二冷动态配水数据优化

1 二冷水系统简介
    太钢炼钢一厂立式板坯连铸机在改造前，只具备基础自动化(L1)功能，按照系统设定的固定水表完成喷淋冷却水系统的控制，实现二冷段不同区域水量的自动调节。由于受输入固定水表的限制，铸坯表面及内部存在着一定的质量缺陷。为了改善铸坯质量，对现有二冷水系统进行升级改造，引进奥钢联二级系统模型“DYNACS SECONDARY COOLING SYSTEM MODULE”(动态二冷水模型)，如图1所示。

    L1、L2自动化系统间的数据传输设计采用以下方式进行通讯。

2 系统配置
    L1自动化系统与L2自动化系统之间通过光纤交换机模块OSM模块进行链接，采用工业100M以太网进行通讯，协议采用TCP／IP。
    L2系统采用C／S模式，服务器上安装Oracle9i数据库软件作为后台数据库，客户机利用VB软件开发了DYNACS动态配水HMI。通过OPC(OLE对象链接和嵌入过程控制)方式进行对L1数据的读写。
    L1系统利用INTOUCH组态软件开发了L1配水HMI，通过OPC方式进行对L2数据的读写。

3 信息交换
    两级系统根据OPC标准执行数据通讯，L1作为发送器主导装置时，发送数据流从L1→L2，L1系统将生产过程的实际检测值发送至L2控制系统；L2作为发送器主导装置时，数据流从L2→L1，L2系统将计算后的设定值发送至一级控制系统。在L1、L2之间通讯的数据，依照事件触发方式进行循环通讯，即当数据改变时，触发数据交换。在L1计算机和L2系统之间主要使用以下数据类型交换信息：
    L1→L2主要的通讯数据为：
    L2→L1主要的通讯数据为：

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4 L1、L2级系统切换
4．1 Watchdog的使用
    Watchdog作为“看门狗”来使用，用于实时检查L1控制系统与L2计算机之间的通讯状态。在两级计算机程序中，将其作为一个计数器使用，循环增加。接收端计算机根据这一数据的变化情况来判断通讯状态。通讯正常时，在一定的时间间隔内(5秒)所读数据不相等，如果数据相等，则说明通讯故障，需要切换到一级控制。此外，Watchdog可以储存值-1，表示“看门狗”无效。
4．2 系统切换过程
    (1)Watchdog的有效使用，确保了L1、L2系统之间的正常切换。在连铸生产过程中，L1、L2通讯正常时(Watchdog不提示故障)，可由人工从一级切换到二级控制模式，由二级动态配水模型下达二冷水流量设定控制。如果二级计算机故障或与一级计算机通讯故障，且在规定时问内(10秒)通讯无法恢复正常，Watchdog将提示故障报警，系统将从二级系统自动切换到一级控制模式，由一级水表完成流量控制。在二级计算机处于故障状态时，为了防止误操作，切换操作按钮将被设定为“禁止操作”。
    (2)在L2系统中Watchdog除检测通讯状态外，二级系统还对L2冷却水流量设定值的有效性，以及一级系统运行状态进行判断，如果其中有一项不正常时，Watchdog亦将提示故障，并自动切换至一级控制。
    (3)为了保证L2系统计算值的准确性，在一级系统中，对所采集的生产过程数据需要进行过滤处理。尤其是钢水在线测温、钢水重量等数据，由于传感器或检测方法变化的原因，所检测数据不能真实反映生产过程状态，一级系统将过滤掉无效的测量值，向二级传输有效的测量值。例如：当钢水测量温度<1 200℃时，温度通讯数据不进行更新，而将上一时刻数据传输到二级系统。

5 系统控制流程
    (1)L1、L2级通讯正常时，L2系统根据过程参数进行二冷水流量设定并送入L1，L1系统PID调节器输出控制量对调节阀进行开度控制。调节阀输出反馈信号给L2系统，L2系统根据反馈信号等过程参数改变流量设定，从而实现对二冷水进行动态调节。
    (2)L1、L2级通讯系统故障时，系统自动转为L1，由L1选择冷却水表，对二冷水流量进行控制。
    (3)在手动方式下，操作员可通过操作台上的手操器对流量进行控制。

6 操作运行
    (1)一级工作模式打到浇铸位后，通讯正常，需手动将控制模式转换为二级，二级控制水量显示设定值，二级出现故障后，可自动转化为1级运行模式，由1级水表进行配水。
    (2)起步后，二级画面显示动态配水曲线图，水量自动跟踪。
    (3)中包开浇后观察二冷水足辊宽、窄面、一级是否有流量显示，若切断阀运行正常但是没有流量，可通过手操器送水，或在配水室打开旁通管道送水。
    (4)整个浇钢过程，注意观察二级控制运行情况，水量是否跟踪，二冷各段切断阀能否自动打开。

7 结束语
    动态二冷水系统投入运行后，对铸坯的冷却达到了预期效果，提高了铸坯的表面和内部质量，并且运行稳定，为连铸机的正常生产提供了保证。