热轧过程控制计算机系统的开发与集成单旭沂1劳兆利1吴毅平2张健民1(1.宝钢股份公司;2.宝信软件股份有限公司)摘要：高温、高速、高产的热轧生产对控制系统有极高的稳定性、准确性、响应性要求。为了开发满足500万t级热轧带钢生产的过程控制计算机系统，需要有复杂实时系统开发的经验，熟悉相关的生产工艺，掌握计算机、电气、通信、控制等多项技术和发展趋势，具备复杂应用软件以及高精度模型的开发能力。文章回顾了宝钢热轧过程控制计算机系统开发的历程，阐述了系统开发的重点与难点。对2050热轧过程控制计算机系统的改造工作进行了详细的分析，指出了系统开发的成功关键点以及需要进一步研究提高的不足之处。关键词：热轧；过程控制；模型；集成0前言热轧生产具有高产、高速、高温特点，在钢铁企业中处于承上启下的关键位置。对于三电控制系统的功能、稳定性及实时响应性有很高的要求。宝钢自1985年开始热轧项目的建设以来，非常重视热轧三电控制系统开发能力的培养。通过高起点消化、吸收引进技术，不断在具体的项目中创新提高，形成了热轧过程控制计算机系统自主开发、集成的队伍，具备了开发和创新的能力。本文回顾了宝钢热轧过程控制计算机系统开发的历程，阐述了系统开发的重点与难点，对2050热轧过程控制计算机系统的改造工作进行了详细的分析，指出了系统开发的成功关键点以及需要进一步研究提高的不足之处。1宝钢热轧过程控制系统的发展宝钢在热轧过程控制系统开发技术的发展是与宝钢热轧生产线的建设和改造紧密相关的。在2050热轧建设期间，公司派遣了精兵强将参与了整个系统的设计、开发、投产以及此后的系统优化、完善工作。开始了高起点消化、自主创新的历程。但是系统开发的整体实力仍相对薄弱。1993年对板形控制系统的改造时仍需完全依赖西马克公司。1994年宝钢开始建设1580热轧。基于此前的积累，宝钢具备了一定的过程控制系统的开发能力。考虑到系统开发工作的复杂性以及三电控制系统的完整性，宝钢承担了加热炉应用系统的开发，参与了轧线系统的联合设计、编程与调试。1580热轧的加热炉应用系统的成功开发，掌握了热轧过程控制计算机系统开发的设计规范、工程控制方法，并积累了具体的现场调试经验，为宝钢自主承担过程控制系统的开发工作打下了坚实的基础。考虑到2050热轧卷取温度控制精度不能满足产品质量的需要，公司于1997年实施对层流冷却系统实施的改造。本次改造中将原来集成在精轧系统中的层流冷却控制系统中剥离，利用原闲置的西门子专用计算机硬件，构建新的层流冷却专用控制系统，并采用工控微机替代原有的多微机前置处理计算机系统。重新布置了整个冷却区的各冷却段，细化了每个阀门所控制的喷水集管数量；适当增强了精冷区的冷却能力；大幅度缩短了控制周期；改善了自适应算法；采用了分段PID控制算法；解决了极薄与极厚规格带钢卷取温度控制精度低及带钢尾部温度严重上翘等问题。新系统投入在线控制后，卷取温度控制精度有了大幅度的提高。本次改造项目全部由宝钢技术人员完成，首次实现了对热轧过程控制系统的局部改造，迈出了自主创新的第一步。在进行2050热轧层流冷却系统改造的同时，对当时投产不久的1580热轧过程控制系统也进行了功能的拓展、完善与优化工作。完成了来料板坯厚度从230mm到250mm及成品厚度从1.6mm到1.2mm的拓展。同时还自主开发了硅钢、汽车板生产的工艺、模型以及控制软件。另外1580热轧在增建3＃硅钢加热炉时，由宝钢独立完成了软件系统的开发以及加热炉燃烧控制、热跟踪模型的建立。丰富了宝钢热轧过程控制计算机系统的开发经验。2000年，为了配合2050热轧凸度测量系统的改造，对凸度与板形控制系统进行了改造。这次改造，首次由宝钢自主进行了系统的整体设计与集成，使用了一系列新技术，如采用了client/server结构，TCP/IP进行系统之间的通信、采用商用计算机系统等。在进行计算机系统改造的同时，还进行了轮廓控制算法的研究、开发。通过这次改造，进一步提升了宝钢的系统设计与集成能力，为自主改造2050热轧整个轧线计算机系统探明了道路。2001年开始着手进行2050热轧整个过程控制计算机系统的改造。采用惠普的ES40商用服务器替换原有粗轧、精轧、层冷三个区域的西门子专用过程计算机，采用了系统集群、存储局域网、共享磁盘阵列、高速以太网、TCP/IP协议通信等技术。在进行计算机硬件系统更新换代的同时，对软件系统以及控制模型进行了升级换代。开发了大批新的模型，如粗轧区主要有短行程数模、分布式温度计算模型、宽展数模、立辊轧制力学习模型、精轧自然宽展数模等9个数模进行了研发；精轧区域对最核心的温度控制模型、压下模型、轧制力模型进行了参