[发明专利]钢板冷却控制模拟方法

说明书

本申请是申请日为2007年3月27日，申请号为200710038523.5，名称为“钢板冷却控制模拟系统及方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于轧后钢板冷却过程仿真及自动控制技术领域，具体地说，涉及钢板冷却控制模拟系统及方法。

背景技术

轧后高温钢板的在线加速冷却过程，已经广泛应用于高强度、高韧性、可焊接性良好厚板生产过程。钢板的控制冷却是通过对钢板组织的控制，大大降低合金的投入，节省后处理工序，从而达到节省成本、提高经济效益的目的。

随着控轧控冷(TMCP)技术的发展，对冷却控制值设定的速度要求越来越高，物理-数学模型计算的速度是否满足要求、交叉轧制冷却的启动点调整到何处合适、以及新的学习算法是否起到优化的效果等等，都是对现有系统进行改进或调整过程中必须解决的问题。但是，上述任何一项的改进都需要对上、下位机系统有全面的掌握、对接口有充分了解，大的工艺改进还将涉及到系统结构的变化，这些都会给产线的调试带来风险，甚至可能带来一定的损失。

虽然目前也有许多层流冷却仿真的论文发表，但基本都是基于具体算法或某一个过程的研究，仿真软件包没有传感器与控制器等信号的交换，都是在许多假设前提下得到的仿真结果，只能在一定程度上进行算法评价，很难实现通用控制技术的工程化研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钢板冷却控制模拟系统及方法，能够方便地模拟出轧后钢板冷却过程。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种钢板冷却控制模拟系统，包括通过数据总线连接的过程控制装置和冷却设备模拟装置；所述冷却设备模拟装置包括：传动装置，其上固定有一钢条；模拟温度测量的巡检显示仪；电动电位器，接收来自过程控制装置的接通信号后转动，并将电动电位器的位置信息传送到过程控制装置；光电开关和位置指示灯，所述光电开关设在钢条的运行路径上；过程控制装置接收来自光电开关测到的钢条位置信息，并发送控制信号给位置指示灯。

所述过程控制装置包括：PLC；监控模块和过程控制模块，与PLC通过网络连接；工控机，具有模数转换端和数模转换端，其中的模数转换端连接巡检显示仪，数模转换端连接光电开关。

所述冷却设备模拟装置包括：模拟上、下冷却水区域的排灯；上、下冷却水打开的组数和位置信号通过PLC传送到排灯指定的位置上，灯的亮/灭状态传送到PLC。

所述上冷却水区域的排灯和下冷却水区域的排灯分别是并联的19组方灯。

每组方灯的个数为2个或者3个。

所述冷却设备模拟装置包括侧喷状态指示灯，过程控制模块通过PLC将灯的亮/灭信号传送给侧喷状态指示灯。

所述冷却设备模拟装置包括模拟上下流量开关阀的开关，该开关信号通过PLC传送到过程控制模块。

所述传动装置包括变频电机和由该电机带动的皮带轮，所述变频电机与PLC相连。

相应地，一种钢板冷却控制模拟方法，包括如下步骤：过程控制模块将优化设定计算的控制量通过TCP/IP网络下发到PLC的数据接收模块；PLC的数据收集模块将控制信号和实测数据通过TCP/IP网络上传给过程控制模块；PLC通过与冷却设备模拟装置的开关信号、模拟钢板运动的变频电机、位置检测仪表及电动调节开关、模拟温度测量仪表的连接，对模拟冷却钢板的位置进行跟踪；PLC根据钢板位置信号启动优化设定模型的计算功能，接收过程控制模块的设定控制量，完成为模拟流量设备、开关、模拟边部遮蔽的设定调节，并根据实际调节阀的响应时间，设计模拟调节时间，模拟实际设备响应状态，从而确定最佳控制点位置；PID控制器对模拟流量调节阀和变频电机速度实现闭环控制；PLC通过接收工控机计算得到的虚拟钢板的在到达模拟冷却线不同位置的温度，上传给过程控制模块，过程控制模块完成设定控制量的重新优化后再次发送给PLC，PLC实现在线的优化控制。

PLC将过程控制模块设定的速度信号传送给变频电机，变频电机驱动皮带轮带动钢条运动。

当钢条头部运动到光电开关检测点处，光电开关将钢条位置信息传送给PLC，PLC根据钢条位置信息控制位置指示灯的亮、灭。

工控机利用热传导方程通过二维有限元计算钢板各点的温度值，以500ms为周期通过D/A卡传送到巡检显示仪表上，巡检显示仪表的温度值定周期地传送到PLC，作为冷却区入口和出口的温度实测数据。