基于WinCC的热轧数据管理系统

　　0 引言

　　随着铝材应用范围越来越广，市场对热轧铝带的质量要求日趋严格，而国内铝热轧机自动化水平低造成的铝热轧生产不稳定，使得生产效率与产品质量成为制约铝材生产企业发展的瓶颈。

　　据调查，截止到2006 年，国内单机架双卷取铝热轧机共有13 台，其中大部分是由洛阳有色金属加工设计研究院设计制造川。目前此机型轧机不具有完善的过程数据管理系统，不能为模型设定等过程控制系统提供有效的过程数据，也不能为工艺人员和维护人员提供高效的数据支撑。针对此现状，苏州有色金属研究院有限公司研发了针对单机架双卷取机型的热轧数据管理系统，该系统已成功应用于一家铝加工企业，并已向其他有色加工企业推广。作者以某铝厂2 400 mm 单机架双卷取铝热轧机为例，介绍热轧数据管理系统的功能及特点。

　　1 系统背景

　　数据管理系统是中铝科技发展基金项目——单机架双卷取热轧工艺控制模型及其系统开发的一部分。该项目由苏州有色金属研究院有限公司于2006 年开始实施，前期主要进行工艺控制模型的开发，数据管理系统从2008 年1 月开始设计实现。该项目以某铝加工企业2 400 mm 单机架双卷取热轧机为系统实施对象，该热轧机控制系统由西门子公司的Simatic S7-400 , Simatic S7-300系列PLC ，各种传感器以及一些采集卡组成，同时检测主机、开卷机、卷取机以及操作台等现场数据，将轧制压力、张力、速度等模拟量或数字量信号以及运行、停止等开关量信号，分别通过电缆和现场总线送人PLC 。该厂单机架双卷取热轧机没有配套的数据采集存储系统和过程控制系统，现场生产以工艺人员编制的轧制规程为主，生产过程中操作人员可人工修改轧制规程和控制参数，产品质量不稳定。2008 年3 月对该轧机进行了技术改造，采用了由苏州有色金属研究院设计的铝热轧数据管理系统。

　　2 系统结构

　　一般热轧二级过程控制系统从功能上讲主要包括模型和非模型两部分，其中模型部分功能主要是指各种工艺控制模型的设定计算、自学习和轧制规程的自动计算，是过程控制系统的核心功能;非模型部分包括初始数据的获取、物料跟踪、时序控制、实时数据的采集和处理、人机界面( HMI )以及与其他系统(L1 / L3)的通信。[2]

　　数据管理系统主要完成非模型部分的功能，它与工艺控制模型结合起来就初步建立了单机架双卷取热轧机过程控制系统。因此根据过程控制系统中非模型部分的功能要求设计数据管理系统。

　　数据管理系统的网络结构主要分为两层：数据采集层和数据管理层。数据采集层的主要功能是将现场信号通过放大、隔离、滤波处理后，转换成数字信号，向过程控制系统传递。数据管理层的主要功能是完成轧制过程中实时数据和工艺数据的归档、监控、备份等工作，还要进行数据处理以及设定参数、规程和自学习参数的在线归档与调用。