板带轧机系统自动控制

1. 板带轧机系统自动控制 燕山大学 机械工程学院 板带轧机系统自动控制 1

2. 第一讲 • 课程内容简介 • 1．轧制生产自动控制 • 冷轧 • 热轧 • 2．轧制产品控制 • 板厚 • 板形 • 板宽 • 材料性能(控制冷却、控制轧制) 板带轧机系统自动控制

3. 1. 轧制生产自动控制 （1） 热轧生产线 板带轧机系统自动控制

4. （2） 冷轧生产流程 板带轧机系统自动控制

5. 2. 轧制产品控制 板厚 —— 沿板材纵向（x向）的厚度（y向）差 横向厚差 —— 沿板材宽度（z向）的厚度（y向）差 板形—— 沿板材宽度（z向）的延伸率（x向）差 板带轧机系统自动控制

6. 第1章绪论 • 1.1 过程计算机控制系统概况 • 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 • 1.3 轧制过程计算机控制概述 板带轧机系统自动控制 6

7. 1.1 过程计算机控制系统概况 γ + Σ 控制器 D/A 执行机构 被控对象 Y 给定值 被控量 - D/A 测量变送 计算机控制器 生产过程 组成：被控对象、测量变送装置、计算机、执行机构 过程计算机控制系统原理简图 板带轧机系统自动控制 7

8. 1.1 过程计算机控制系统概况 • 过程计算机控制：计算机、自动控制、生产工艺过程 • 自动控制理论是过程计算机控制的理论支柱； • 计算机技术的发展又促进了自动控制理论的发展与应用； • 过程计算机控制系统的实现都是针对具体的生产过程而来，控制是作为一个系统与生产过程结合在一起的。 板带轧机系统自动控制 8

9. 1.1 过程计算机控制系统概况 1946年 世界上第一台电子计算机 1959年 世界上第一台过程控制计算机 美国德克萨斯州的一个炼油厂 1962年 开始采用直接数字控制（DDC） 1975年 生产出分散控制系统 例如，美国的TDCS-2000和日本的CENTUM等 超小型化、软件固化和控制智能化 板带轧机系统自动控制 9

10. 1.1 过程计算机控制系统概况 电子管→半导体→集成电路技术→大规模集成电路→可编程运算逻辑控制器（PLC） 过程控制计算机的使用量： 1970年约5000台→1975年约50000台 平均无故障时间： 1958年前后仅为50～600h→20世纪60年代大约2000h DCS的数字控制器： 一般是8个回路以下→80年代中期只控制1～2个回路 板带轧机系统自动控制 10

11. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 • 1.2.1 数据收集系统 • 1.2.2 操作指导系统 • 1.2.3 直接数字控制系统（DDC） • 1.2.4 监督控制系统（SCC） • 1.2.5 多级信息管理系统（MIS） • 1.2.6 分散控制系统（DCS） 板带轧机系统自动控制 11

12. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 工业对象 数据收集 装置 计算机 • 1.2.1 数据收集系统 轧制过程中各种参变量，包括模拟量、脉冲量、数字量、开关量等，通过检测仪器检测（采样），进行数学分析或数据加工。计算机对工业过程实现的功能包括参数巡回检测、报警和结果处理。 数据收集系统简图 板带轧机系统自动控制 12

13. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 CRT 工业对象 数据收集 装置 计算机 操作人员 打印 • 1.2.2 操作指导系统 计算机采集数据，然后根据一定的控制或管理方法进行计算，最后输出指导信息，提供给操作人员参考，操作仍由人工完成。 操作指导系统简图 板带轧机系统自动控制 13

14. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 CRT、打印 工业对象 数据收集 装置 计算机 操作人员 • 1.2.3直接数字控制系统（DDC） 计算机闭环控制系统。计算机完成计算和操作。 计算机： 实时性好、可靠性高、适应性强 DDC系统控制调整效果的好坏： 生产过程的数学模型、实现数学模型的算法、实现算法的程序 直接数字控制系统简图 板带轧机系统自动控制 14

15. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 工业对象 数据收集 装置 DDC 下位机 SCC 上位机 • 1.2.4监督计算机控制系统（SCC） 两级计算机： 上位机（SCC）：根据反映生产过程工况的数据和数学模型进行必要的计算，给DDC计算机提供各种控制信号。 下位机（DDC）：直接数字控制。 监督计算机控制系统简图 板带轧机系统自动控制 15

16. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 • 1.2.5多级信息管理系统（MIS） 生产规模越来越大，信息来源越来越多，对计划管理和信息收集的及时性要求越来越高。 要求管理计算机系统能直接指挥过程计算机系统，过程计算机也能直接向管理计算机系统进行汇报。 企业管理层：如能源调度中心、生产调度中心 板带轧机系统自动控制 16

17. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 • 1.2.6分散控制系统（DCS） 分散控制、集中操作、分级管理、分而自治、综合协调 功能分散、危险分散、管理集中、应用灵活 局部最优化 → 整体的总目标函数最优化 “分解”和“协调” 板带轧机系统自动控制 17

18. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 • 1.2.6分散控制系统（DCS） • 实现大型工程系统的自动控制，有以下要求： • 生产过程的数学模型化 • 生产过程各种操作和调节的自动化 • 过程控制终端的人机对话 • 计算机控制的高度实时性、精确性和可靠性 板带轧机系统自动控制 18

19. 1.2 过程计算机控制系统的基本类型 • 1.2.6分散控制系统（DCS） • 递阶分级控制方法 • 分层控制： • 按控制任务进行分解 • 分级控制： • 按对象结构进行分解 • 分段控制： • 按控制过程的时序进行分解 板带轧机系统自动控制 19

20. End 板带轧机系统自动控制 20