寬厚板MULPIC控制系統優化

邱芳

（山鋼股份萊蕪分公司自動化部，山東萊蕪 271104）

信息化建設

寬厚板MULPIC控制系統優化

邱芳

（山鋼股份萊蕪分公司自動化部，山東萊蕪 271104）

結合萊鋼寬厚板生產線實際情況，利用“位置+速度”耦合技術優化MULPIC冷卻水開閉時序和區域隔離閥控制邏輯，實現了鋼坯的終冷溫度和冷卻速度的精確控制，有效抑制鋼坯長度方向的溫度波動，各個鋼種終冷溫度在目標溫度± 30℃命中率提高到了94.25%，且提高了鋼板的性能。

耦合技術；控制系統；MULPIC；跟蹤

1 前言

近年來，隨著寬厚板生產線技術研究的深入發展，要求自動控制系統的控制精度不斷提高，控制系統工藝自動化也需要不斷升級優化，應用MULPIC控制系統對鋼板進行冷卻控制已經是現代軋鋼的一個基本的控制手段，因此，研究MULPIC控制系統，提高冷卻命中率顯得格外重要。

2 存在的主要問題

1）MULPIC系統ABCD 4個區的集管預填充的觸發時機是單純位置觸發方式，需冷卻鋼板頭部位置到達240 m處時，觸發所有集管進行預填充并達到設定流量。但不同規格的鋼板，輥道速度設定不同，對于速度較小的鋼板，以目前的控制方式會造成大量冷卻水浪費，既增加了能耗，又增加了水處理的負荷。而且ABCD 4個區的集管預填充的觸發時機是不分先后，同樣造成了大量冷卻水浪費，增加了系統能耗。

2）區域隔離閥控制邏輯不合理，只在冷卻段的頭尾開啟噴射，影響冷卻控制精度和產品質量。

3）在原控制系統中，頭部遮擋的長度、尾部遮擋長度、遮擋量、斜坡長度等設定值都是由二級模型計算得出的［1］，而由于多種原因，該設定值并不能完全滿足現場需求，而且沒有操作人員的手動修正功能，影響了頭尾冷卻效果和產品質量。

3 優化實施

3.1 優化MULPIC冷卻水開閉時序

使用“位置+速度”耦合技術延時觸發集管預填充的控制功能［2］。當鋼板頭部跟蹤位置到達240 m時，“FLOW ON”信號置1，延時t時間后，A區開始建立流量，如圖1所示。

圖1 MULPIC區域示意圖

4個區集管噴射的時間計算：ABCD 4個區集管獨立控制，根據各區域之間的距離和鋼板設定速度來計算從A區到B區、C區、D區所需要的時間，分別延時觸發B區、C區、D區集管預填充時機，針對不同規格、不同速度設定的鋼板進行數據分析，總結出延時t的計算公式：

其中：t1為鋼板頭部跟蹤從240 m到252 m所用的時間，s；v為鋼板頭部跟蹤到達252 m時的瞬時速度，m/s；13為從開始建立流量到流量達到設定值且數值穩定所需的最大時間，s。

由于A/B/C/D 4個區相鄰兩區之間的距離為6 m，可推導出/B/C/D區集管預填充的延時時間公式，

在原有的西門子S7-400 PLC控制系統中編寫程序［3］，并通過模擬軋制技術對新功能進行在線測試后投入使用。

3.2 區域隔離閥控制邏輯優化

優化前MULPIC系統的控制邏輯中，區域分離噴射的開啟邏輯只在冷卻段的頭尾進行噴射，不能滿足分段冷卻的要求，其邏輯為：第1組（在A區之前），只要該鋼板是水冷鋼板，進入MULPIC區域后，第1組閥門就打開，直到鋼板離開水冷區域。第2組（A和B之間），首先是A區集管有流量設定，其次是B區沒有流量設定，當進入MULPIC區域后，閥門打開；若AB兩個區都有流量設定，則第二組不開閥門。第3組（C和D之間），首先是C區集管有流量設定，其次是D區沒有流量設定，進入MULPIC區域后，閥門打開；若CD兩個區都有流量設定，則第三組不開閥門。第4組（在D區之后），這一組有3個閥門，前兩個一起控制，最后一個單獨控制，前兩組的邏輯是只要D區有流量設定值，進入MULPIC區域后，閥門就打開，后一個是只要是水冷鋼板就一直打開。

通過工藝研究和參觀學習，發現現場所使用的區域隔離閥控制方式是不合理的，區域隔離閥不能有效起到擊穿水在高溫鋼板表面形成的“汽膜”，從而影響了鋼板在下一個區域的冷卻效果，導致產品質量也受到影響。

第一組和第四組的邏輯不需要修改，第二組和第三組進行修改，修改后邏輯如下：第二組（A和B之間）：只要A區域有流量設定值，不管B區有沒有流量設定，當“FLOW ON”信號來時，第二組閥門就打開。第三組（C和D之間）：只要C區有流量設定值，不管D區有沒有流量設定，當“FLOW ON”信號來時，閥門都會打開。若C區沒有流量設定值，則不打開［4］。

邏輯優化之后，當相鄰的兩個區都有流量設定時，區域隔離閥打開，區域隔離閥噴出的水壓遠大于冷卻水壓力，可有效擊穿鋼板表面由于高溫形成的汽膜，使冷卻水更好地對鋼板進行冷卻，提高了冷卻效率。

3.3 增加頭尾遮擋修正功能

在MULPIC的一級畫面，“L2 SETUP”—“Head/ Tail Mask”的畫面上，增加A1～A6，頭部遮擋長度、尾部遮擋長度、遮擋量、斜坡長度等設定值的修正功能，實現了操作人員在二級設定值的基礎上可手動干預的參數調節，可根據鋼板的實際情況通過對設定值的修正來控制鋼板頭部冷卻的開啟時間及尾部冷卻的結束時間，以更好的提高冷卻精度。

4 結語

本系統自投運以來，對寬厚板鋼板進行全自動控制冷卻，控制冷卻系統不僅能對鋼坯的終冷溫度和冷卻速度進行精確控制，而且對鋼坯長度方向的溫度波動也可以通過分段跟蹤進行有效的抑制，鋼坯長度方向的溫度差＜±15℃的合格率提高到了92.3%以上；各個鋼種終冷溫度在目標溫度±30℃命中率提高到了94.25%，提高了鋼板的性能。

［1］丁夢怡，侯煒，姜巍，等.提升MULPIC精準冷卻系統功能的研究與應用［J］.自動化與信息工程，2011（3）：46-48.

［2］龔彩軍，蔡曉輝，王國棟.中厚板控制冷卻過程的軋件跟蹤［J］.軋鋼，2003，20（3）：45-47.

［3］柴瑞娟，陳海霞.西門子PLC編程技術及工程應用［M］.北京：機械工業出版社，2008.

［4］盧子廣，周永華.自動控制理論［M］.北京：機械工業出版社，2009.

Optimization of the MULPIC Control System for Heavy Plates

QIU Fang

（The Automation Department of Laiwu Branch Company of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

Optimization of MULPIC control system is an important measure to improve the performance of wide plate.With the refinement of new product development and product classification,generous mill cooling uniformity and finish cooling temperature control accuracy have put forward higher requirements.In this paper,combined with the actual situation of Laiwu wide plate production line,the use of"location+speed"coupling on MULPIC accelerated cooling control system optimized to improve the slab quality and better meet market demand.

coupling technology;control system;MULPIC;tracking

TG334.9

B

1004-4620（2015）01-0050-02

2014-11-10

邱芳，女，1983年生，2007年畢業于鄭州大學西亞斯國際學院信息管理與信息系統專業?，F為萊鋼自動化部工程師，從事自動化控制技術工作。