完成CSP流程控 制、多变量解耦模型的设定计算、CSP生产线状态的检测控制；三级网络系统 由专家系统免疫优化生产管理调度计算机、生产计划制定计算机、产品质量管 理计算机构成，用于根据订单制定生产计划、进行生产管理的调度优化和对产 品质量进行管理。本专利技术的WinCC监控系统平台主要包括(1) 板坯实时轧制数据的显示显示板坯来料厚度、宽度、温度，出口 厚度、宽度、温度，轧制速度、轧制力等;(2) 活套控制器的监控监视控制活套支撑器高度、角度，张力等；(3) 润滑系统的监控润滑剂油层厚度、摩根油和稀油系统参数等的监控；(4) 各电机系统的监控对主驱动电机、支撑辊驱动电机、辊道电机组 等电流、电压、温度等参数进行监视控制。如图2所示，本专利技术的生产系统混合模型由轧制负荷分配模型、轧制力模 型、张力模型、弹跳模型、温降模型、驱动电机模型、压下装置模型构成。轧 制负荷分配模型根据轧制板厚板形目标和各轧机的工作参数对各轧机中的带 钢压下率等进行分配，该模型的输出是其余模型计算的基础。张力模型和温降 模型的计算结果作为轧制力计算的参数输入，轧制力模型的输入作为系统设定 轧制力值，同时也是弹跳模型计算的输出参数，弹跳模型的输出辊缝值作为系 统设定值输出。如图3所示，本专利技术的多变量解耦算法框图如下系统的输入参数是设定 的板形板厚参数，通过板形闭环控制器和板厚闭环控制器，产生控制信号，因 为板形板厚控制间的互相耦合而影响控制精度，所以需要通过全解耦控制器即 解耦补偿控制器1和解耦补偿控制器2得到解耦控制信号，得到的解耦控制信 号作为板形模型和板厚模型的输入信号。板坯来料厚度、温度波动为不可控扰 动参数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄板坯连铸连轧计算机智能控制方法，其特征在于包括以下步骤：　（１）建立具有任务管理、过程控制及单元控制的计算机网络系统，对订单需求、生产情况、产量、交货期的数据进行记录和分析，建立知识库，并通过自学习方式对知识库进行更新，指导以后的优化调度策略；　（２）开发ＷｉｎＣＣ人机界面，实现人机协调控制功能；　（３）利用轧制生产线历史生产参数得到系统的黑箱模型，并结合传统轧制力模型和弹跳力方程，建立起生产系统混合模型，描述系统动态连续特性和离散特性，作为连轧过程板形板厚控制算法的基础；　（４）针对热连轧过程中的多变量耦合，在混合模型的基础上，开发了多变量解耦算法，设计出解耦补偿控制器，实现板形控制和板厚控制之间的解耦：　（５）采用人工免疫优化算法，对连铸轧制生产过程进行调度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗飞，许玉格，孙平，陈治明，赵少华，黄东，冯炳枢，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]