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SIMATIC TDC控制系統(tǒng)在萊蕪鋼鐵熱軋中的功能和特點
信息來源： 發(fā)布時間：2012-01-17 11:00:15 點擊次數(shù)：0
本軋線L2過程控制級的核心內(nèi)容在于各種軋鋼數(shù)學模型包括粗軋模型、精軋模型、板形模型、CTC模型和自學習模型等。主要功能包括：板坯初始數(shù)據(jù)及軋制計劃管理、加熱爐數(shù)據(jù)跟蹤、軋制節(jié)奏計算、設定計算、模擬軋鋼和軋輥數(shù)據(jù)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理和歷史數(shù)據(jù)管理，還可以生成班報、日報、工程記錄和生產(chǎn)報告(包含質(zhì)量分類報告) 等各種類型的報表。
中間件（Middle Ware）是過程控制系統(tǒng)的核心支撐軟件，是L2級應用軟件的開發(fā)平臺和運行環(huán)境。其主要作用是屏蔽硬件平臺和操作系統(tǒng)的差異性以及底層操作系統(tǒng)的復雜性，使應用程序開發(fā)人員面對一個簡單而統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，降低過程自動化應用軟件開發(fā)和維護的復雜性。主要功能模塊包括：實時數(shù)據(jù)文件管理(RDFM)、進程間通訊管理(IPC)、外部通訊管理(HubWare)、日志報警管理(Logger)、數(shù)據(jù)庫連接管理(DBLinker)、HMI變量管理(TagCenter)和進程管理(TaskWatch)等，具體系統(tǒng)構架如圖3所示：
L1基礎自動化級主要功能包括：微張力控制、可逆軋制控制、熱卷箱控制、飛剪控制、精軋速度控制、液壓活套高度及張力控制、液壓HAPC控制、精軋液壓HAGC控制、板型控制ASC、終軋溫度控制、卷取溫度控制（CTC）、卷取速度張力控制、液壓助卷輥自動踏步控制（AJC）等。眾所周知，熱連軋系統(tǒng)的復雜性和高速性主要體現(xiàn)在精軋區(qū)和卷取區(qū)的控制上。僅精軋區(qū)六個機架就集中了六十多個高速閉環(huán)控制回路，而且還有大量的解耦計算，同時還要實現(xiàn)前饋、反饋和各種補償控制算法。這都需要功能強大的處理器的支持。而西門子TDC控制器正好可以滿足這種需求。
TDC的CPU采用64位RISC技術設計，可嚴格保證100微秒的最短采樣周期，運算功能極其強大，其PI調(diào)節(jié)器的計算時間大約為1～3微秒，可以滿足熱連軋“高速控制”的要求。同時TDC的CPU具有5個循環(huán)時鐘周期，可以根據(jù)控制任務性質(zhì)的不同將它們分配在不同的循環(huán)周期內(nèi)。對于快速回路如HAPC、HAJC等控制功能放在T1周期內(nèi)，對于HAGC等控制策略和各種補償及解耦計算可以放在T2和T3周期內(nèi)，而對通訊接口的處理可以放在T4周期內(nèi)。如此一來不僅保證了對精軋液壓壓下、卷取機助卷輥液壓缸部件2～4ms的快速閉環(huán)控制，還有效的減輕了CPU的負荷率。分布式TDC控制系統(tǒng)站點間通過GDM交換數(shù)據(jù)，與區(qū)域其它控制器和畫面系統(tǒng)使用快速以太網(wǎng)通訊，與遠程I/O和傳動通過DP網(wǎng)通訊。編程人員通過MPI網(wǎng)或DUST1協(xié)議對分布式系統(tǒng)中各個TDC的程序進行調(diào)試和維護。這樣的設計取得了很好的控制效果。圖4為現(xiàn)場實測控制效果曲線，可以看出3mm的帶鋼厚度偏差在30μm內(nèi)的達到96.53％。
中間件（Middle Ware）是過程控制系統(tǒng)的核心支撐軟件，是L2級應用軟件的開發(fā)平臺和運行環(huán)境。其主要作用是屏蔽硬件平臺和操作系統(tǒng)的差異性以及底層操作系統(tǒng)的復雜性，使應用程序開發(fā)人員面對一個簡單而統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，降低過程自動化應用軟件開發(fā)和維護的復雜性。主要功能模塊包括：實時數(shù)據(jù)文件管理(RDFM)、進程間通訊管理(IPC)、外部通訊管理(HubWare)、日志報警管理(Logger)、數(shù)據(jù)庫連接管理(DBLinker)、HMI變量管理(TagCenter)和進程管理(TaskWatch)等，具體系統(tǒng)構架如圖3所示：
L1基礎自動化級主要功能包括：微張力控制、可逆軋制控制、熱卷箱控制、飛剪控制、精軋速度控制、液壓活套高度及張力控制、液壓HAPC控制、精軋液壓HAGC控制、板型控制ASC、終軋溫度控制、卷取溫度控制（CTC）、卷取速度張力控制、液壓助卷輥自動踏步控制（AJC）等。眾所周知，熱連軋系統(tǒng)的復雜性和高速性主要體現(xiàn)在精軋區(qū)和卷取區(qū)的控制上。僅精軋區(qū)六個機架就集中了六十多個高速閉環(huán)控制回路，而且還有大量的解耦計算，同時還要實現(xiàn)前饋、反饋和各種補償控制算法。這都需要功能強大的處理器的支持。而西門子TDC控制器正好可以滿足這種需求。
TDC的CPU采用64位RISC技術設計，可嚴格保證100微秒的最短采樣周期，運算功能極其強大，其PI調(diào)節(jié)器的計算時間大約為1～3微秒，可以滿足熱連軋“高速控制”的要求。同時TDC的CPU具有5個循環(huán)時鐘周期，可以根據(jù)控制任務性質(zhì)的不同將它們分配在不同的循環(huán)周期內(nèi)。對于快速回路如HAPC、HAJC等控制功能放在T1周期內(nèi)，對于HAGC等控制策略和各種補償及解耦計算可以放在T2和T3周期內(nèi)，而對通訊接口的處理可以放在T4周期內(nèi)。如此一來不僅保證了對精軋液壓壓下、卷取機助卷輥液壓缸部件2～4ms的快速閉環(huán)控制，還有效的減輕了CPU的負荷率。分布式TDC控制系統(tǒng)站點間通過GDM交換數(shù)據(jù)，與區(qū)域其它控制器和畫面系統(tǒng)使用快速以太網(wǎng)通訊，與遠程I/O和傳動通過DP網(wǎng)通訊。編程人員通過MPI網(wǎng)或DUST1協(xié)議對分布式系統(tǒng)中各個TDC的程序進行調(diào)試和維護。這樣的設計取得了很好的控制效果。圖4為現(xiàn)場實測控制效果曲線，可以看出3mm的帶鋼厚度偏差在30μm內(nèi)的達到96.53％。