【正文】 煉鋼廠計算機控制使用PC客戶機、PC服務器及小型服務器工業(yè)控制計算機，是一種采用總線結構，對生產(chǎn)過程及其機電設備、工藝裝備進行檢測與控制的工具總稱。它具有重要的計算機屬性和特征，如：具有計算機CPU、硬盤、內(nèi)存、外設及接口、并有實時的操作系統(tǒng)、控制網(wǎng)絡和協(xié)議、計算能力，友好的人機界面等。目前工控機的主要類別有：IPC（PC總線工業(yè)電腦）、PLC（可編程控制系統(tǒng)）、DCS（分散型控制系統(tǒng)）、FCS（現(xiàn)場總線系統(tǒng)）及CNC（數(shù)控系統(tǒng)）五種。 PC機的系統(tǒng)結構包括硬件系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)（1）計算機網(wǎng)絡概述計算機網(wǎng)絡是將分布在不同地理區(qū)域的具有獨立功能的計算機系統(tǒng)、終端設備通過相應的通信設備和傳輸介質互聯(lián)起來，構成彼此間可相互通信和協(xié)作的綜合信息處理系統(tǒng)。 組建計算機網(wǎng)絡的目標是：實現(xiàn)資源共享和信息傳輸 。那么我們這里所指工控網(wǎng)絡則是用于工業(yè)控制的計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡的分類計算機網(wǎng)絡種類繁多，按照不同的分類標準，有以下幾種分類：按網(wǎng)絡的拓撲結構分類，有環(huán)型網(wǎng)、星型網(wǎng)、總線型網(wǎng)、樹型網(wǎng)和混合型等。按通信介質分類，有雙絞線網(wǎng)、同軸電纜網(wǎng)、光纖網(wǎng)和無線衛(wèi)星網(wǎng)等。按信號頻帶占用方式分類，有基帶網(wǎng)和寬帶網(wǎng)。按網(wǎng)絡規(guī)模和覆蓋范圍分類，有局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)(WAN)和城域網(wǎng)(MAN).生產(chǎn)控制網(wǎng)絡的結構分為4層L1級網(wǎng)絡：即基礎自動化控制級。包括PLC、儀器儀表、變頻器、監(jiān)控計算機等。L2級網(wǎng)絡：即過程控制級。它主要體現(xiàn)為生產(chǎn)控制模型系統(tǒng)。MES網(wǎng)絡 ：主要用于生產(chǎn)管理、調度管理的信息傳輸、生產(chǎn)計劃的下達管理。ERP網(wǎng)絡 ：主要用于原材物料跟蹤，財務、物流、人力資源 管理。（2）模型定義：模型是一個規(guī)范。我們這里所指的計算機模型實際上就是用計算機語言來實現(xiàn)的數(shù)學模型。L2級也是過程自動化級，是利用數(shù)據(jù)庫技術和模型計算，對我們生產(chǎn)過程進行督導，它是一個交互的工作過程，根據(jù)實時檢測到的現(xiàn)場事件來運行數(shù)學模型，根據(jù)模型計算和操作員指令向基礎自動化發(fā)送設定值，指導冶煉、指導操作，從而避免經(jīng)驗操作的精度不夠的缺陷來提高冶煉的精準度，它是提高冶金產(chǎn)品質量方面的重要手段轉爐SDM模型SDM模型是濟鋼第三煉鋼廠自動化煉鋼先進技術的體現(xiàn)，代表著國內(nèi)領先世界先進的自動化煉鋼技術，真正體現(xiàn)了現(xiàn)代自動化煉鋼的技術水平。該模型分為靜態(tài)模型計算和動態(tài)模型計算。在煉鋼過程中，首先進行靜態(tài)模型的計算，然后根據(jù)煉鋼的工藝目標進行動態(tài)的計算，最終達到煉鋼的工藝目標值，實現(xiàn)自動化煉鋼。該模型包括7個模塊。連鑄二級模型連鑄L2級的系統(tǒng)用戶分為Administrator和Operator兩大類。作為管理員，有著超級權限，Administrator可以根據(jù)實際生產(chǎn)的要求或者是工藝操作人員的需要對控制模型進行修改，使其更好地適應生產(chǎn)的變化、滿足生產(chǎn)的需要。 現(xiàn)場生產(chǎn)計算機使用情況濟南鋼鐵工廠系統(tǒng)除了3精煉爐沒有過程控制級，其他包括爐前、1號精煉爐、RH、4個鑄機都有以C/S為結構的計算機模型控制系統(tǒng)。全廠有30多臺服務器，近200臺參與監(jiān)控的客戶端。其維護與檢修的工作非常重要，工作量也非常大，車間的主要點檢、維護單位是自動化車間技術組。（1）連鑄機自動化控制設備構成按區(qū)域總體分成四大部分：公用系統(tǒng)、鑄流系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、后部系統(tǒng)。公用系統(tǒng)主要包括：大包回轉臺、中包車、中包預熱站、主液壓站、滑動水口液壓站、潤滑站等自動控制系統(tǒng)等。鑄流系統(tǒng)主要包括：結晶器調寬、結晶器振動、ASTC、拉矯驅動、引錠收發(fā)控制、控制、蒸汽煙氣抽引控制等。儀表系統(tǒng)主要任務：完成連鑄機的設備冷卻、鑄坯二次冷卻、各氣體介質測量檢測控制等功能。應用類型： 1） 稱重系統(tǒng) 2） 結晶器液位控制系統(tǒng)3） 配水系統(tǒng) 4） 下渣檢測系統(tǒng) 5） 結晶器專家系統(tǒng) 6） 輥縫儀 后部系統(tǒng)主要完成：板坯輥道自動輸送、一次切割車、二次切割車、去毛刺機、打號機、跺板臺卸板臺、過跨車控制等功能。（2）典型設備介紹結晶器振動就是使結晶器以不同的頻率和振幅上下往復振動，以防止鋼水粘連在結晶器的銅板上。振動的運動是由伺服閥控制的液壓缸來實現(xiàn)的，其實際位置是由液壓缸的位置傳感器進行檢測的 拉矯系統(tǒng)提供了彎曲段、矯直段、水平段內(nèi)的鑄坯的導向，保證了引錠桿的插 入和澆注過程中熱坯的拉矯。拉矯電機均采用SIEMENS 書本型變頻器（MASTERDRIVERS VC）的矢量控制系統(tǒng)，變頻器均帶有制動單元和制動電阻，部分電機采用電磁抱閘制動。變頻器與PLCDrive采用PROFIBUS通訊，編碼器信號進入變頻器作為反饋信號，實現(xiàn)了矢量控制。橫移臺車是將CCM2的鑄坯通過5臺平移小車運送到CCM3的輥道上，然后運送到加熱爐的設備。橫移臺車設備包括升降橫梁，平移小車兩部分組成。升降橫梁通過裝在橫梁下部的2個液壓缸驅動，平移小車是通過一臺75KW的SIEMENS變頻器控制的一臺45KW的帶抱閘和編碼器的SIEMENS電機驅動。整個橫移臺車系統(tǒng)包括7個限位，分別為：升降橫梁的高位，升降橫梁的低位，2＃機極限位，3＃極限位，緩沖區(qū)A位，緩沖區(qū)B位，小車行走同步位。 軋鋼生產(chǎn) 濟鋼緊湊式雙機架四輥可逆冷軋機介紹CCM軋機設備主要有：出入口鋼卷運輸設備、軋機、開卷卷取設備和電氣測控設備， 示。 CCM軋機區(qū)設備布置圖CCM軋機的質量控制系統(tǒng):AGC液壓調節(jié)裝置工作輥彎輥(WRB)工作輥CVC橫移多區(qū)選擇冷卻裝置MCS 濟鋼2500mm中板軋機液壓AGC系統(tǒng)在現(xiàn)代板帶軋制技術中，以液壓AGC為主的壓下控制系統(tǒng)是保證中厚板產(chǎn)品質量、進一步提高產(chǎn)量的新技術，在國內(nèi)絕大多數(shù)中厚板軋鋼廠家中都有不同效果的運用。為進一步提高中板廠經(jīng)濟技術指標，提高產(chǎn)品質量，濟南鋼鐵股份有限公司中板廠（簡稱濟鋼中板廠）于2003年12 月成功地投用了液壓AGC自動厚度控制系統(tǒng)。改造前的操作狀況:原厚度控制調整系統(tǒng)為純?nèi)斯た刂品绞剑耆越?jīng)驗為主。該方式存在厚度控制不穩(wěn)定、板形調整不靈活、設備負載無法監(jiān)控、人工經(jīng)驗因素影響大、操作工勞動強度高等多項缺點，致使軋機能力沒有得到充分發(fā)揮。另外，人工設定輥縫及進行調零、軋機調整誤差大，造成鋼板同板差、異板差大、厚度命中率低。系統(tǒng)控制方案:濟鋼中板軋機壓下控制系統(tǒng)主要包括3部分：軋輥位置控制系統(tǒng)；板材厚度控制系統(tǒng)（控制同板差）；規(guī)程設定與調度系統(tǒng)（控制異板差，提高目標厚度命中率）。因此，中板軋機壓下控制系統(tǒng)的主要任務是控制軋輥位置，減少同板差和異板差，提高目標厚度的命中率，有效改善板形。控制思路:濟鋼中板是雙機架生產(chǎn)，四輥軋機僅作為精軋機使用，因此在來料厚度通常不大于50mm 的情況下，適合采用全液壓壓下方式軋鋼，壓下油缸將采用大行程缸，同時保留電動壓下方式作為備用。AGC 有絕對值和相對值兩種控制方式。由于濟鋼中板廠沒有配備過程計算機，目前僅采用相對值AGC方式。濟鋼中板生產(chǎn)是典型的按訂單生產(chǎn)方式，多品種、小批量，一個班經(jīng)常軋制很多鋼種規(guī)格。規(guī)格的頻繁更換使操作工不可能臨時向系統(tǒng)輸入規(guī)程，否則將影響軋制節(jié)奏。因此濟鋼這套系統(tǒng)采用了電動壓下+液壓AGC 的軋制方式，并成為在沒有配備過程計算機條件下的一種主要工作方式。AGC系統(tǒng):AGC 系統(tǒng)的作用是當軋輥產(chǎn)生彎曲和有其它擾動的情況下，保持輥縫值恒定。AGC系統(tǒng)的核心任務是通過補償軋機的彈跳和調整壓下系統(tǒng)的位置來保持帶載輥縫和軋件出口厚度恒定。4 鋼廠發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)PID控制應用 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)數(shù)學模型的建立(1) 同步發(fā)電機的傳遞函數(shù),同步發(fā)電機的傳遞函數(shù)相當復雜, 這里只研究發(fā)電機空載起勵的過程, 因此, 可對發(fā)電機的數(shù)學描述進行簡化。在轉速為額定轉速時, 同步發(fā)電機的傳遞函數(shù)可以用一階滯后環(huán)節(jié)來表示。電壓最大值在額定電壓的附近, 因此, 可以在該過程中忽略飽和現(xiàn)象, 故同步發(fā)電機的傳遞函數(shù)為式中表示其時間常數(shù), 主要為勵磁繞組的時間常數(shù), 其數(shù)值較小, 取5s , 為發(fā)電機的電壓放大系數(shù), 當忽略發(fā)電機的飽和影響時,可用發(fā)電機的定子電壓和發(fā)電機空載額定轉子電壓之比表示。(2) 電壓測量單元的傳遞函數(shù)電壓測量單元由測量變壓器、整流濾波電路等組成, 作用是把發(fā)電機機端電壓變成與之成正比的直流電壓, 在正常情況下,和測量變壓器均不會飽和, 可近似用一個一階滯后環(huán)節(jié)來描述式中，時間常數(shù)約為幾十毫秒, ,為對應時測量單元的輸出電壓。(3) 功率放大單元的傳遞函數(shù)調節(jié)器中的功率放大單元是可控硅調節(jié)器, 由于可控硅整流元件工作是斷續(xù)的, 所以它的輸出與控制信號間存在著時滯。根據(jù)有關文獻有式中為可控硅整流電路的輸出電壓,為可控硅整流電路輸出開路時的輸出電壓,為換相電抗形成的輸出電壓降,為可控硅整流元件的電壓降（每只可控硅的管壓降約為1V,在分析勵磁系統(tǒng)時一般情況下可忽略不計）。發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)一般都有非線性環(huán)節(jié), 這就要進行線性處理。線性處理時, 首先要確定在哪一點線性化, 也就是首先要確定系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的定態(tài)工作點, 然后假定在整個運行過程中各環(huán)節(jié)的輸入量和輸出量在定態(tài)工作點附近變化的絕對值一直保持很小。這樣就可以把本來是非線性的環(huán)節(jié)近似地當成線性環(huán)節(jié)對待。分析發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng), 一般假定發(fā)電機在空載額定狀態(tài)（即發(fā)電機空載額定轉速額定定子電壓）運行時各環(huán)節(jié)對應的輸入、輸出為定態(tài)工作點, 而且勵磁系統(tǒng)的輸人信號只有很小變化。同時考慮到發(fā)電機空載運行時勵磁電流較小, 可控硅整流電路的換相電抗壓降不大, 也可忽略。因此功率放大單元的傳遞函數(shù)可以簡化為：（4） PID調速器的傳遞函數(shù)PID調速器的傳遞函數(shù)為：。 發(fā)電機勵磁系統(tǒng)傳遞函數(shù) PID在發(fā)電機勵磁系統(tǒng)中的應用同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)的動態(tài)指標通常是采用機組，額定轉速下零起升壓的參數(shù)來衡量的, 同步發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)的動態(tài)特性是指在外界干擾信號作用下, 該系統(tǒng)從一個穩(wěn)定工作狀態(tài)變化到另一個穩(wěn)定工作狀態(tài)的時間響應特性。我國同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)國家標準中對同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)動態(tài)特性的超調量、調節(jié)時間和擺動次數(shù)有明確規(guī)定, 在我國大中型同步發(fā)電機勵磁自動控制系統(tǒng)技術要求（GB/T74091997）中, 對同步發(fā)電機動態(tài)響應的技術規(guī)定為：同步發(fā)電機在空載額定電壓下, 當電壓給定階躍響應為10%時發(fā)電機電壓超調量應不大于階躍量的50%,擺動次數(shù)不超過3次, 調節(jié)時間不超過10s；當同步發(fā)電機突然零啟動升壓時, 自動電壓調節(jié)器應保證發(fā)電機端電壓超調量不得超過額定值的15%,調節(jié)時間不應大于10s, 電壓擺動次數(shù)不應大于3次。在目前控制系統(tǒng)設計中, 大多采用微機控制技術,此時使用的是數(shù)字PID控制器, 它是將模擬PID控制算法離散化, 通過程序實現(xiàn), 不需要像模擬控制系統(tǒng)那樣用硬件電路來實現(xiàn), 因此使系統(tǒng)設計更靈活、方便,由于PID控制算法具有直觀的物理解釋, 并且能滿足大多數(shù)系統(tǒng)的要求, 因此至今PID控制仍然是常規(guī)控制系統(tǒng)設計應用最普遍的控制算法。某電廠發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的主要參數(shù)為：，，，, 。 仿真結構圖利用控制理論基礎進行相關PID參數(shù)的計算，可得當Kd= , Kp= ,Ki= 時，控制效果較好，意味著發(fā)電機的效率較高，系統(tǒng)運行效果較好。將所得參數(shù)代入模型結構中，根據(jù)軟件的具體情況對控制系統(tǒng)的結構做出適當調整。 代入?yún)?shù)后的系統(tǒng)結構圖。 勵磁控制系統(tǒng)仿真結果圖可見, 引人PID控制算法后明顯改善了發(fā)電機勵磁系統(tǒng)的調節(jié)特性, 并具有良好的跟蹤特性。仿真結果表明, 基于PID算法的勵磁系統(tǒng)的調節(jié)過程, 都能很好地滿足勵磁系統(tǒng)的動態(tài)特性, 所得到的系統(tǒng)響應曲線過程極小, 調節(jié)速度快且調節(jié)過程平穩(wěn)（沒有頻繁的波動）,具有良好的調節(jié)品質。研究結果表明, 該控制器具有良好的調節(jié)品質, 并且硬件電路易于實現(xiàn)。它的應用, 將會給電廠發(fā)電機勵磁控制系統(tǒng)帶來更大的技術進步和更高的經(jīng)濟效益。5 實習收獲及感想經(jīng)過了近一個月的生產(chǎn)實習，感覺學了不少的東西，盡管大部分不一定與知識的積累相關，但感覺還是挺值的。特別是在濟南鋼鐵集團的時間里，更是感觸頗深。雖然在那兒比較辛苦，每天都是強迫自己學著那些晦澀生疏的實際生產(chǎn)應用方面的知識，雖然有部分的理論在其中，但學習的主要內(nèi)容都是與實際設備聯(lián)系起來，所以有些地方的邏輯就是根據(jù)實際經(jīng)驗和產(chǎn)品的效果作為標準來衡量的，這些不是通過筆和紙稍微計算一下就能得出絕對最優(yōu)結果的題目，單純的計算在實際中忽略了太多的干擾，而實際中就不得不考慮這些問題，處理方法會有所改變也是理所當然的事?？偟膩碚f，所感所想主要分為一下三個方面：1）和同學的相處與合作： 鋼廠是一個龐大的系統(tǒng)，正是因為有了無數(shù)員工的合作與努力，才能使鋼鐵的生產(chǎn)順利進行，得到高質量的鋼材，提高鋼鐵生產(chǎn)的技術，降低成本。個人的能力和精力是有限的，不可能完成如此龐大的工程。2）學習方法的調整： 以前過于注重理論的計算，然而在實際生活應用中，理論雖然有一定的指導作用，但并不能決定最終的結果，理論計算中將很多問題都進行了理想化，而實際中的干擾可能會使結果與計算值相差很大。當然，理論分析很重要，這是系統(tǒng)和各種控制方法的基礎和核心，但不必過于在乎計算。3）學習內(nèi)容的調整： 當今社會對于人才的要求是比較高的，雖說粗通百事不如專精一業(yè)，這只是相對而言的，現(xiàn)階段各行業(yè)的涉及的知識范疇和領域是相互交織的，幾乎沒有那種獨成一體的存在，涉獵知識的范圍越廣，意味著自己的思維和眼光越是開闊，面對的機遇和自身的素質也能得到很大的提高。4）心態(tài)的調整： 學海無涯，聞道先后，術業(yè)專攻，亙古不變，在學習的過程中，積極謙虛地請教有經(jīng)驗的老前輩，是提升我們能力的一大助力，即使你學得足夠好，科學的頂峰永遠是人類難以企及的，時刻保持謙遜