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數據庫技術在板坯連鑄生產中二次冷卻水控制系統中的應用

時間：2010-07-05 10:04:26來源：zhangting

導語：?二次冷卻水控制是連鑄生產的一項核心技術，二次冷卻水控制的效果直接影響到最終板坯質量的優劣。

摘要：二次冷卻水控制是連鑄生產的一項核心技術，二次冷卻水控制的效果直接影響到最終板坯質量的優劣。隨著連鑄動態二次冷卻水系統工藝的不斷完善和提高，相應的對二次冷卻水動態控制的實時性和靈活性有了更高的要求，對數據庫技術的引用正好可以很好的滿足這些要求。

關鍵字：二次冷卻水控制；數據庫技術；實時性；靈活性

The application of database technology in slab continuous casting
secondary cooling water control system
Mijinzhou, Huangweidong, Xujiang

(China national heavy machinery research institute Co.Ltd ,ShanXi xi’an,710032)
Abstract：Secondary cooling water control is a core technology of continuous casting production,The slab quality is decided by the result of controling the Secondary cooling water。 As the continuous casting dynamic secondary cooling system’s process get more and more perfect, the higher realtime and flexible control for the dynamic secondary cooling is need。 The database technology just can meet these need。
Key word：secondary cooling water control； database technology ； realtime； flexible

1、前言
二次冷卻水控制是連鑄生產中的一項核心技術，二次冷卻水控制的效果直接影響到最終板坯質量的優劣。隨著連鑄動態二次冷卻水系統工藝的不斷完善和提高，相應的，對二次冷卻水動態控制的實時性和靈活性有了更高的要求。僅僅應用常規的HMI人機界面組態軟件（例如：SIMENS的WINCC）內部功能很難滿足要求，基于以上原因，我們采用了數據庫技術結合組態軟件來實現動態二次冷卻水的控制。這種方案保證了控制的實時性和靈活性。
本文介紹中是基于SIMENS的WINCC6.2組態軟件和WINCC軟件包中自帶的SQL SERVER2005數據庫軟件來展開論述的。

      2、工藝要求
      連鑄動態二冷水控制方法一般分為兩種。一種是由鋼水凝固傳熱模型根據當前的板坯寬度、厚度、鋼種、各冷卻區目標表面溫度、鋼水過熱度、拉坯速度等動態的計算出設定水量，并根據目標表面溫度與實際表面溫度的差值對水量進行修正，下載到基礎自動化系統。另一種是預先根據不同的板坯寬度、厚度、鋼種、各冷卻區目標表面溫度和鋼種理論          過熱度等，由鋼水凝固傳熱模型計算出一組拉速下的設定水量，利用最小二乘法擬合為二次方程，并將參數存儲為若干水表，然后根據水表中的參數和生產實時的拉速、水溫、過熱度等修正用于控制的二冷設定水量。
本文主要針對第二種控制方法進行論述。
      鑄機二次冷卻區分為N個小冷卻區，內弧和外弧共有M個控制閥（也稱為M個邏輯冷卻區）進行冷卻水的控制。水表中包括水表名、寬度、厚度、冷卻模式、每個邏輯冷卻區擬合的二次方程系數Ai，Bi，Ci 。現水表為已知條件。
      二次冷卻設定水量與拉速的關系：
      Qi = Ai*Vg^2 + Bi*Vg + Ci
      Qi：( 升/分鐘 ) 對應二冷某一段的水量計算設定值
      Vg：( 米/分鐘 ) 拉坯速度
      Ai、 Bi 、Ci：對應于該區的水量系數
      根據采集到的實際拉坯速度和二次方程式計算出初步水量，同時還要根據采集到的實際中間包溫度TTD、二冷水溫度TWAT等因素修正設定水量。
      Qi = Qi×KTD×KWAT
      KTD：中間包溫度修正系數
      KWAT：二冷水溫度修正系數
      再將修正后的設定水量與設定水量的最大值Qmax和最小值Qmin比較，如果計算出的值大于最大水量，設定值采用最大水量Qi=Qmax；如果小于最小水量而大于極限最小水量，設定值采用最小水量Qi=Qmin；如果小于極限最小水量，設定值采用極限最小水量Qi=Qlim。

3、數據庫結構和數據源鏈接
數據庫L1_DATABASE中建立兩個數據表：二冷區極限水量表SEC_COOL_MAX_MIN_V和水表管理表。WATER_TABLE_MANAGEMENT：

SEC_COOL_MAX_MIN_V表中字段包括：

WATER_TABLE_MANAGEMENT表中字段包括：

建立好數據庫數據表后，還要建立數據庫的ODBC數據源鏈接。這樣在WINCC組態軟件的腳本中可以通過連接數據
源來實現和數據庫的連接。見下圖：

4、WINCC操作數據庫人機界面
WINCC操作和監控人機界面主要有兩個。一個為下載水表界面，另一個為二冷水表維護界面，兩個界面的后臺運行程序都是運用WINCC腳本VBA語言與數據庫通信實現的。

下載水表界面：

二冷水表維護界面：

       通過下載水表界面既可以監控當前所選的水表名稱以及與其相對應的參數；也可以通過在Table Sel 下拉框中選擇保存在數據庫中的、我們將要使用的水表名稱，并下載到基礎自動化PLC中。
      通過二冷水表維護界面，可以完成對新的冷卻水表的添加，對已存在的冷卻水表參數的修改和對不再需要的冷卻水表的刪除操作。所有這些參數都保存在數據庫中，對界面的操作過程就是對數據庫中數據的操作過程。
      這些操作因為數據庫技術的通用性、簡單性和靈活性而變得很容易實現。

5、WINCC腳本與數據庫技術的應用
二冷控制參數數據流程圖如下：

      建立好數據庫和數據源鏈接后，首先，在Wincc起始畫面打開的腳本中將各邏輯冷卻區的最大水量、最小水量和極限水量從數據庫讀取出來并寫入全局變量中。具體代碼如下：
      Dim objConnection
      Dim objCommand
      Dim objRecordset
      Dim ConnString
      Dim strSQL
      Dim lngValue
      Dim lngValue1
      Dim lngValue2
      Dim lngCount
     ‘連接數據庫
      ConnString = Provider=MSDASQL;DSN=
      L1_database;UID=user1;PWD=pwd1;"
      Set objConnection =
      CreateObject("ADODB.Connection")
      objConnection.ConnectionString =ConnString
      objConnection.Open
      Set objRecordset =reateObject("ADODB.Recordset")
      Set objCommand = CreateObject("ADODB.Command")
      ‘邏輯區0 的水量設定最大值、最小值和極限值讀取
      strSQL =
      "select max_water_v,normal_min_v,limit_min_v
      from sec_cool_max_min_v where logical_sec_no = 0"
      objCommand.ActiveConnection = objConnection
      objCommand.CommandText = strSQL
      Set objRecordset = objCommand.Execute
      lngCount = objRecordset.Fields.Count
      If (lngCount>0) Then
      objRecordset.movefirst
      lngValue = objRecordset.Fields(0).Value
      HMIRuntime.Tags("0_max_water_flowrate ").Write lngValue
      lngValue1 = objRecordset.Fields(1).Value
      HMIRuntime.Tags("0_normal_min_water_flowrate ").WritelngValue1
      lngValue2 = objRecordset.Fields(2).Value
      HMIRuntime.Tags("0_limit_min_water_flowrate ").WritelngValue2
      End If
      ……’其他M-1個邏輯區類似
      Set objCommand = Nothing
      objConnection.Close
      Set objRecordset = Nothing
      Set objConnection = Nothing
      其次，在下載水表界面中的下載水表動作腳本中，從數據庫讀取出所選水表相對應的各個邏輯冷卻區的二次方程A，B，C系數，并存入全局變量中。具體代碼如下：
      Dim objConnection
      Dim objCommand
      Dim objRecordset
      Dim ConnString
      Dim strSQL
      Dim lngValue
      Dim lngCount
      Dim combox1
      Dim in_water_table_name
      Dim i
      Set combox1 = ScreenItems("water_table_select")
      HMIRuntime.Tags("second_cool_table_name_1").Write combox1.Text
      in_water_table_name=combox1.Text
      ConnString = "Provider=MSDASQL;DSN=L1_database;UID= user1;PWD= pwd1;"
      Set objConnection = CreateObject("ADODB.Connection")
      objConnection.ConnectionString = ConnString
      ConnString objConnection.Open
      Set objRecordset = CreateObject("ADODB.Recordset")
      Set objCommand = CreateObject("ADODB.Command")
      strSQL = "select * from water_table_management where water_table_name =
      '" &   in_water_table_name & "'"
      objCommand.ActiveConnection = objConnection
      objCommand.CommandText = strSQL
      Set objRecordset = objCommand.Execute
      lngCount = objRecordset.Fields.Count
      If (lngCount>0) Then
      objRecordset.movefirst
      lngValue = objRecordset.Fields(1).Value
      HMIRuntime.Tags("Slab_width_1").Write lngValue
      lngValue = objRecordset.Fields(2).Value
      HMIRuntime.Tags("Slab_thickness_1").Write lngValue
      '邏輯冷卻區0的A、B、C系數
      lngValue = objRecordset.Fields(4).Value
      HMIRuntime.Tags("PLC_logic_0_A_1").Write lngValue
      lngValue = objRecordset.Fields(5).Value
      HMIRuntime.Tags("PLC_logic_0_B_1").Write lngValue
      lngValue = objRecordset.Fields(6).Value
      HMIRuntime.Tags("PLC_logic_0_C_1").Write lngValue
      ……’其他M-1個邏輯區類似
      Set objCommand = Nothing
      objConnection.Close
      Set objRecordset = Nothing
      Set objConnection = Nothing
      最后，對于根據實時拉坯速度變化的動態設定水量，我們在WINCC的全局腳本中編寫，其觸發方式選用周期觸發方式以適應實時變化的需要。具體代碼如下：
      Dim slab_speed_vbs_1
      Dim max_water_flow(M)
      Dim normal_min_water_flow(M)
      Dim limit_min_water_flow(M)

      max_water_flow(1)=HMIRuntime.Tags("0_max_water_flowrate").Read
      ……’其他M-1個邏輯區類似
      normal_min_water_flow(1)=HMIRuntime.Tags("0_normal_min_water_flowrate").Read
      ……’其他M-1個邏輯區類似
      limit_min_water_flow(1)=HMIRuntime.Tags("0_limit_min_water_flowrate").Read
      ……’其他M-1個邏輯區類似
      slab_speed_vbs_1=HMIRuntime.Tags("CCM_speed_actual_1").Read
      'calculate 根據當前拉速計算實時設定水量FT_SET_1(1)=(HMIRuntime.Tags("PLC_logic_0_A_1").Read*slab_speed_vbs_1*slab_speed_vbs_1+HMIRuntime.Tags("PLC_logic_0_B_1").Read*slab_speed_vbs_1+HMIRuntime.Tags("PLC_logic_0_C_1").Read)
      ……’其他M-1個邏輯區類似

     ‘與設定極限水量比較
      for kk=1 to M
      if FT_SET_1(kk)>max_water_flow(kk) then
     FT_SET_1(kk)=max_water_flow(kk)
      end if
      if FT_SET_1(kk)      FT_SET_1(kk)=limit_min_water_flow(kk)
      else
      if FT_SET_1(kk)      FT_SET_1(kk)=normal_min_water_flow(kk)
    end if
      end if
      Next
     ' 下載到基礎自動化PLC
      HMIRuntime.Tags("FT01_flowrate_set_1").Write FT_SET_1(1)
……’其他M-1個邏輯區類似
       End If
      這種方案,不僅可以簡單靈活的實現二次冷卻設定水量隨拉坯速度變化而相應變化的動態響應要求，而且對在澆鋼過程中改變二次冷卻水表也可以實現水量的無縫銜接。

6、結束語
隨著連鑄二次冷卻水系統工藝對二次冷卻控制系統的實時性和靈活性要求越來越高，應用簡單靈活的數據庫技術完全可以很好地滿足這些要求。實踐證明，數據庫技術在連鑄二次冷卻水控制中的應用可靠穩定，其實時性和靈活性非常強大。

參考文獻：
[1] 楊拉道，李俊輝，徐學華等. 板坯連鑄動態二冷水計算控制中的若干技術問題.重型機械[J]. 2006.1

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