二冷动态配水数据优化
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摘要:二冷水的主要作用是为连铸二冷段提供生产过程中所需要的冷却水,针对此介绍了二冷水L1和L2控制系统数据通讯的优化模式,及对现有二冷水系统的升级改造。系统升级后提高了铸坯的表面和内部质量,并且运行稳定。
关键词:动态配水;数据传输;信息交换;系统切换;操作运行
1 二冷水系统简介
太钢炼钢一厂立式板坯连铸机在改造前,只具备基础自动化(L1)功能,按照系统设定的固定水表完成喷淋冷却水系统的控制,实现二冷段不同区域水量的自动调节。由于受输入固定水表的限制,铸坯表面及内部存在着一定的质量缺陷。为了改善铸坯质量,对现有二冷水系统进行升级改造,引进奥钢联二级系统模型“DYNACS SECONDARY COOLING SYSTEM MODULE”(动态二冷水模型),如图1所示。
L1、L2自动化系统间的数据传输设计采用以下方式进行通讯。
2 系统配置
L1自动化系统与L2自动化系统之间通过光纤交换机模块OSM模块进行链接,采用工业100M以太网进行通讯,协议采用TCP/IP。
L2系统采用C/S模式,服务器上安装Oracle9i数据库软件作为后台数据库,客户机利用VB软件开发了DYNACS动态配水HMI。通过OPC(OLE对象链接和嵌入过程控制)方式进行对L1数据的读写。
L1系统利用INTOUCH组态软件开发了L1配水HMI,通过OPC方式进行对L2数据的读写。
3 信息交换
两级系统根据OPC标准执行数据通讯,L1作为发送器主导装置时,发送数据流从L1→L2,L1系统将生产过程的实际检测值发送至L2控制系统;L2作为发送器主导装置时,数据流从L2→L1,L2系统将计算后的设定值发送至一级控制系统。在L1、L2之间通讯的数据,依照事件触发方式进行循环通讯,即当数据改变时,触发数据交换。在L1计算机和L2系统之间主要使用以下数据类型交换信息:
L1→L2主要的通讯数据为:
L2→L1主要的通讯数据为:
4 L1、L2级系统切换
4.1 Watchdog的使用
Watchdog作为“看门狗”来使用,用于实时检查L1控制系统与L2计算机之间的通讯状态。在两级计算机程序中,将其作为一个计数器使用,循环增加。接收端计算机根据这一数据的变化情况来判断通讯状态。通讯正常时,在一定的时间间隔内(5秒)所读数据不相等,如果数据相等,则说明通讯故障,需要切换到一级控制。此外,Watchdog可以储存值-1,表示“看门狗”无效。
4.2 系统切换过程
(1)Watchdog的有效使用,确保了L1、L2系统之间的正常切换。在连铸生产过程中,L1、L2通讯正常时(Watchdog不提示故障),可由人工从一级切换到二级控制模式,由二级动态配水模型下达二冷水流量设定控制。如果二级计算机故障或与一级计算机通讯故障,且在规定时问内(10秒)通讯无法恢复正常,Watchdog将提示故障报警,系统将从二级系统自动切换到一级控制模式,由一级水表完成流量控制。在二级计算机处于故障状态时,为了防止误操作,切换操作按钮将被设定为“禁止操作”。
(2)在L2系统中Watchdog除检测通讯状态外,二级系统还对L2冷却水流量设定值的有效性,以及一级系统运行状态进行判断,如果其中有一项不正常时,Watchdog亦将提示故障,并自动切换至一级控制。
(3)为了保证L2系统计算值的准确性,在一级系统中,对所采集的生产过程数据需要进行过滤处理。尤其是钢水在线测温、钢水重量等数据,由于传感器或检测方法变化的原因,所检测数据不能真实反映生产过程状态,一级系统将过滤掉无效的测量值,向二级传输有效的测量值。例如:当钢水测量温度<1 200℃时,温度通讯数据不进行更新,而将上一时刻数据传输到二级系统。
5 系统控制流程
(1)L1、L2级通讯正常时,L2系统根据过程参数进行二冷水流量设定并送入L1,L1系统PID调节器输出控制量对调节阀进行开度控制。调节阀输出反馈信号给L2系统,L2系统根据反馈信号等过程参数改变流量设定,从而实现对二冷水进行动态调节。
(2)L1、L2级通讯系统故障时,系统自动转为L1,由L1选择冷却水表,对二冷水流量进行控制。
(3)在手动方式下,操作员可通过操作台上的手操器对流量进行控制。
6 操作运行
(1)一级工作模式打到浇铸位后,通讯正常,需手动将控制模式转换为二级,二级控制水量显示设定值,二级出现故障后,可自动转化为1级运行模式,由1级水表进行配水。
(2)起步后,二级画面显示动态配水曲线图,水量自动跟踪。
(3)中包开浇后观察二冷水足辊宽、窄面、一级是否有流量显示,若切断阀运行正常但是没有流量,可通过手操器送水,或在配水室打开旁通管道送水。
(4)整个浇钢过程,注意观察二级控制运行情况,水量是否跟踪,二冷各段切断阀能否自动打开。
7 结束语
动态二冷水系统投入运行后,对铸坯的冷却达到了预期效果,提高了铸坯的表面和内部质量,并且运行稳定,为连铸机的正常生产提供了保证。