轧制过程计算机控制系统

2020年4月28日星期二
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1 数据收集系统 （Date Acquired System-DAS）
轧制过程中的各种过程变量，计算机可以通过检测仪器检 测到，转换成数字量送入计算机内存,这种检测叫做计算机 采样。计算机还可以再将这些数据经过适当的计算，量纲 换算将它换成所需要的数值，或者进行其他的数学分析或 数据加工。
在这类系统中，计算机只对工业过程的各种参数进行巡回 检测、报警、结果处理，并在给定的时间间隔时，通过显 示、打印等方式向操作人员提供各种数据，即不参加对过 程的控制。这种巡回检测数据收集系统，现已成为各种计 算机控制系统的重要组成部分，它的连接形式如下图所示。
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工业 对象
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实例：冷轧带钢平整机的计算机数据收集系统
光电编码器
模拟量输入通道 脉冲输入计数器板
压力传感器
光电编码器
❖控制目的：给予带钢小压下量改善板型平直度，使之达到国家标准；
❖被控量：平整延伸率
vout vin vin
、轧辊辊缝
S0
h
P P0 Cp
❖巡回检测数据：轧制力、轧制速度、辊缝。
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3.直接数字控制系统Direct Digital Control System，DDC
被测变量
…
操作变量
…
控制规律：基于经典控制理论和现代控制理论的程序算法。
DDC 特点： ➢信号转换
➢控制功能强大
➢控制方法灵活
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➢要求实时性好、可靠性高、适应性强。
12ຫໍສະໝຸດ Baidu
实例：制药厂的DDC控制
1.302
输入测量厚度 h(1)=2.315 h(2)=1.925 h(3)=1.590
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3 直接数字控制 ( Direct Digital Control－DDC）
本质—— 用一台计算机取代一组模拟调节 器，构成闭环控制回路。
AI、DI
控制站
AO、DO
…
…
…
…
优点 —— 计算灵活，精度高，可以处理多个控制回路。不仅能实现常规 的PID控制规律，也能实现PID以外的多种复杂控制。
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第一章 绪论
1.1 过程计算机控制系统的组成 1.2 过程计算机控制系统的发展概述 1.3 轧制过程计算机控制概述 1.4 过程计算机控制系统的基本类型
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1.4 计算机控制系统的主要类型
控制是作为一个系统与生产过程结合在一起的。根据应用特 点、控制目的、控制方法和系统的构成，过程计算机控制系 统大体上可分成以下几种基本类型： 1. 数据收集系统（Date Acquired System-DAS） 2. 操作指导控制系统( Direct Digital Control－DDC系统） 3. 直接数字控制( Direct Digital Control－DDC系统） 4. 集中型计算机控制系统(Concentric Control system-CCS) 5. 分布式控制系统（Distributed Control System－DCS系统 6. 现场总线控制系统（Fieldbus Control System－FCS系统）
缺点：要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象。
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计算机：利用所检测的数据，根据一定的 控制和管理方法进行计算，给出相应的操 作指导信息，通过CRT或打印机输出给操 作人员。
在线操作指导控制系统
离线操作指导控制系统
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实例：二辊可逆式冷轧机操作指导系统
数据收集系统
参数：压力、流量、温度的输入信号；
数据收集 装置
计算机
➢ 模拟量： ➢ 脉冲量： ➢ 开关量：
电机控制系统中的速度给定、电流给定的输入信号；
控制伺服阀、比例阀的输出信号。 通过光电编码器测量的速度、位移 信号。
操作台上的开关、按钮；行程开关、极限开关； 信号指示灯、音响报警、继电器的接通与断开、电磁阀的 打开与关闭；电机的启动与停止；计数器的预定数值计满； 定时器的预定时间已到达。
➢对20只缸的温度、溶样、pH进行巡回检测；
➢对以上60个参数定时制表；
➢对上限、下限、实时钟停等故障实现故障报 警；
0~10mA
+24V
土霉素车间的DDC控制框图
土霉素生产车间20只发酵缸每个 缸有2-4个参数，共需60个参数进 行实时控制
温度 溶氧
pH
消沫
三级缸 10
10
10
10
二级缸
5
5
/
/
一级缸
5
5
/
/
Τ=40ms×60=2.4s
0~10mA
系统完成的功能：
➢对20只缸共50个参数（温度、溶氧、pH)实 现PID控制；
➢对10只三级缸实行消沫控制（开关量控制）；
❖应用特点：数据收集系统纪录和显示轧制过程中的各种不同情况，分
析和研究轧制过程，建立和改善数学模型。
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2．操作指导控制系统 P17
操作指导系统直接从现场输入实洲 参数，由计算机进行分析和计算并 给出操作指导，故称其为“在线” 操作指导系统。
优点：结构简单，控制灵活和安全。
问题 —— 当时的计算机系统的价格昂贵，计算机运算速度不能满足快速 过程实时控制的需求。
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CRT 打印机 报警 操作台
计
输入通道 (AI.DI）
算
生 产
机 输出通道
过 程
(AO.DO)
★ 要求：实时性好、可靠性高和适应性强
★ 一台计算机通常要控制几个或几十个回路
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▪控制目标：厚度精度
▪被控量：辊缝
▪巡检参数：轧制力、辊缝、
▪应用特点：数据收集、记录；在线操 作指导，建立自适应模型。
H h H
应力状态系数QP用布兰德-福德公式的 希尔简化式计算。
Q p Learn 1.79 f
R' 1.02 H
Learn是自学习参数，其初值为1.08
轧制数据表
道次 厚度 轧制力 辊缝 实测厚度 实测压力 实测辊缝 反算压力 自适应参数
0 2.728
2.728
1.150
1 2.300 74.42 2.190 2.315 80.76 2.192 73.10
1.215
2 1.900 77.83 1.780 1.925 81.22 1.782 75.90
1.259
3 1.600 71.18 1.499 1.590 77.09 1.497 72.04