陳藝明

摘 要：中厚板軋后冷卻系統(tǒng)采用多組集管供水實(shí)現(xiàn)鋼板軋后的快速冷卻，為了實(shí)現(xiàn)集管水量的快速精確控制，需要對(duì)每一個(gè)集管的水量曲線(xiàn)進(jìn)行標(biāo)定。在分析手動(dòng)標(biāo)定過(guò)程的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了適應(yīng)中厚板生產(chǎn)的水量自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)并投入使用。實(shí)際效果表明，采用此系統(tǒng)進(jìn)行水量標(biāo)定，能夠比手動(dòng)標(biāo)定更加快速、節(jié)能，完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)工藝要求。

關(guān)鍵詞：軋后冷卻；水量曲線(xiàn)；自動(dòng)標(biāo)定

中圖分類(lèi)號(hào)：TG 335 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）12-0001-03

某中板軋鋼廠軋后冷卻系統(tǒng)共有7組集管，每組集管共有上下各一組水嘴。為了達(dá)到節(jié)能的目的，必須保證集管能夠在最短的時(shí)間達(dá)到設(shè)定水量區(qū)間范圍。因此必須對(duì)每組集管進(jìn)行水量曲線(xiàn)標(biāo)定，以實(shí)現(xiàn)集管水量調(diào)節(jié)的快速響應(yīng)。

1 水量曲線(xiàn)標(biāo)定方法

軋后冷卻系統(tǒng)中每組集管有一個(gè)氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥和一個(gè)流量計(jì)參與水量控制，通過(guò)記錄調(diào)節(jié)閥開(kāi)口度數(shù)值與對(duì)應(yīng)流量計(jì)反饋值即可得出該組集管的水量與調(diào)節(jié)閥開(kāi)口度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)記錄的數(shù)據(jù)足夠多時(shí)，就能夠在坐標(biāo)軸上模擬出該組集管的水量——調(diào)節(jié)閥開(kāi)口度曲線(xiàn)，這就是水量曲線(xiàn)標(biāo)定的基本原理。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，控制程序通過(guò)設(shè)定水量與該組集管的水量曲線(xiàn)進(jìn)行比較計(jì)算，即可得出設(shè)定水量對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)閥開(kāi)口度數(shù)值，因此標(biāo)定出準(zhǔn)確的水量曲線(xiàn)對(duì)于控制系統(tǒng)精度來(lái)說(shuō)顯得至關(guān)重要。

如果每組集管都采用人工手動(dòng)標(biāo)定的方式，需要記錄的數(shù)據(jù)量巨大且耗能耗時(shí)，一旦某個(gè)數(shù)據(jù)記錄出錯(cuò)，將有可能導(dǎo)致生產(chǎn)中水量控制出現(xiàn)錯(cuò)誤，給現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)埋下巨大隱患。因此設(shè)計(jì)出一種適合現(xiàn)場(chǎng)使用的水量自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)就顯得至關(guān)重要。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)算，當(dāng)自動(dòng)標(biāo)定數(shù)據(jù)與手動(dòng)數(shù)據(jù)誤差在5%以?xún)?nèi)時(shí)，對(duì)于水量控制精度無(wú)影響。

2 集管水量自動(dòng)標(biāo)定的程序設(shè)計(jì)

通過(guò)分析人工手動(dòng)標(biāo)定的全過(guò)程，能夠得出水量手動(dòng)標(biāo)定的全過(guò)程，如圖1所示。

通過(guò)上圖可以得出，手動(dòng)標(biāo)定過(guò)程比較簡(jiǎn)單且為重復(fù)性工作，符合自動(dòng)標(biāo)定程序設(shè)計(jì)的基本要求。建立自動(dòng)標(biāo)定流程圖，如圖2所示。

某中板軋鋼廠軋后冷卻系統(tǒng)采用的是西門(mén)子S7-400系列PLC，根據(jù)此流程圖進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，具體實(shí)施方案如下：

①建立集管標(biāo)定專(zhuān)用數(shù)據(jù)塊，記錄集管開(kāi)口度和對(duì)應(yīng)的流量值，如圖3所示。

②編制專(zhuān)用功能塊。自動(dòng)標(biāo)定專(zhuān)用功能采用SCL語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，具體代碼如下：

FUNCTION FC700： VOID

TITLE = 'FC_Auto_Scaling'

VAR_INPUT

No_Adress：INT； //DB塊地址

Flux_Act：REAL； //實(shí)際流量反饋

Adjust_In：INT； //調(diào)節(jié)閥反饋

Min_Open：REAL； //開(kāi)口度下限

Max_Open：REAL； //開(kāi)口度上限

i：INT； //循環(huán)變量

Delay：BOOL； //時(shí)間延時(shí)

END_VAR

VAR_IN_OUT

END_VAR

VAR_OUTPUT

DONE：BOOL； //數(shù)據(jù)記錄完成

ERROR：INT； //報(bào)警

READY：BOOL； //調(diào)節(jié)閥到位

Adjust_Out：INT； //調(diào)節(jié)閥輸出（0-27648）

Open_Act：REAL； //實(shí)際開(kāi)口度（0-100）

Open_Set：REAL； //設(shè)定開(kāi)口度（0-100）

delta_step：REAL； //調(diào)節(jié)閥步長(zhǎng)

END_VAR

VAR_TEMP

END_VAR

DONE ：= 0；

delta_step ：=（Max_Open-Min_Open）/19.0； //計(jì)算開(kāi)口度步長(zhǎng)；

Adjust_Out ：= REAL_TO_INT（（Min_Open + （i-1）*delta_step）*276.48）；//下一步開(kāi)口度設(shè)定（0-27648）；

Open_Set ：= INT_TO_REAL（Adjust_Out）/276.48；//設(shè)定開(kāi)口度輸出

Open_Act ：= INT_TO_REAL（Adjust_In）/276.48；//反饋開(kāi)口度輸出；

IF （Adjust_Out - Adjust_In） > 300 OR （Adjust_Out - Adjust_In） < -300 THEN；

ERROR ：= 3；//調(diào)節(jié)閥報(bào)警；

ELSIF Delay = 0 AND （Adjust_Out - Adjust_In） < 500 AND （Adjust_Out - Adjust_In） >-500 THEN；

READY ：= 1；//調(diào)節(jié)閥調(diào)整到位；

ERROR ：= 0；

ELSIF Delay =1AND （Adjust_Out - Adjust_In） < 500 AND （Adjust_Out - Adjust_In） > -500 THEN // 數(shù)據(jù)輸出；

"0.2kg_auto_scaling_data".DB_No[No_Adress].DB_Auto_Sca

ling[i].Open ：= Open_Set；//設(shè)定開(kāi)口度輸出到DB塊；

"0.2kg_auto_scaling_data".DB_No[No_Adress].DB_Auto_Sca

ling[i].Flux ：= Flux_Act；//流量輸出到DB塊；

READY ：= 0；

DONE ：= 1； //完成標(biāo)志

END_IF；

END_FUNCTION

③在執(zhí)行程序中進(jìn)行調(diào)用，部分程序，如圖4所示。

3 集管水量自動(dòng)標(biāo)定的界面設(shè)計(jì)

為了方便操作人員隨時(shí)對(duì)集管水量進(jìn)行標(biāo)定，必須在HMI界面上制作標(biāo)定專(zhuān)用畫(huà)面。經(jīng)過(guò)操作人員的實(shí)際標(biāo)定操作，標(biāo)定界面必須能夠方便操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)集管開(kāi)啟情況和水量信息的查看，最終界面，如圖5所示。

這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)有：

①能夠在同一個(gè)界面上觀察到所有集管調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟情況和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際水量情況；

②采用柱狀圖形式能夠方便操作人員對(duì)集管間水量的比較；

③標(biāo)定操作區(qū)域設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，只需輸入基本數(shù)據(jù)后點(diǎn)擊按鈕，系統(tǒng)即可開(kāi)啟標(biāo)定。

4 實(shí)際應(yīng)用效果

為了檢驗(yàn)自動(dòng)標(biāo)定程序是否可行，對(duì)同一組集管進(jìn)行手動(dòng)和自動(dòng)標(biāo)定各一次，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表1。

轉(zhuǎn)換成曲線(xiàn)圖，如圖6所示。

由表1和圖6可以看出，對(duì)同一集管來(lái)說(shuō)，手動(dòng)標(biāo)定和自動(dòng)標(biāo)定除了在小開(kāi)口度（開(kāi)口度小于20%）情況下差值大于5%，在其余開(kāi)口度時(shí)，兩者差值百分比均小于3%。由于在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)小開(kāi)口度區(qū)間范圍基本不使用，因此該自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)完全能夠滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。

5 結(jié) 語(yǔ)

①通過(guò)對(duì)比可以得出該自動(dòng)標(biāo)定系統(tǒng)完全滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的精度要求（誤差小于5%）。

②該系統(tǒng)投入使用后，解決了人工標(biāo)定過(guò)程中容易出現(xiàn)的數(shù)據(jù)記錄錯(cuò)誤現(xiàn)象，由于標(biāo)定所需時(shí)間大大減少，因此發(fā)現(xiàn)水量曲線(xiàn)不夠精確時(shí)能夠隨時(shí)進(jìn)行重新標(biāo)定。

③該系統(tǒng)主要通過(guò)時(shí)間延時(shí)進(jìn)行精度控制，因此通過(guò)改變延時(shí)條件可進(jìn)一步提高精度。

④該系統(tǒng)的成功開(kāi)發(fā)對(duì)于其他采用相似設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)具有借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李冰，方敏，汪洪波.模糊PID液位控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].合肥工業(yè) 大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2006，（11）.