北京北科麦思科自动化工程技术有限公司

提供拥有完全自住知识产权的快速过程计算机控制系统

生产线电气传动数字化控制系统和与之相配套的自动化数字检测仪表装备

解决方案

二级控制系统

1、概述

L2过程控制系统主要功能是通过跟踪及事件系统,触发模型设定及自学习,将设定数据下放到PLC,为轧线设备提供精确的设定数据;并对轧线数据进行在线记录,提供各类报表,为生产管理或L3系统提供数据。


2、系统功能描述

过程控制系统包括如下功能模块:

● 初始数据输入(PDI)  ● 跟踪,时序数采系统   ● 数据通讯   ● 数据记录及报表系统   ● 人机界面(HMI)

● 通用软件   ● 模拟轧钢     ● 节奏控制     ● 模型系统


2.1 初始数据的输入(PDI)

PDI主要功能是完成生产计划的录入,编排及管理。


二级控制系统


图:WEB引擎构架


二级控制系统

图:PDI页面示例

2.2跟踪及时序系统

2.2.1跟踪系统

跟踪的目的是确定轧件 (板坯、带钢、钢卷) 在生产线上的实际位置和有关状况,以便在规定的时间启动有关应用程序,完成过程控制的其他功能。

跟踪从加热炉上料开始,到卷取卸卷完成结束。根据区域,分为炉前、炉内和轧线跟踪。

当板坯到达上料辊道之后,操作员根据轧制计划通过操作站核对板坯,必要时,可变更炉号、炉列号,实行强制核对。

从板坯放到上料辊道上开始,到加热炉炉前辊道对中,为加热炉入口跟踪范围。辊道的自动运转顺序控制由L1进行,L2仅传送炉号、炉列号。

2.2.2时序系统

时序系统主要完成轧线事件触发,数据采集,数据下放等功能;

根据不同的事件时刻,将时序系统进行分类:FCESEQ、RMSEQ、FMSEQCTCSEQ、DCSEQ;

事件触发按照功能代码标志,采用邮箱,公共事件标志等方式,触发模型,数据采集,日志记录等进程;

数据采集以20HZ记录轧线数据,经过事件触发,对采集数据进行详细的分析处理(多种处理方式),为模型设定和自学习提供准确的数据;同时,在线记录功能会将轧线所有的过程数据以文件形式保存。


二级控制系统


图: 时序系统流程图

2.3 数据通讯

过程控制系统与PLC、HMI及其他相关设备通讯均采用以太网通讯,通过标准TCP/IP协议完成,主要包括如下模块:

● 模型服务器之间的通讯

● 与数据库服务器通讯

● 与HMI服务器的通讯

● 与PLC的通讯

● 与L3 MES通讯

● 与加热炉过程控制系统通讯

● 与轧辊间通讯

● 与编程器通讯


2.4 数据记录及报表系统

过程控制系统数据记录包括两部分:记录文件、数据库。

为保证应用程序间的数据高效地、无互锁地流通,过程控制系统使用了大量的公共内存区。公共区是指通过系统函数,生成的全局共享内存,这些内存地址固定,系统其他进程不会占用该地址。这些公共内存区的数据通常分为三类:轧线数据、成品数据和轧件数据,主要为程序间通讯使用。

过程控制系统在轧制结束后,会将公共区数据分别写入记录文件及数据库。记录文件主要驻留在磁盘中,可通过系统工具进行查询。数据库文件可通过数据库工具或我方的WEB服务器进行查询。

过程控制系统为用户提供工程报表,质量分类报表,生产统计报表等各类报表,报表可通过系统下的工具和IE浏览器分别查询。


2.4.1工程报表

工程报表主要以轧件为查询方式,显示与模型相关的设定及实测数据。根据轧线模型分类,主要包括粗轧工程报表、热卷箱工程报表、精轧工程报表、CTC工程报表、卷取工程报表。


2.4.2质量分类报表

本系统的质量统计报表系统以数据库,二级跟踪系统,PDA为依托,以网页为表现形式,集质量统计报表查询和浏览功能于一身,结合PDA曲线,图文并茂的反映了板坯的各项质量统计指标。与传统的大量纸质报表相比,本系统结合PDA曲线反映带钢全长实际轧制曲线,操作更简单,信息更全面,方式更多样,适合热轧电气,工艺及销售等各方使用。本系统用三种方式,只需要两个简单的操作,就可以轻松快速搜索并查看到相应的质量总计报表、精轧宽度报表、精轧厚度报表、精轧平直度报表、精轧凸度报表和精轧温度报表,卷取温度报表等报表信息。


二级控制系统


图: 质量报表构架图

质量分类报表系统包括如下软件模块:

● BKPDA软件

BKPDA 是一款功能强大的数据记录、存储、分析软件,包含了数据记录软件、在线监视软件、离线分析软件等,既能在线查看实时数据,又能离线分析数据。并具有严格的用户访问权限机制和高效的多任务模式,最高采样精度可达1ms,采用服务器客户端模式,以太网内任何客户机都能连接到服务器查看实时和历史数据。

● BKQDS软件

质量分类程序运行在质量分类服务器,基于BKPDA的支持,对PDA服务器采集到的过程数据进行分析并统计质量指标、绘制质量指标曲线并保存在数据库中,通过Web访问的方式查看质量分类报表和指标曲线。


二级控制系统


● 二级跟踪系统

过程跟踪系统一般在二级服务器下运行,将每块钢的轧制来料,成品及过程数据保存至数据库中,以便BKQUA系统调用。

● BKQUA软件

BKQUA软件系统需要安装ORACLE10G数据库,IIS服务器,PHP及ASP语言,FLASH播放器;采用服务器浏览器模式,通过网页访问质量分类报表。

● BKEXP软件

BKEXP软件系统通过PHP后台函数,将质量分类报表根据用户订制需求,导出到EXCEL中进行保存、打印、查询。


2.4.3生产统计报表

    过程控制系统为用户提供班报、日报、月报、年报等各类生产统计报表形式,通过文字、FLASH工具,以各类图表形式显示给用户,并可以通过BKEXP软件,导出至EXCEL中进行保存,打印等。


2.5人机界面 (HMI)

L2的人机界面目前一般与L1的HMI在硬件上合成一个HMI系统,但各操作台设有L2专用画面。HMI设备安装在各个操作室和计算机室的PC机。CRT画面分成显示画面和输入画面两种类型 。操作人员通过显示画面了解过程控制的有关信息。操作人员通过输入画面和键盘向计算机输入必要的数据和命令。画面的种类和格式在详细设计阶段确定。


二级控制系统

图: L2 HMI示意图

HMI系统详细信息参见L1 HMI系统。


2.6通用软件

为了保证用户对系统进行更好的编程、维护、管理,二级过程系统提供丰富的通用软件,保证系统的正常运转。


2.7模拟轧钢

过程控制系统提供两类不同的模拟轧钢系统。

第一是系统状态为模轧状态下的模拟轧钢。该模轧系统只在L2内部系统进行,不与L1系统进行通讯,主要测试二级系统的跟踪、时序、模型设定。该模轧主要用于离线测试二级系统程序。

第二是系统状态下为在线状态下的模拟轧钢。该模拟轧钢系统是在与L1在线通讯的情况下,通过L1发送请求,采用下一块将要出炉的板坯数据进行模拟轧制,二级所有的跟踪、时序、模型均正常运行,L1所有设备均按照轧制过程正常模拟的过程。该模轧方式主要用于正常生产时。


2.8节奏控制

轧制节奏的主要任务是实现全线物流的最佳化,用于最大化的提升产量,其为板坯从几个加热炉之一出坯提供操作指导。目的是在精轧机获得期望的轧制时间,同时避免下游轧机板坯的碰撞。

轧机节奏计算期望的下块出炉板坯的出炉时间,与模型预测结合,测得的下游轧机当前压下的过程时间。这些计算在一些重要的过程点反复计算,总是在分析主要的延误条件、设备有效性和加热要求。

根据预测的轧制时间、精轧期望的轧制时间、和预测的延迟,针对下块将要轧制的板坯,轧制节奏计算一个预测的加热炉出坯时间。在出炉时间生成之前,出炉延误可以被修改。出炉延误的修改是基于实际的轧制和传送时间、轧机延误、操作工的操作。