摘  要：二次冷卻水控制是連鑄生產(chǎn)的一項(xiàng)核心技術(shù)，二次冷卻水控制的效果直接影響到最終板坯質(zhì)量的優(yōu)劣。隨著連鑄動(dòng)態(tài)二次冷卻水系統(tǒng)工藝的不斷完善和提高，相應(yīng)的對(duì)二次冷卻水動(dòng)態(tài)控制的實(shí)時(shí)性和靈活性有了更高的要求，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的引用正好可以很好的滿足這些要求。

      關(guān)鍵字：二次冷卻水控制；數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)；實(shí)時(shí)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(chǎn)中的一項(xiàng)核心技術(shù)，二次冷卻水控制的效果直接影響到最終板坯質(zhì)量的優(yōu)劣。隨著連鑄動(dòng)態(tài)二次冷卻水系統(tǒng)工藝的不斷完善和提高，相應(yīng)的，對(duì)二次冷卻水動(dòng)態(tài)控制的實(shí)時(shí)性和靈活性有了更高的要求。僅僅應(yīng)用常規(guī)的HMI人機(jī)界面組態(tài)軟件（例如：SIMENS的WINCC）內(nèi)部功能很難滿足要求，基于以上原因，我們采用了數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)結(jié)合組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)二次冷卻水的控制。這種方案保證了控制的實(shí)時(shí)性和靈活性。
本文介紹中是基于SIMENS的WINCC6.2組態(tài)軟件和WINCC軟件包中自帶的SQL SERVER2005數(shù)據(jù)庫(kù)軟件來展開論述的。

      2、工藝要求
      連鑄動(dòng)態(tài)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(jù)當(dāng)前的板坯寬度、厚度、鋼種、各冷卻區(qū)目標(biāo)表面溫度、鋼水過熱度、拉坯速度等動(dòng)態(tài)的計(jì)算出設(shè)定水量，并根據(jù)目標(biāo)表面溫度與實(shí)際表面溫度的差值對(duì)水量進(jìn)行修正，下載到基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。另一種是預(yù)先根據(jù)不同的板坯寬度、厚度、鋼種、各冷卻區(qū)目標(biāo)表面溫度和鋼種理論          過熱度等，由鋼水凝固傳熱模型計(jì)算出一組拉速下的設(shè)定水量，利用最小二乘法擬合為二次方程，并將參數(shù)存儲(chǔ)為若干水表，然后根據(jù)水表中的參數(shù)和生產(chǎn)實(shí)時(shí)的拉速、水溫、過熱度等修正用于控制的二冷設(shè)定水量。
本文主要針對(duì)第二種控制方法進(jìn)行論述。
      鑄機(jī)二次冷卻區(qū)分為N個(gè)小冷卻區(qū)，內(nèi)弧和外弧共有M個(gè)控制閥（也稱為M個(gè)邏輯冷卻區(qū)）進(jìn)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(gè)邏輯冷卻區(qū)擬合的二次方程系數(shù)Ai，Bi，Ci ?，F(xiàn)水表為已知條件。
      二次冷卻設(shè)定水量與拉速的關(guān)系：
      Qi = Ai*Vg^2 + Bi*Vg + Ci
      Qi：( 升/分鐘 ) 對(duì)應(yīng)二冷某一段的水量計(jì)算設(shè)定值
      Vg：( 米/分鐘 )  拉坯速度
      Ai、 Bi 、Ci：對(duì)應(yīng)于該區(qū)的水量系數(shù)
      根據(jù)采集到的實(shí)際拉坯速度和二次方程式計(jì)算出初步水量，同時(shí)還要根據(jù)采集到的實(shí)際中間包溫度TTD、二冷水溫度TWAT等因素修正設(shè)定水量。
      Qi = Qi×KTD×KWAT
      KTD：中間包溫度修正系數(shù)
      KWAT：二冷水溫度修正系數(shù)
      再將修正后的設(shè)定水量與設(shè)定水量的最大值Qmax和最小值Qmin比較，如果計(jì)算出的值大于最大水量，設(shè)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(shè)定值采用最小水量Qi=Qmin；如果小于極限最小水量，設(shè)定值采用極限最小水量Qi=Qlim。

      3、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)源鏈接
      數(shù)據(jù)庫(kù)L1_DATABASE中建立兩個(gè)數(shù)據(jù)表：二冷區(qū)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(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)表后，還要建立數(shù)據(jù)庫(kù)的ODBC數(shù)據(jù)源鏈接。這樣在WINCC組態(tài)軟件的腳本中可以通過連接數(shù)據(jù)
源來實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)庫(kù)的連接。見下圖：

      4、WINCC操作數(shù)據(jù)庫(kù)人機(jī)界面
      WINCC操作和監(jiān)控人機(jī)界面主要有兩個(gè)。一個(gè)為下載水表界面，另一個(gè)為二冷水表維護(hù)界面，兩個(gè)界面的后臺(tái)運(yùn)行程序都是運(yùn)用WINCC腳本VBA語(yǔ)言與數(shù)據(jù)庫(kù)通信實(shí)現(xiàn)的。

      下載水表界面：

      二冷水表維護(hù)界面：

       通過下載水表界面既可以監(jiān)控當(dāng)前所選的水表名稱以及與其相對(duì)應(yīng)的參數(shù)；也可以通過在Table Sel 下拉框中選擇保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中的、我們將要使用的水表名稱，并下載到基礎(chǔ)自動(dòng)化PLC中。
      通過二冷水表維護(hù)界面，可以完成對(duì)新的冷卻水表的添加，對(duì)已存在的冷卻水表參數(shù)的修改和對(duì)不再需要的冷卻水表的刪除操作。所有這些參數(shù)都保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)界面的操作過程就是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)的操作過程。
      這些操作因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的通用性、簡(jiǎn)單性和靈活性而變得很容易實(shí)現(xiàn)。

      5、WINCC腳本與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的應(yīng)用
      二冷控制參數(shù)數(shù)據(jù)流程圖如下：

      建立好數(shù)據(jù)庫(kù)和數(shù)據(jù)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(qū)的最大水量、最小水量和極限水量從數(shù)據(jù)庫(kù)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(shù)據(jù)庫(kù)
      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(qū)0 的水量設(shè)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(gè)邏輯區(qū)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(dòng)作腳本中，從數(shù)據(jù)庫(kù)讀取出所選水表相對(duì)應(yīng)的各個(gè)邏輯冷卻區(qū)的二次方程A，B，C系數(shù)，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(qū)0的A、B、C系數(shù)
      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(gè)邏輯區(qū)類似
      Set objCommand = Nothing
      objConnection.Close
      Set objRecordset = Nothing
      Set objConnection = Nothing
      最后，對(duì)于根據(jù)實(shí)時(shí)拉坯速度變化的動(dòng)態(tài)設(shè)定水量，我們?cè)赪INCC的全局腳本中編寫，其觸發(fā)方式選用周期觸發(fā)方式以適應(yīng)實(shí)時(shí)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(gè)邏輯區(qū)類似
      normal_min_water_flow(1)=HMIRuntime.Tags("0_normal_min_water_flowrate").Read
      ……’其他M-1個(gè)邏輯區(qū)類似
      limit_min_water_flow(1)=HMIRuntime.Tags("0_limit_min_water_flowrate").Read
      ……’其他M-1個(gè)邏輯區(qū)類似
      slab_speed_vbs_1=HMIRuntime.Tags("CCM_speed_actual_1").Read
      'calculate 根據(jù)當(dāng)前拉速計(jì)算實(shí)時(shí)設(shè)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(gè)邏輯區(qū)類似

     ‘與設(shè)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(chǔ)自動(dòng)化PLC         
      HMIRuntime.Tags("FT01_flowrate_set_1").Write FT_SET_1(1)
……’其他M-1個(gè)邏輯區(qū)類似
       End If
      這種方案,不僅可以簡(jiǎn)單靈活的實(shí)現(xiàn)二次冷卻設(shè)定水量隨拉坯速度變化而相應(yīng)變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求，而且對(duì)在澆鋼過程中改變二次冷卻水表也可以實(shí)現(xiàn)水量的無縫銜接。

      6、結(jié)束語(yǔ)
      隨著連鑄二次冷卻水系統(tǒng)工藝對(duì)二次冷卻控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和靈活性要求越來越高，應(yīng)用簡(jiǎn)單靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)完全可以很好地滿足這些要求。實(shí)踐證明，數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)在連鑄二次冷卻水控制中的應(yīng)用可靠穩(wěn)定，其實(shí)時(shí)性和靈活性非常強(qiáng)大。

      參考文獻(xiàn)：
      [1] 楊拉道，李俊輝，徐學(xué)華等. 板坯連鑄動(dòng)態(tài)二冷水計(jì)算控制中的若干技術(shù)問題.重型機(jī)械[J]. 2006.1