[发明专利]一种基于PLC的钢板温度在线预测方法

说明书

技术领域

本发明属于轧制领域，具体涉及一种基于PLC的钢板温度在线预测方法。

背景技术

随着先进的计算机和控制技术在轧制中的广泛应用，用户对产品的尺寸、质量和性能等要求越来越严格；对于钢板的轧制来说，钢板温度的控制至关重要，温度决定了金属的变形抗力，是轧制力、力矩、功率等力学参数的敏感影响因素，影响到成品的厚度精度、板形和表面状态等外形质量；同时温度也是钢板再结晶、相变、析出等微观组织变化的重要条件，钢板温度的控制精度决定了轧后产品的组织和性能；

轧制过程中钢板工艺规程的制定与温度制度密切相关，生产过程中生产线上每块钢板的温度的变化是轧制节奏的控制和力能模型精确计算具的重要基础；目前生产环境下对于钢板温度的处理和计算的方法具有如下缺点：

(1)通过测温仪测量钢板温度。

现场安装的测温仪仅能测量到钢板在某个位置的表面温度，而且由于热轧钢板表面氧化铁皮和表面残余冷却水的原因，特别是在轧机附近钢板温度的测量值变化剧烈，测量结果并不能代表实际钢板温度，无法为模型计算提供精确温度数据；

(2)在计算机中使用模型计算温度。

目前的计算机中常采用的非实时操作系统，温度模型的计算周期长，无法实现高速计算，计算精度无法保证；此外，计算机温度模型所需的大量数据均来自于生产现场，计算机需要与生产控制PLC进行大量的数据通讯，消耗系统资源。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种基于PLC的钢板温度在线预测方法，以达到提高钢板生产全过程的温度预测的计算速度、精度和响应速度的目的。

一种基于PLC的钢板温度在线预测方法，包括以下步骤：

步骤1、建立生产过程中钢板的跟踪队列，并在跟踪队列中对钢板的头部位置、长度、厚度和温度分布进行实时更新；

步骤2、采用建立差分温度模型的方式描述钢板沿厚度方向的温度分布情况；

步骤3、根据钢板的换热方式，基于PLC对钢板的温度进行在线预测，并在跟踪队列中更新温度数据。

步骤2所述的差分温度模型，具体如下：

从钢板1/2厚度处向钢板上表面，沿厚度方向离散划分若干个节点，并建立差分温度模型；所述的差分温度模型，包括边界节点随时间变化的差分温度模型和内部节点岁时间变化的差分温度模型；

边界节点随时间变化的差分温度模型，公式如下：

TNk+1=(1-2f-2Bif)TNk+2fTN-1k+2fBi---(1)]]>

其中，B_i＝hΔy/K，h表示为钢板表面与外界的换热系数，K为导热系数；Δy表示厚度方向相邻节点的距离；表示k时刻边界节点N的温度，表示k时刻边界节点N-1的温度，表示k+1时刻边界节点N的温度；f＝αΔt/(Δy)²，α＝K/(ρc)表示导温系数，ρ表示材料密度；c表示比热；Δt表示时间迭代步长。

内部节点随时间变化的差分温度模型，公式如下：