热连轧二级模型的层别扩建研究与开发

【摘 要】日本三菱热连轧产线的二级模型系统是基于APHLA机的OPEN VMS操作系统，对于模型功能层别进行扩建，难点在于“中间件”和模型“黑匣子”的消化和开发。本项目通过研究，实现了层别扩建功能，层别个数最终达到了365760个，达到原设计的1.5倍。

【关键词】OPEN VMS;模型;层别;中间件;“黑匣子”

0 前言

三菱的老版本热连轧二级模型在各热连轧产线上应用比较广泛，但是基于框架的搭建等都存在一些缺陷，特别是结合生产线的一些优化功能都不完善。各产线根据各自的品种结构进行优化功能。

1 可行性研究

三菱的二级模型系统是基于APHLA机的OPEN VMS操作系统，该系统在现有的热轧二级服务器中是属于比较陈旧的，与一级的通讯基于“中间件”平台实现的[1]。所以层别扩建存在两个难点：中间件的开发和二级模型的开发。

在日常维护过程中，我们研究并掌握了中间件系统结构[2]、功能、层别文件的组织方式和数据存储管理方式。模型功能开发主要是实现层别数据的存放、工艺参数的设定[3]，从而对超厚规格实现自动设定计算的目的。

2 中间件的研究与开发

2.1 中间件升级方案

中间件扩建方案如下表所示，其中，黄色底色为层别计算中，成品厚度维度。根据实际需要，将所有相关层别文件的厚度维度在原有基础上增加10。

当新建厚度层别的索引INDEXNEW≤TOLD 时，新层别数据=旧层别数据;当INDEXNEW>TNEW 时，新层别数据为“0”，等待模型调试重新赋值。

基于上述算法，开发中间件升级程序（HDMoodify），实现层别数据的备份、恢复和校验功能。

指定“数据备份”、“系统全盘备份”双备份策略，确保系统安全并具备可恢复性。

2.2 服务器系统升级

为了确保层别扩建后系统稳定性，并随之进行了服务器的系统升级改造

（2）现有的ALPHA ES45 硬件具有多PCI插槽❥结构，因此支持多光线通道（HBA）结构，即可以在主机和磁盘存储器之间实现双通讯链路结构;

（3）现有的操作系统平台和数据库平台，支持多处理器大内存结构形式，并可以实现与磁盘存储系统之间的双链路通讯，并可实现自动无缝切换;

（4）通过正确的配置和安装，现有的磁盘存储系统支持双控制器双通讯链路的架构，并实现自动无缝切换。

3 数学模型的结构研究与开发

二级模型的设计结构是在系统稳定的基础上，还能起到保护知识产权的作用，其中把各个区域的核心模型部分做成了“黑匣子”， 正常生产时，轻易不能修改“黑匣子”的源代码，只修改主框架程序实现一些小的功能和改进。但是层别文件直接在核心程序里的部分子程序中进行定义与调用，必须修改“动态库”，即修改“黑匣子”的源代码，并且实现编译才能通过。如果实施过程失败，直接导致生产的瘫痪，这给生产带来极大的风险。

3.1 层别扩建的风险预案

层别扩建的实施必须在确保不能影响生产的前提下才能进行，这又给项目实施带来了更大的阻力和难度。

保证生产顺行，就必须选择离线修改编译。为了将“动态库”复制到其他的地方，充分挖潜OPEN VMS系统的HELP功能，将“动态库”移植到个人文件夹，将MAKEFILE进行相应修改，将编译的环节打通后，然后进行源程序的修改编译，才能确保原程序不修改，不影响生产顺利进行。

3.2 层别扩建的实施

在风险执行预案，确保不影响原程序的基础上，利用停产时间进行项目实施。实施前，先利用使用HDMODIFY程序的BACKUP命令，将原有层别文件数据导出至指定目录，保存原层别数据后，在OPEN VMS系统下进行程序的修改编译、动态链接库的修改、并连接新的动态连接库，然后进行程序的编译指令工作。

这样模型层别扩建完毕。然后使用HDMODIFY程序的RECOVER命令，将以导出的原层别数据导入至对应的新层别文件，并使用CHKNHD命令，对新层别的数据进行校验、离线模轧、在线确认等方式确认二级模型系统的稳定运行。

4 应用效果

通过二ღ级模型的源程序研究[4]，在多次试验的基础上，开发了层别扩建功能，并且确保项目实施后二级模型系统稳定运行，没给生产产生任何影响，实现了超厚规格的模型自动计算设定功能，效果显著。

（1）层别扩建是依靠热轧自己的技⌚术力量完成，标志着模型“黑匣子”的动态链接库技术已经完全被消化吸收，完全突破了产线的设计理念。

（2）实现了中间件的优化升级，为以后的模型更深层次的优化工作打下了基础，为热连轧生产线二期改造实现板坯加厚升级提供了技术保证。

（3）精轧实现了30个厚度层别，粗轧实现了18个厚度层别，实现了超厚规格的生产。

超厚规格批量稳定生产。超过了设计的极限能力。

【参考文献】

[4]唐荻. 我国热连轧带钢生产技术进步20年[J].轧钢，21

（6）：10-14.

[责任编辑：薛俊歌]

我国煤矿企业采用的传统交流提升机电控系统主要由测速发电机、空气接触器、继电器逻辑电路等组成，这种电控系统的接电线路复杂、电气节点较多，导致该提升机电控系统安全性和稳定性较差，易发生安全故障。基于PLC的矿井提升机电控系统有效克服了传统交流提升机电控系统存在的问题，有效改善煤矿提升机电控系统的运行性能，对于提高煤矿企业的生产力有着重要的现实意义。

1 可编程逻辑控制PLC概述

可编程逻辑控制器PLC是一种重要的控制计算机，其可实现数据采集、过程控制、逻辑控制等综合控制，被广泛的应用在工业生产运营中。PLC主要由扩展接口、通信接口、输出单元、输入单元、存储器、中央处理器CPU等组成[1]，通信接口主要用于上位计算机和PLC编程器的数据通信，输出单元和输入单元是连接CPU和输入/输出设备的接口电路，CPU是整个PLC控制系统的核心。PLC具有较强的抗干扰性和应用性，可靠性和安全性较高，并且可编程逻辑控制器功能完善，编程简单、直观，在逻辑控制方面具有明显的应用优势。

2 基于PLC的矿井提升机电控系统

2.1 PLC软件程序设计

PLC软件程序设计要结合矿井提升机电控系统功能编写相应的程序代码，其功能过程主要包括提升机的停车、爬行、减速、等速、加速、启动;根据矿井生产运营情况选择合适的操作方式，控制提升机的运行状态;根据矿井采煤需求，控制提升机设备的速度;提升机的正反转。在矿井提升机运行过程中，PLC运行故障检测和状况检测系统，要根据软件程序指令完成以下功能：根据提升机运行故障类型，有针对性地采取相应措施;检查提升机内部装置是否运行正常，判断故障位置;监测提升机运行情况等。PLC作为矿井提升机电控系统的控制核心进行逻辑控制，控制功能较多、灵活性和扩展功能较强，可有效提高提升机运行控制可靠性，并且PLC输入输出模块设有光电隔离，这种过载保护和抗干扰措施采用灵敏的自诊断机制，便于校正提升机运行参数，实现对矿井提升机的柔性控制。

2.2 硬件结构设ค计

矿井提升机主要由操纵台、润滑系统、电控系统、深度指示器、制动装置、主轴装置、减速器和电动机等组成。提升机设备的运行状态对于工作人员的人身安全和矿井正常生产有着直接的影响。因此应根据《煤矿安全规程》，合理配置基于PLC的矿井提升机电控系统硬件结构，设计安全保护装置、PLC主控单元、提升机速度控制模块、监测模块和信号采集模块，通过电控系统全面、实时的监控提升机的运行操作状态，确保矿井提升机的安全、稳定运行。

2.3 基于PLC的控制过程

2.3.1 基于PLC的故障检测控制

在矿井提升机运行过程中，基于PLC的电控系统实时监控提升机的运行参数，提升机一旦发生运行故障，PLC安全保护模块会立刻进行紧急控制或发出报警信号，工作人员可及时采取相应的安全防护措施，确保矿井提升机安全、稳定的运行，消除矿井生产安全隐患，保障工作人员的人身安全。

2.3.2 基于PLC的提升机速度自动控制

提升机主电机运行速度和电控系统测速电机输出电压成正比关系，利用PLC电控测速电机输出电压信号，实现对提升机运行速度的控制。结合光电编码器采集提升机脉冲反馈信号，准确计算提升机设备实时的运行速度，通过PLC单元自动控制提升机关键速度点，PLC电控系统深度指示器根据提升机的运行速度，当提升机即将达到终点停车位置时，限速装置在减速阶段可逐渐降低提升机运行速度，最大不超过2m/s[3]。

2.3.3 基于PLC的行程位置控制

光电编码器安装在矿井提升机主轴上，经过PLC系统的运算模块快速计算提升机的运行参数、光电编码器的相关操作信号脉冲信号，通过PLC高速计数自动转换为提升机的位置信号，并且在提升机达到指定位置发出开关信号，光电编码器的计数脉冲值会自动保存在PLC系统高速计数器中，由深度指示器显示当前矿机提升机的运行位置，便于操作人员实时监控提升机的运行状态。同时，深度指示器和PLC软件系统内部包含过卷开关，当矿井提升机出现过卷情况时，内部的过卷开关会自动断开电控系统的安全保护回路，实现矿井提升机的紧急制动。

2.3.4 基于PLC的制动回路控制

矿井提升机电控系统的制动回路一直处于断开状态，当制动回路各个触点正常闭合时，对提升机执行开启命令。当矿井下工作人员发出提升信号后，电控系统对提升机进行自检，检查提升机运行状态是否满足开车运行条件，一旦发生异常☢，立即发出安全报警提示，操作人员及时进行处理。如果提升机满足运行条件，则制动回路闭合所有触点，解除安全制动，矿井提升机按照PLC的设定程序自动运行，完成矿井提升过程。

2.3.5 基于PLC的监视系统控制

基于PLC的监视系统控制主要是实时监控提升机运行过程中的终端设备，为了提高矿井提升机运行的安全性和可靠性，在矿井筒安装电子开关装置，实时监测矿井提升机的运行速度和运行状态，PLC监视系统采用两套的高可靠性和高安全性的电控系统，实现提升机停车位置、运行方向、运行状态和行程速度的监视。

3 结束语

基于PLC的矿井提升机电控系统具有明显的应用优势，对于实现矿机提升机电控系统的数字化和自动化控制有着非常重要的现实意义。通过可编程逻辑控制器PLC对矿井提升机运行状态进行实时监控，可有效提高矿井生产的经济效益，提升煤矿企业的现代化、自动化管理水平。因此在未来的发展中，应积极推动基于PLC的矿井提升机电控系统的应用和推广，推动我国煤矿行业的快速发展。

【参考文献】

[2]刘成全.矿井提升机电控系统升级的安全技术研究及应（下转第264页）（上接第232页）用[D].青岛科技大学，2012.

[3]董F璇，姜海滨，张敏生.浅谈西门子S7-300PLC在副井提升机上的应用[J].中国新技术新产品，2012，04：139.