二冷動(dòng)態(tài)配水?dāng)?shù)據(jù)優(yōu)化

耿建文

（太原鋼鐵集團(tuán)不銹鋼股份有限公司，山西太原 030003）

1 二冷水系統(tǒng)簡介

太鋼煉鋼一廠立式板坯連鑄機(jī)在改造前，只具備基礎(chǔ)自動(dòng)化（L1）功能，按照系統(tǒng)設(shè)定的固定水表完成噴淋冷卻水系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)二冷段不同區(qū)域水量的自動(dòng)調(diào)節(jié)。由于受輸入固定水表的限制，鑄坯表面及內(nèi)部存在著一定的質(zhì)量缺陷。為了改善鑄坯質(zhì)量，對(duì)現(xiàn)有二冷水系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造，引進(jìn)奧鋼聯(lián)二級(jí)系統(tǒng)模型“DYNACS SECONDARY COOLING SYSTEM MODULE”（動(dòng)態(tài)二冷水模型），如圖1所示。

圖1 Dynacs動(dòng)態(tài)配水模型流程圖

L1、L2自動(dòng)化系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)采用以下方式進(jìn)行通訊。

2 系統(tǒng)配置

L1自動(dòng)化系統(tǒng)與L2自動(dòng)化系統(tǒng)之間通過光纖交換機(jī)模塊OSM模塊進(jìn)行鏈接，采用工業(yè)100M以太網(wǎng)進(jìn)行通訊，協(xié)議采用TCP/IP。

L2系統(tǒng)采用C/S模式，服務(wù)器上安裝 Oracle9i數(shù)據(jù)庫軟件作為后臺(tái)數(shù)據(jù)庫，客戶機(jī)利用VB軟件開發(fā)了DYNACS動(dòng)態(tài)配水HMI。通過OPC（OLE對(duì)象鏈接和嵌入過程控制）方式進(jìn)行對(duì)L1數(shù)據(jù)的讀寫。

L1系統(tǒng)利用INTOUCH組態(tài)軟件開發(fā)了L1配水HMI，通過OPC方式進(jìn)行對(duì)L2數(shù)據(jù)的讀寫。

3 信息交換

兩級(jí)系統(tǒng)根據(jù)OPC標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行數(shù)據(jù)通訊，L1作為發(fā)送器主導(dǎo)裝置時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)流從L1→L2，L1系統(tǒng)將生產(chǎn)過程的實(shí)際檢測值發(fā)送至L2控制系統(tǒng);L2作為發(fā)送器主導(dǎo)裝置時(shí)，數(shù)據(jù)流從L2→L1，L2系統(tǒng)將計(jì)算后的設(shè)定值發(fā)送至一級(jí)控制系統(tǒng)。在L1、L2之間通訊的數(shù)據(jù)，依照事件觸發(fā)方式進(jìn)行循環(huán)通訊，即當(dāng)數(shù)據(jù)改變時(shí)，觸發(fā)數(shù)據(jù)交換。在L1計(jì)算機(jī)和L2系統(tǒng)之間主要使用以下數(shù)據(jù)類型交換信息:

表1 數(shù)據(jù)類型交換信息表

L1→L2主要的通訊數(shù)據(jù)為:

表2 L1→L2主要傳輸數(shù)據(jù)

L2→L1主要的通訊數(shù)據(jù)為:

表3 L2→L1主要傳輸數(shù)據(jù)

4 L1、L2級(jí)系統(tǒng)切換

4.1 Watchdog的使用

Watchdog作為“看門狗”來使用，用于實(shí)時(shí)檢查L1控制系統(tǒng)與L2計(jì)算機(jī)之間的通訊狀態(tài)。在兩級(jí)計(jì)算機(jī)程序中，將其作為一個(gè)計(jì)數(shù)器使用，循環(huán)增加。接收端計(jì)算機(jī)根據(jù)這一數(shù)據(jù)的變化情況來判斷通訊狀態(tài)。通訊正常時(shí)，在一定的時(shí)間間隔內(nèi)（5秒）所讀數(shù)據(jù)不相等，如果數(shù)據(jù)相等，則說明通訊故障，需要切換到一級(jí)控制。此外，Watchdog可以儲(chǔ)存值-1，表示“看門狗”無效。

4.2 系統(tǒng)切換過程

（1）Watchdog的有效使用，確保了L1、L2系統(tǒng)之間的正常切換。在連鑄生產(chǎn)過程中，L1、L2通訊正常時(shí)（Watchdog不提示故障），可由人工從一級(jí)切換到二級(jí)控制模式，由二級(jí)動(dòng)態(tài)配水模型下達(dá)二冷水流量設(shè)定控制。如果二級(jí)計(jì)算機(jī)故障或與一級(jí)計(jì)算機(jī)通訊故障，且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)（10秒）通訊無法恢復(fù)正常，Watchdog將提示故障報(bào)警，系統(tǒng)將從二級(jí)系統(tǒng)自動(dòng)切換到一級(jí)控制模式，由一級(jí)水表完成流量控制。在二級(jí)計(jì)算機(jī)處于故障狀態(tài)時(shí)，為了防止誤操作，切換操作按鈕將被設(shè)定為“禁止操作”。

（2）在L2系統(tǒng)中Watchdog除檢測通訊狀態(tài)外，二級(jí)系統(tǒng)還對(duì)L2冷卻水流量設(shè)定值的有效性，以及一級(jí)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行判斷，如果其中有一項(xiàng)不正常時(shí)，Watchdog亦將提示故障，并自動(dòng)切換至一級(jí)控制。

（3）為了保證L2系統(tǒng)計(jì)算值的準(zhǔn)確性，在一級(jí)系統(tǒng)中，對(duì)所采集的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)需要進(jìn)行過濾處理。尤其是鋼水在線測溫、鋼水重量等數(shù)據(jù)，由于傳感器或檢測方法變化的原因，所檢測數(shù)據(jù)不能真實(shí)反映生產(chǎn)過程狀態(tài)，一級(jí)系統(tǒng)將過濾掉無效的測量值，向二級(jí)傳輸有效的測量值。例如:當(dāng)鋼水測量溫度＜1 200℃時(shí)，溫度通訊數(shù)據(jù)不進(jìn)行更新，而將上一時(shí)刻數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉?jí)系統(tǒng)。

5 系統(tǒng)控制流程

（1）L1、L2級(jí)通訊正常時(shí)，L2系統(tǒng)根據(jù)過程參數(shù)進(jìn)行二冷水流量設(shè)定并送入L1，L1系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)器輸出控制量對(duì)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行開度控制。調(diào)節(jié)閥輸出反饋信號(hào)給L2系統(tǒng)，L2系統(tǒng)根據(jù)反饋信號(hào)等過程參數(shù)改變流量設(shè)定，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)二冷水進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。

（2）L1、L2級(jí)通訊系統(tǒng)故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)為L1，由L1選擇冷卻水表，對(duì)二冷水流量進(jìn)行控制。

（3）在手動(dòng)方式下，操作員可通過操作臺(tái)上的手操器對(duì)流量進(jìn)行控制。

圖2 動(dòng)態(tài)二冷水系統(tǒng)控制流程圖

6 操作運(yùn)行

（1）一級(jí)工作模式打到澆鑄位后，通訊正常，需手動(dòng)將控制模式轉(zhuǎn)換為二級(jí)，二級(jí)控制水量顯示設(shè)定值，二級(jí)出現(xiàn)故障后，可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為1級(jí)運(yùn)行模式，由1級(jí)水表進(jìn)行配水。

（2）起步后，二級(jí)畫面顯示動(dòng)態(tài)配水曲線圖，水量自動(dòng)跟蹤。

（3）中包開澆后觀察二冷水足輥寬、窄面、一級(jí)是否有流量顯示，若切斷閥運(yùn)行正常但是沒有流量，可通過手操器送水，或在配水室打開旁通管道送水。

（4）整個(gè)澆鋼過程，注意觀察二級(jí)控制運(yùn)行情況，水量是否跟蹤，二冷各段切斷閥能否自動(dòng)打開。

7 結(jié)束語

動(dòng)態(tài)二冷水系統(tǒng)投入運(yùn)行后，對(duì)鑄坯的冷卻達(dá)到了預(yù)期效果，提高了鑄坯的表面和內(nèi)部質(zhì)量，并且運(yùn)行穩(wěn)定，為連鑄機(jī)的正常生產(chǎn)提供了保證。