双机架炉卷热轧机控制系统的离线仿真研究

摘要

钢铁行业在世界经济中处于支柱地位，它的发展状况直接影响到国家的经济基础，因而钢铁行业一直是我国传统产业中重要的组成部分。作为钢铁行业中一种重要钢材品种，热轧带钢被广泛地用于化工、桥梁及工程机械等领域，在国民经济发展中具有重要地位。 双机架炉卷热轧机是在单机架炉卷轧机的基础上改进与发明的一种全新带材轧机，它兼有单机架轧机和连轧机的工艺特点。双机架炉卷热轧机是典型的往复式轧机，它的两个机架实现粗轧和精轧，轧制压力大，板型精度高。通过考察其轧制工艺水平和控制系统的先进性，可知双机架炉卷热轧机是具有当前世界先进水平的一种全新组合的新型轧机。 双机架炉卷热轧机是复杂的控制对象，而带钢轧制过程是一个高度自动化的生产过程，其控制系统基于分布式分级递阶控制结构。从分级递阶控制的角度看，双机架炉卷热轧机的控制系统具有三层结构：Level-0是由传感元件、控制设备组成底层控制网络；Level-1主要是轧机APC与卷曲机/层流APC；Level-2的主要设备是用于模型计算的ALPHA计算机。同时，双机架炉卷热轧机的控制系统是典型的混合控制系统，从物理结构可划分为四个不同的计算机系统，分别是APC系统、MMI系统、Windows2000网络服务器系统和Level-2Alpha计算机系统。 双机架炉卷热轧机控制系统中对Level-2进行仿真的子系统有两种：在线仿真子系统、离线仿真子系统，它们之间的差别进仅在于数据来源的不同以及对模型进行修改时的功能的差异。本论文着重研究的是控制系统的离线仿真，离线仿真系统的任务是模拟现场的轧制控制，然后根据仿真计算的结果观察并验证控制参数、输入数据以及环境变量的准确性，同时，也可以对控制模型的精确度和适应性进行分析，这可以帮助操作员或工程师及时地发现控制系统可能出现的或已经存在的问题。另外一个方面，离线仿真也是对控制系统的自适应和自学习的一个有益的补充，有利于控制系统的优化。 本论文以昆钢集团热轧板厂的“板带工程控制系统优化”项目为工程背景，深入地探讨和研究了双机架炉卷热轧机控制系统的构成方式和实现方法，设计、建立了针对双机架炉卷热轧机控制系统的离线仿真局域网，并且给出了三种具体的实验方法以及相关的实验结果分析。

目录

文摘

英文文摘

昆明理工大学学位论文原创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1双机架炉卷热轧机的应用现状

1.2轧机控制系统的特点

1.2.1分布式分级递阶控制结构的描述

1.2.2双机架炉卷热轧机控制系统的分级描述

1.3仿真技术的应用背景

1.4论文的研究内容

第二章双机架炉卷热轧机的控制系统

2.1双机架炉卷热轧机的结构和工艺

2.2双机架炉卷热轧机控制系统的架构

2.2.1控制系统的结构

2.2.2轧机控制网络的配置

2.2.3 Level-2的配置

2.2.4 Level-1的APC配置

2.2.5监控计算机的配置

2.3双机架炉卷热轧机控制系统的实施

2.3.1应用于轧机控制的操作系统

2.3.2应用系统

2.3.3实时多任务控制

2.3.4 MMI计算机监控

第三章双机架炉卷热轧机轧制过程的数学模型研究

3.1轧制模型概述

3.2双机架炉卷热轧机的几个基本轧制模型

3.2.1轧制力学模型

3.2.2流动应力模型

3.2.3轧制扭矩模型

3.2.4温度变化模型

3.3轧制模型的实现：计算机产生轧制策略

3.4自适应与自学习在线整定原理

3.5轧制模型的编程语言Fortran

第四章双机架炉卷热轧机的Level-2仿真系统

4.1建立双机架炉卷热轧机Level-2仿真系统的意义

4.2双机架炉卷热轧机Level-2的在线仿真

4.3双机架炉卷热轧机Level-2的离线仿真

4.4双机架炉卷热轧机的离线仿真局域网

第五章仿真实验

5.1轧制模型的仿真实验及结果分析

5.2监控时的动态仿真

5.2.1 ALPHA计算机上的操作

5.2.2 MMI上进行设置

5.3开发新钢种的离线仿真方法

第六章总结

致谢

参考文献

附录A攻读学位期间的工作

附录B术语缩写说明

附录C实验数据