热连轧轧机SCF功能设计文档.doc

SCF功能设计文档1、 适应读者 本文档适应设计SCF（带钢控制功能）模型的人员及维护SCF模型软 件的技术人员，也适用希望对SCF模型的功能及控制方法与控制理念有所 了解的人员。2、 概述SCF模型的主要功能是计算工作辊的窜辊，使带钢在经过精轧的末机架时轧辊磨损量的影响降至最低。为了完成这一功能，SCF需要对使用同 一套工作辊的所有带钢进行检测，并预测轧辊磨损量。SCF通过调整带钢在轧制时的窜辊量来控制磨损形式。 SCF获取轧辊热，并且接受磨损模型提供的当前工作辊的状态以及磨损预测计算自适应的反馈值，从而进行磨损量的预测。 在任何一个指定的时间段内，轧辊的磨损量取决于轧制的带钢量，因此，SCF根据轧制计划来确定轧制量，并且通过逐块计算的方式来调整计划轧制量的偏差。 3、 设计要求3.1 过程应用 在这一部分，将从SCF模型的角度去说明轧机配置和带钢轧制过程，并且与SCF计算相关的硬件配置也将进行简单介绍。 3.1.1 轧制计划轧制计划是SCF最关键的输入。它显示带钢在轧制时所用到的工作辊以及一些轧制命令。工作辊磨损的深度与宽度都必须是已知的，轧制命令必须包含有带钢当前的磨损量。 3.1.2 轧机配置 轧机的主要设备有： 飞剪 刻度仪 除鳞喷水 辊道 机架间喷水 水平机架 活套 工作辊和支撑辊 测量厚度、宽度、温度、轧制力、速度、功率与力矩的传感 器 为了计算工作辊的窜辊位置，轧机以下的配置参数必须提供： 最小窜辊量 最大窜辊量 最大窜辊速度 带钢与带钢间最大窜辊 轧制油是否有用 工作辊宽度 工作辊最大直径 工作辊最小直径 工作辊直径标度 工作辊材质 3.1.3 轧辊过程和特殊要求 这一部分将对SCF的功能进行说明。 SCF与下面几个方面密切相关： 轧制要求 操作人员 模型维护人员 其他的二级功能 3.1.3.1 轧制要求 目前轧制产品的规格为：名称规格精轧出口带钢厚度1.2mm25mm精轧出口带钢宽度600mm2400mm精轧出口带钢温度996760精轧入口中间坯厚度25mm50mm钢种低合金和高碳钢、HSLA、合金钢等轧制模式奥氏体和铁素体 SCF将自动的做下面的一些设定： 当新的辊子已经放置在轧机上时，将完成轧制计划设定 如果PDI被改变，或者计划有较大的改变，这时轧制计划部分将做改 变 当带钢是“下一块要出炉的板坯”时，将做第一次设定 当中间坯到达粗轧出口高温计时，将做第二次设定 当中间坯到达精轧入口时，将做第三次设定 3.1.3.2 操作人员要求 计划外轧制如果机架磨损在适当的范围内，SCF将允许一定量的计划外轧制，此时将用缺省的窜辊形式。 轧制命令同步 当计划外轧制时，SCF仍将进行正常的控制。 机架空过如果机架空过，SCF将增加其他没有空过的机架的磨损量，此时空过机架的磨损量被设置为零。 窜辊无效 SCF先假定窜辊有效，直到第一块带钢进入第一个机架后，才改 变窜辊有效性标志。 设定状态 绿色SCF计算正常 黄色SCF转换为缺省状态，可能是不能识别轧制命令红色SCF不能识别轧制带钢，可能是PDI无效、不正确或者模 型表中找不到产品的一些值，比如钢种。 3.1.3.3 模型维护人员 模型数据库工具 这个工具允许个人通过修改模型表而修改模型数据库，并且不 影响轧制过程。同时，SCF将保存所有计算数据到系统数据库 中，进行日志记录。 模型配置文件 所有的模型进程共享通用的配置与轧机数据，例如各个轧机的 间距；SCF也有自己专用的配置，例如自适应循环增益等。 3.1.3.4 其他的二级功能 轧件指挥器（PD） 轧件指挥器传送工作请求给SCF，并且接收SCF返回的信 息。系统正常的情况下，SCF将窜辊的目标值送给PD，然后PD 将这一信息放在系统记录中，以提供给FSU与SSU进行计算。 如果SCF没有投用，则PD将用当前的窜辊位置替代目标位置； 同样，如果SCF不响应PD的工作请求，则也用当前的窜辊位置 替代目标位置。3.2 过程和轧机限制 窜辊无效 换辊没有执行 模型限制 3.3 输入 3.3.1 PDISCF请求轧制计划中每块钢的如下的PDI数据：描述变量名说明Product IdentificationProd_id钢卷号Furnace NumberFcenum炉号Grade Passed to SGT Familyfamily簇号Roling ModeRolling_mode轧制模式Roll Campaign IdentifierRoll_campaign轧制计划定义FM Target exit thicknessFxhaim精轧出口厚度 FM Target exit widthFxwaim精轧出口宽度Slab ThicknessSlabg板坯厚Slab Lengthslabl板坯长Slab Widthslabw板坯宽 3.3.2 系统数据 描述变量名说明Simulation ModeSim_mode模轧模式SCF Model grant/ungrantScf_granted模型投入标志Enable status of roll shifting on all standsShft_enabnum_stds_fm窜辊方式Current shift positions for all standsPos_shftnum_stds_fm窜辊位置Rolling oil in useRoll_lubnum_stds_fm润滑油投入情况Status of furnacesFcenum_fce加热炉状态 3.3.3 其他模型数据 轧辊热与磨损模型输入数据描述变量名说明Average roll diameter of the Work Rolls of each Stand Avgdiam辊径Roll profile for the Work Rolls of each StandRollprofenum profile轧辊凸度Roll material type for the Top and Botton Rolls of each StandMatltyp2namesize12轧辊材质Total length Rolled for each RollLenrolled2总长Number of pieces rolled for each RollBarsrolled2已轧带钢数Segment Width for Roll Arrays Segwid轧辊每段宽度Center segment index for Roll ArraysSegidxcent中间段索引The Roll Wear Array for the Top and Botton Rolls of each StandRollwear2numrollsegedg轧辊磨损情况 3.3.4 模型表SCF自适应由模型数据库服务器对系统数据库进行读写。所有的模 型功能都用到模型数据库服务器。 在模型表中，SCF用到的是带钢控制自适应产品参数表，它的关键 字是宽度、轧制模式以及簇号。这个表对每一块钢更新一次，具体内 容为： 描述变量名说明Family IndexFamily钢簇Thickness table(GRT) indexGrt_idx厚度等级Rolling_mode(ferritic or austentitic)Rolling_mode轧制模式Permissive to updatePerm_update更新许可Wear estimator coefficientWear_estnum_stds_fm磨损预测系数Number of updatesUpdates更新次数 3.4 输出SCF输出的主要内容有： 模型状态SCF计算的状态 开始信息带钢控制状态 SCF模型数据 SCF归类 3.4.1 模型状态 模型状态数据由所有模型计算后的一部分数据组成。描述变量名说明Product IDProd_id钢卷号Public eventPb_event公共事件Work requestWrk_request工作请求Calculations OKCalc_ok计算有效性标志Calculation status(green,yellow,red)Calc_status计算状态标志Red status reasonRed_status计算失败原因 3.4.2 带钢控制状态 描述变量名说明Current roll campaign numberCampaignnamesize20计划数Direction of last shift was increasingDirnum_stds_fm最后窜辊位置Coil edge has reached left(on roll) targetL_limitnum_stds_fm起始钢卷Coil edge has reached right(on roll) targetR_limitnum_stds_fm终止钢卷Centerline wear of each top roll at Last Feedback CoilWear_c12num_stds_fm最后一次反馈后上辊中心处磨损Last feedback coil IDFb_coil_idid_size最后反馈的钢卷 号Last course-1 coil IDC1_coil_idid_size最后进行course1计算的钢卷号Last course-2 coil IDC2_coil_idid_size最后进行course2计算的钢卷Skipped coils ID listSkp_coil_idid_size20不连续的钢卷号SCF was restarted in the middle of this campaignrestart计划中间SCF重新计算Wear area predicted for these coilsArea3磨损面积预测Maximum coil width for these coilsMax_width3钢卷最大宽度（当前计划中）Minimum coil width for these coilsMin_width3钢卷最小宽度（当前计划中）Average coil width for these coilsAvg_width3平均宽度Standard deviation of width for these coilsStd_dev_width3宽度间偏差Height(depth)targetTargHeight3num_stds_fm磨损量抛物线高度Base of parabola wear targetTargBase3num_stds_fm磨损量抛物线Flat top width of targetTargTop3num_stds_fm平直度目标宽度Flat top height of target TargTHeight3num_stds_fm平直度目标高度Shifts for ALL Coils in Schedule(in expected rolling order)shift整个计划中每块钢的窜辊量 3.4.3 SCF参考值描述变量名说明Product IDProd_idid_size钢卷号Status of SCF model validityScf_okSCF有效性标志Course indicatorCourse_numCourse计算次数Target Roll shifting position per standShftnum_stds_fm每个机架的窜辊位置 3.4.4 SCF归类描述变量名说明Unique identity for this productProd_idid_size钢卷号Problem encountered during calculationScf_calcs_not_ok计算过程出现的问题Planned roll change missedRc_missed非计划中换辊One of more coils notin sequenceOut_of_order一个或多个钢卷顺序错误4、 设计方法4.1 介绍SCF模型的数据通讯拓扑图如下：测量的轧制力测量的带钢宽度测量的窜辊位置Measured Roll ForceMeasured Strip WidthMeasure Shifting PositionFeedbackControl 控 制 反 馈 窜辊位置参考值 从以上的通讯图中，可以发现有如下几个特点： SCF不直接与一级通讯 轧辊数据库接受模型提供的数据写日志文件 轧件指挥器接受到确定的轧机事件后开始工作请求 有效的轧机参考值经由轧件指挥器传送给一级 SCF自适应计算从轧辊热与磨损模型中获得数据4.2 事件顺序 SCF计算的基本流程为： 计划的设定流程为： 4.2.1 开始顺序 当SCF开始计算时，如果它能获得当前的轧制计划，则： 恢复每块钢计算时保存的状态数据 确定下一块进入精轧机的带钢 获得轧制计划数据 如果必要，创建一个计划的窜辊 保存它的状态Public Event : scf_stateSelector : noneRecipient : Model Data BaseRequest Records : noneResponse Records : SCFState确定轧制过程，SCF请求下一块进入精轧的带钢的公共事件是：Public Event : scf_next to enterSelector : noneRecipient : Piece Tracking (TRK_JOB)Request Records : noneResponse Records : piece ID as selector 4.2.2 设定顺序 SCF 针对整个计划与单块带钢分别进行计算。对于单块带钢而言，从加热炉到精轧入口这一过程中，要进行多次计算。它计算的时间是在中间辊道模型（HTT）计算之后，但在精轧设定模型（FSU）之前。4.2.2.1 Roll Campaign Calculation 精轧换辊完成后，轧制计划计算开始执行。SCF进行的工作有： 确定一块进入精轧机架的钢 获得轧制计划数据 创建一个新的窜辊计划 保存状态Public Event : fm_roll_chg_cmpltSelector : noneOriginator : Roll Change HMIRequest Records : none Response Records : none 确定轧制过程，SCF请求下一块进入精轧的带钢的公共事件是：Public Event : scf_next to enterSelector : noneRecipient : Piece Tracking (TRK_JOB)Request Records : noneResponse Records : Piece ID as selector4.2.2.2 Course 0 Calculations 当板坯是“下一个要从炉子里抽出的板坯”时，SCF进行 Course 0计算。此时在板坯抽出前，换辊可能还没有结束，这 时的参考值用的是Course 0计算的结果。如果钢卷号在当前的 计划中没有记录，则开始一个新的计划，并置窜辊量为零。Public Event : scf_course0_requestSelector : Piece IDOriginator : Piece DirectorRequest Records : sPDI、 sSCFSYS Response Records : sModelStatus、 sSCFRef、 sSCFClass4.2.2.3 Course 1 Calculations 当中间坯到达粗轧出口高温计时，SCF进行Course 1设 定。此时轧辊是已知的，SCF可以对计划窜辊与当前的轧制状态 进行比较。Public Event : scf_course1_requestSelector : Piece IDOriginator: Piece DirectorRequest Records : sPDI、 sSCFSYS Response Records : sModelStatus、 sSCFRef、 sSCFClass 计算完成后把状态记录写进模型数据库。Public Event : scf_save_stateSelector : noneRecipient : Model Data Base Sent Records : sSCFState4.2.2.4 Course 2 Calculations 当带钢到达精轧入口时，进行Course 2计算。通常course 2 只进行一次，但如果带钢在辊道上有延迟，则也可以进行多次设 定。Public Event : scf_course2_requestSelector : Piece IDOriginator: Piece DirectorRequest Records : sPDI、 sSCFSYS Response Records : sModelStatus、 sSCFRef、 SSCFClass 计算完成后也把状态记录写进模型数据库。Public Event : scf_save_stateSelector : noneRecipient : Model Data Base Sent Records : sSCFState4.2.2.5 Course T Calculations这次设定叫试设定（trial setup）。操作人员通过画面请求的计算，计算结果只用于显示，不下装。Public Event : scf_courset_requestSelector : Piece IDOriginator : Piece DirectorRequest Records : sPDI、 sSCFSYS Response Records : sModelStatus、 sSCFRef、 SSCFClass4.2.2.6 Course F Calculations SCF收到Course F请求后，发送最后的设定数据给二级数据 库存储系统。 Public Event : scf_coursef_requestSelector : Piece IDOriginator : Piece DirectorRequest Records : none Response Records : none 4.2.3 反馈顺序 带钢在末机架抛钢后，SCF所做的工作有： 请求工作辊当前状态 磨损量的自适应 发送模型自适应值给模型表数据库 从内部数据中删除已经轧完的带钢记录 发送状态给模型数据库SCF只有带钢在末机架抛钢后才进行反馈计算，而其他模型是带 钢在穿带过程中进行多次反馈计算。Public Event : scf_feedbackSelector : Piece IDOriginator: Piece DirectorRequest Records : sPDI、 sSCFSYSResponse Records : none SCF从轧制过程和模型数据库中获得当前轧制状态与模型表， 利用当前的轧制状态与前一块钢的轧制状态做磨损量的自适应计 算，并把计算的结果返回给模型数据库。 Public Event : scf_save_stateSelector : noneRecipient : Model Data BaseRequest Records : sSCFStateResponse Records : none 4.2.4 其他工作请求4.2.4.1 改变PDI 当PDI被修改了后，如果计划窜辊必须重新建立，SCF将重新 进行计算。如果新的计划窜辊要求内部请求计划设定，则参照 4.2.5节Public Event : scf_pdi_modificationSelector : Piece IDOriginator: Piece Director or PDI Management Data BaseRequest Records : sPDI、 sSCFSYS Response Records : sModelStatus、 sSCFRef、 SSCFClass 4.2.4.2 拒绝带钢 在带钢进入机架前，如果被移除掉了，则一个拒收的信息将 被送往SCF。SCF将从它内部计划中删除该钢，并且将进行窜辊 的计算。Public Event : reject_pieceSelector : Piece IDOriginator: Piece Director or PDI Management Data BaseRequest Records : none Response Records : none 4.2.5 内部请求计划设定 当需要建立一个新的窜辊计划时，下一块进入精轧的带钢钢卷号必须已知。设定的顺序是： 获取轧制计划数据 获取精轧工作辊状态 获取必要的SCF模型表 建立一个新的窜辊计划 保存它的状态Public Event : scf_data_requestSelector : Piece IDOriginator: PDI Management Data BaseRequest Records : noneResponse Records : sSCFSys、 sPDI 为了创建一个新的窜辊计划，SCF从轧制模型表获取精轧轧辊当 前的状态并且请求模型表记录，计算完成后保存状态至模型数据库。Public Event : scf_save_stateSelector : noneRecipient : Model Data BaseRequest Records : sSCFStateResponse Records : none4.3 设定轧辊进程 4.3.1 方法 一个完整的轧辊进程计划需要做下面的一些假定： 如果有机架空过，则假定的磨损量要高于没有机架空过时的磨 损量。 如果窜辊不动作，此时假定机架间影响对带钢的控制不重要。 当前轧辊只用于当前计划。 4.3.2 输入 SCF需要用到下面的输入记录： sPDI 原始数据 sSCFSys 系统数据（操作人员动作与轧机状态信息） sSGP 钢种参数表 sSCFAPP 带钢自适应产品参数表 RTW Model 磨损模型提供的数据 PDI Data 描述变量名说明Product IdentificationProd_id钢卷号Roll Campaign IdentifierRoll_campaign轧制计划定义Furnace NumberFcenum炉号Steel GradeGrade_name钢种名Roling ModeFerritic轧制模式FM exit thicknessFxhaim精轧出口厚度FM exit widthFxwaim精轧出口宽度ThicknessSlabg板坯厚Lengthslabl板坯长Widthslabw板坯宽SCFSys Data描述变量名说明Simulation ModeSim_mode模轧模式SCF Model permissive enableScf_granted模型投入标志Enable status of roll shifting on all standsShft_enabnum_stds_fm窜辊方式Current shift positions for all standsPos_shftnum_stds_fm窜辊位置Rolling oil in useRoll_lubnum_stds_fm润滑油投入情况Status of furnacesFcenum_fce加热炉状态SGP Data描述变量名说明Base flow stressBase_fs基本流量压力Constant，1A1状态相变常量，1Constant，2A2状态相变常量，2Start temperatureTmp_start状态相变开始温度Stop temperatureTmp_end状态相变停止温度Ferritic flow stress modiferSigma_fer_mult铁素体流量修改Flow stress in RM areaRm_use_curve是否用计算流量的方法来计算粗轧区的流量压力Sensitivity factor in FMFm_sens_fac,36精轧区的灵敏因子Sensitivity factor in RMRm_sens_fac,36粗轧区的灵敏因子SCFAPP Data描述变量名说明Family IndexFamily钢簇GRT indexGrt_idx厚度等级Rolling_modeRolling_mode轧制模式Permissive to updatePerm_update更新许可Wear estimator coefficientWear_estnum_stds_fm磨损预测系数Number of updatesUpdates更新次数Time of last updateGE_timelast_update最后更新时间 Data Received from RTW Model描述变量名说明Work roll diameterAvgdiam辊径Roll profileRollprofenum profile轧辊凸度Roll material typeMatltyp2namesize12轧辊材质Total lengthLenrolled2总长Number of rolled piecesBarsrolled2已轧带钢数Segment widthSegwid轧辊每段宽度Center segment indexSegidxcent中间段索引Max number of roll segmentsNumrollsegedg轧辊段数最大值Roll wear arrayRollwear2numrollsegedg轧辊磨损情况 4.3.3 输出 SCF输出下面的记录： sSCFRef SCF参考值 sModelStatus SCF模型状态值 sSCFState SCF状态记录 sSCFClass SCF分类SCF Output描述变量名说明Product identificationProd_idid_size钢卷号SCF model validityScf_okSCF有效性标志Course indicatorCourse_numCourse计算次数Target shifting position per standShftnum_stds_fm每个机架的窜辊位置 Model Status Record描述变量名说明Product IdentificationProd_id钢卷号Public eventPb_event公共事件Image of themodel internal work requestWrk_request工作请求Calculations OKCalc_ok计算有效性标志Calculation statusCalc_status计算状态标志Red status reasonRed_status计算失败原因SCFState描述变量名说明Campaign numberCampaignnamesize20计划数Centerline wear of each top rollWear_c12num_stds_fm最后一次反馈后上辊中心处磨损Last feedback coil IDFb_coil_idid_size最后反馈的钢卷 号Last course-1 coil IDC1_coil_idid_siz