一种连铸铸坯切割控制系统及其重量自适应切割控制方法与流程

2021-01-30 15:01:27|

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本发明属于连铸切割自动控制领域，具体涉及一种连铸铸坯切割控制系统及其重量自适应切割控制方法。

背景技术：

在现有的连铸工厂设计、建设中，一般都会配置铸坯切割控制系统。铸坯切割控制系统会根据铸坯命令体系、铸坯去向等条件，协同铸机计算机系统(上位机)、铸机plc系统、切割机plc系统，以及其中的相应控制模块进行铸坯切割的自动控制。

连铸的生产工艺流程为：用钢包把精炼后的钢水运至回转台，再将回转台转到浇注位置，把钢水注入中间包后再流入各个结晶器中，结晶器能使铸件迅速凝固成晶，其内铸件经过拉矫机和振动装置作用后拉出，再冷却切割成钢坯。连铸生产的正常与否，不但影响到炼钢生产任务的完成，而且也影响到轧材的质量和成材率。一般而言，连铸机都是根据后工序轧机的配置进行设计、建设的，对于生产面向厚板轧机的双流连铸机，其切割命令体系是以炉为单位的、分铸流的短坯命令组(1.5米－4.5米之间)，其一次切割要求是要求切割机按照组合后的长坯(一般由2、3块短坯组合)进行切割(5.8米－10.2米之间)。厚板产线大量产品以定尺寸交货，因此一直非常关注连铸母坯重量控制精度。炼钢厂供厚板向板坯以理论尺寸为目标进行切割，板坯在横截面上差异对板坯重量偏差的影响往往难以考虑，因此，母坯重量偏差波动(板坯称重实绩与板坯目标重量的差异)对下工序成材率指标造成很大影响。在目前市场竞争激烈的情况下，为提高成材率、降低生产成本，需要开发板坯重量自适应切割控制模型，以减少母坯重量偏差。

申请号为201710455932.9的发明申请，公开了“一种连铸铸坯切割控制系统及其控制方法”，利用薄板热轧向长坯命令、厚板轧机向短坯命令，炉次浇注的过程跟踪信号等数据，提供了兼容两种去向命令规格、在铸机范围内的长尺坯的优化切割方法，控制连铸在线切割机进行在线一次切割，从而达到减少切损，支持热轧、厚板向炉次同cast浇注的场景。

申请号为201610105485.x的发明申请，公开了“一种连铸铸坯定尺方法及系统”，包括实时获取通过变频器控制拉矫机拉坯的拉坯速度，判断是否接收到原点位或限定位上的铸坯到位信号，当接收到所述铸坯到位信号时，根据所述拉坯速度计算拉矫机的拉坯长度，判断所述拉坯长度是否达到铸坯定尺长度，当所述拉坯长度达到铸坯定尺长度时，控制原点位处的切割机切割铸坯。

申请号为201410695364.6的发明申请，公开了“一种交互式连铸坯优化切割控制方法”，包括：优化切割开始后，根据板坯制造命令，预先排列切割计划；读取优化事件定义，读取投用的优化模块，若投用最大值优化模块，则调用最大值优化切割模块，并保存优化结果，若投用最小值优化模块，则调用最小值优化切割模块，并保存优化结果，若投用查表优化模块，则调用查表优化切割模块，并保存优化结果；分析各种优化模块所保存的优化结果，选择最优的一种作为最终优化结果，若有优化结果则按照优化结果产生新切割计划，否则保持预先安排的切割计划不变，控制板坯切割。

技术实现要素：

为解决以上问题，本发明提供了一种连铸铸坯切割控制系统及其重量自适应切割控制方法，其技术方案具体如下：

一种连铸铸坯切割控制系统，通过基础自动化控制机获取铸坯的基本特性数据信息，并将获取的铸坯基本特性数据信息上传至过程控制机，过程控制机调取切割计算模块、完成对铸坯切割长度的实时计算与设定，并根据计算与设定下发控制目标信息至基础自动化控制机，基础自动化控制机根据接收的控制目标信息控制执行单元完成铸坯设定长度的切割，其特征在于：

所述切割计算模块根据已完成切割的切割铸坯的实际重量、建立对拟切割铸坯的理论重量的实时反馈式修正与调节，从而完成对拟切割铸坯实际切割长度的实时计算与设定。

根据本发明的一种连铸铸坯切割控制系统，其特征在于：

所述切割计算模块通过设置的铸坯长度重量自适应计算子模块完成对拟切割铸坯的理论重量的实时反馈式修正与调节；

于铸坯长度重量自适应计算子模块内设有查表步序、补偿系数确定步序及长度补偿计算与确定步序；

于查表步序设置由短期自适应系数表与长期自适应系数表构成的两级表格查询；

所述查表步序按照先查找短期自适应系数表再查找长期自适应系数表的优先顺序完成查表，寻找出供补偿系数确定步序使用的重量补偿系数。

根据本发明的一种连铸铸坯切割控制系统，其特征在于：

所述的短期自适应系数表及长期自适应系数表通过过程控制机内开发的重量自适应计算模块完成；

重量自适应计算模块通过设置的两个并行运算的短期重量自适应计算模型及长期重量自适应计算模型，分别完成短期自适应系数及长期自适应系数的生成。

根据本发明的一种连铸铸坯切割控制系统，其特征在于：

于短期重量自适应计算模型与长期重量自适应计算模型内、均设有基于样本表的样本重量偏差系数均值计算单元；

于重量自适应计算模块内还设置铸坯称量实绩采集与运算模型；

所述铸坯称量实绩采集与运算模型通过对拟切割铸坯的前序铸坯进行称重；并根据该铸坯的实际重量、该铸坯的理论重量及该铸坯切割时使用的重量补偿系数建立的运算、生成拟切割铸坯的重量偏差系数，

所述该称量铸坯的重量偏差系数作为当前样本铸坯的重量偏差系数，被录入样本重量偏差系数均值计算单元。

根据本发明的一种连铸铸坯切割控制系统，其特征在于：

基于短期重量自适应计算模型完成的短期自适应系数，依据划分的样本量等级及各等级下设定的计算依据生成；

所述样本量等级包括样本量≤5的第一等级；样本量∈[6,8]的第二等级；样本量≥9的第三等级；

当样本量属于第一等级时，不触发进入短期重量自适应计算模型；

当样本量属于第二或第三等级时，触发短期自适应计算模型内相应等级下设定的计算依据完成相应计算。

根据本发明的一种连铸铸坯切割控制系统，其特征在于：

启动短期重量自适应计算模型的条件依次为：属于当前正在浇铸的浇铸连次；不属于头坯或尾坯；

启动长期重量自适应模型的条件仅为：不属于头坯或尾坯。

根据本发明的一种连铸铸坯切割控制系统，其特征在于：

所述基础自动化控制机包括有：切割机plc单元、铸机plc单元及铸坯称重机plc单元；

所述切割机plc单元与铸机plc单元用于提供铸坯长度重量自适应计算子模块运算时的必要数据信息；并用于接收过程控制机最终的长度设定指令；

所述铸坯称重机plc用于提供重量自适应计算模块内的铸坯称量实绩采集与运算模型运算时的必要数据信息。

根据本发明的一种连铸铸坯切割控制系统，其特征在于：

于所述切割计算模块还设置模型计算区间识别子模块、计算区间定尺最优组坯运算子模块及当前拟切割铸坯确认子模块；

铸坯长度重量自适应计算子模块接续于以上三个子模块之后，与以上三个子模块构成依次的运算逻辑关联关系。

一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法，通过基础自动化控制机获取铸坯的基本特性数据信息，并将获取的铸坯基本特性数据信息上传至过程控制机，过程控制机调取切割计算模块、完成对铸坯切割长度的实时计算与设定，并根据计算与设定下发控制目标信息至基础自动化控制机，基础自动化控制机根据接收的控制目标信息控制执行单元完成铸坯设定长度的切割，其特征在于：

所述基础自动化控制机包括有：切割机plc单元、铸机plc单元及铸坯称重机plc单元；

于过程控制机内还设有重量自适应计算模块，

于切割计算模块设有铸坯长度重量自适应计算子模块；

所述重量自适应计算模块接收铸坯称重机plc输送的拟切割铸坯的前一切割铸坯的实际重量信息及相应的铸坯识别号信息，计算生成可供铸坯长度重量自适应计算子模块调用的重量自适应系数；

铸坯长度重量自适应计算子模块根据重量自适应系数、计算生成拟切割铸坯最终的重量补偿系数、并计算生成拟切割铸坯的最终长度设定；

切割计算模块根据拟切割铸坯的最终长度设定、完成便于过程控制机与铸机plc单元及切割机plc单元相互通信的拟切割铸坯的长度逻辑控制步序设定；

过程控制机将拟切割铸坯最终的长度设定下发至切割机plc单元及铸机plc单元。

根据本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法，其特征在于：

于重量自适应计算模块设置两个并行运算的短期重量自适应计算模型及长期重量自适应计算模型，分别完成短期自适应系数及长期自适应系数的生成；

所述的短期自适应系数构成可供铸坯长度重量自适应计算子模块调用的短期自适应系数表；

所述的长期自适应系数构成可供铸坯长度重量自适应计算子模块调用的长期自适应系数表；

所述的“铸坯长度重量自适应计算子模块根据重量自适应系数、计算生成拟切割铸坯最终的重量补偿系数、并计算生成拟切割铸坯的最终长度设定”，具体包括如下步骤：

s1：铸坯重量补偿系数初始化；

s2：读取短期自适应系数表；

s3：判断短期自适应系数的存在性及有效性，若短期自适应系数存在且有效，则按照对短期自适应系数表的查找结果进行重量补偿系数的赋值运算后进入步骤s6；否则，进入步骤s4；

s4：读取长期自适应系数表；

s5：判断长期自适应系数的存在性及有效性，若长期自适应系数存在且有效，则按照对长期自适应系数表的查找果进行重量补偿系数的赋值运算后进入步骤s6；否则直接进入步骤s6；

s6：根据赋值运算完成对铸坯的最终重量补偿系数的确定运算；

s7：根据确定运算产生的结果完成铸坯长度的最终设定长度运算。

根据本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法，其特征在于：

于短期重量自适应计算模型与长期重量自适应计算模型内、均设有基于样本表的样本重量偏差系数均值计算单元；

于重量自适应计算模块内还设置铸坯称量实绩采集与运算模型；

所述该称量铸坯的重量偏差系数作为当前样本铸坯的重量偏差系数，被录入样本重量偏差系数均值计算单元。

根据本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法，其特征在于：

所述短期重量自适应计算模型，根据当前该称量铸坯属性，判断是否把当前该称量铸坯纳入短期重量计算样本表，根据样本量，计算当前该称量铸坯所属流的短期重量补偿系数，具体包括如下步骤：

sa1：判断该称量铸坯是否属于当前正在浇铸的连铸浇次；是则继续，否则结束运算；

sa2：判断该称量铸坯位置代码是否属于b/t，是则结束运算，否则继续；

sa3：判断该称量铸坯重量偏差系数是否在设定范围内，是则继续，否则结束运算；

sa4：将该称量铸坯数据插入短期样本表；

sa5：计算当前流样本重量偏差系数均值；

sa6：根据样本量，计算重量补偿系数。

根据本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法，其特征在于：

所述长期重量自适应计算模型，根据当前该称量铸坯属性，判断是否把当前该称量铸坯纳入长期重量计算样本表，根据该铸坯所述样本组，计算当前该称量铸坯所属样本组的长期重量补偿系数，具体包括如下步骤：

ss1：判断该称量铸坯位置代码是否属于b/t，是则结束运算，否则继续；

ss2：判断该称量铸坯重量偏差系数是否在设定范围内，是则继续，否则结束运算；

ss3：将该称量铸坯数据插入长期样本表；

ss4：计算当前样本组重量偏差系数均值；

ss5：计算当前样本组重量补偿系数。

根据本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法，其特征在于：

于所述的切割计算模块设置模型计算区间识别子模块、计算区间定尺最优组坯运算子模块、当前拟切割铸坯确认子模块、铸坯长度重量自适应计算子模块及拟切割铸坯的长度逻辑控制步序设定子模块；

在前一块铸坯切割开始时，切割机plc单元采集切割实绩信息，并把采集数据送至铸机plc单元；铸机plc单元把系统采集到的过程控制机信息及接收的切割机plc单元采集的切割实绩信息送至过程控制机，过程控制机的切割计算模块在收到前一块的切割开始信号后，按照如下步骤运行计算：

sq1：针对铸机下部切割点到铸机上部大包钢水对应的铸造长度区域，通过模型计算区间识别子模块完成按炉次归属的计算区间划分，为切割计算收集基础数据；

sq2：针对计算区间内可能的短坯，通过计算区间定尺最优组坯运算子模块完成根据最优组坯策略建立的长坯的定尺组坯处理运算，

sq3：在计算区间内，当前拟切割铸坯确认子模块通过：取出靠近连铸机切割机位置的第一块长坯的计算结果，作为当前拟切割铸坯的操作，完成对当前拟切割铸坯的确认；

sq4：根据当前拟切割铸坯的所属特性，通过铸坯长度重量自适应计算子模块完成铸坯的长度补偿计算处理；

sq5：根据铸坯的长度补偿结果，拟切割铸坯的长度逻辑控制步序设定子模块通过如下运算完成当前拟切割铸坯的长度设定：当在每块切割开始时，过程控制机把下一块要切割的长坯铸坯长度设定给铸机plc单元；在每块切割结束时，铸机plc单元将下一块要切割的铸坯长度设定给切割机plc单元；以此建立过程控制机与铸机plc单元及切割机plc单元相互通信的逻辑步序。

根据本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法，其特征在于：

根据样本量，计算当前拟切割铸坯所属流的短期重量补偿系数，具体为：

基于短期重量自适应计算模型完成的短期自适应系数，依据划分的样本量等级及各等级下设定的计算依据生成；

所述样本量等级包括样本量≤5的第一等级；样本量∈[6,8]的第二等级；样本量≥9的第三等级；

当样本量属于第一等级时，不触发进入短期重量自适应计算模型；

当样本量属于第二或第三等级时，触发短期自适应计算模型内相应等级下设定的计算依据完成相应计算。

本发明的一种连铸铸坯切割控制系统及其重量自适应切割控制方法，利用切割后工序铸坯称量系统的称量实绩，在连铸过程机系统(子系统1，也即过程控制机)中设计追加了重量自适应计算模块，分别进行短期重量自适应、长期重量自适应系数的计算，切割计算设定模块，利用了重量自适应计算模块的计算结果，对切割设定长度进行有效补偿，来控制连铸在线切割机进行在线一次切割，从而提高后工序短尺重量命中率。同时在整个补偿控制中，始终围绕寻求最佳适配为宗旨，不仅因此建立了短期重量自适应与长期重量自适应，还在短期重量自适应内建立了基于样本量的等级控制，并对长期自适应系数表格进行周期性更新；现实中生产厚板去向的连铸板坯切割机，可根据本发明的一种连铸铸坯切割控制系统及其重量自适应切割控制方法，提高连铸机的短坯重量命中率。

附图说明

图1为本发明的一种连铸铸坯切割控制系统的结构关系图；

图2为本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法中的铸坯长度重量自适应计算流程图；

图3为本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法中的短期重量自适应计算流程图；

图4为本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法中的长期重量自适应计算流程图；

图5为本发明的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法中的切割计算模块的流程图；

图6为本发明的整体控制结构示意图。

具体实施方式

下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种连铸铸坯切割控制系统及其重量自适应切割控制方法作进一步具体说明。

如图1、6所示的一种连铸铸坯切割控制系统，通过基础自动化控制机获取铸坯的基本特性数据信息，并将获取的铸坯基本特性数据信息上传至过程控制机，过程控制机调取切割计算模块、完成对铸坯切割长度的实时计算与设定，并根据计算与设定下发控制目标信息至基础自动化控制机，基础自动化控制机根据接收的控制目标信息控制执行单元完成铸坯设定长度的切割，

其中，所述切割计算模块通过设置的铸坯长度重量自适应计算子模块完成对拟切割铸坯的理论重量的实时反馈式修正与调节；

于铸坯长度重量自适应计算子模块内设有查表步序、补偿系数确定步序及长度补偿计算与确定步序；

于查表步序设置由短期自适应系数表与长期自适应系数表构成的两级表格查询；

所述查表步序按照先查找短期自适应系数表再查找长期自适应系数表的优先顺序完成查表，寻找出供补偿系数确定步序使用的重量补偿系数。

其中，所述的短期自适应系数表及长期自适应系数表通过过程控制机内开发的重量自适应计算模块完成；

其中，于短期重量自适应计算模型与长期重量自适应计算模型内、均设有基于样本表的样本重量偏差系数均值计算单元；

于重量自适应计算模块内还设置铸坯称量实绩采集与运算模型；

所述该称量铸坯的重量偏差系数作为当前样本铸坯的重量偏差系数，被录入样本重量偏差系数均值计算单元。

其中，基于短期重量自适应计算模型完成的短期自适应系数，依据划分的样本量等级及各等级下设定的计算依据生成；

所述样本量等级包括样本量≤5的第一等级；样本量∈[6,8]的第二等级；样本量≥9的第三等级；

当样本量属于第一等级时，不触发进入短期重量自适应计算模型；

当样本量属于第二或第三等级时，触发短期自适应计算模型内相应等级下设定的计算依据完成相应计算。

其中，

启动短期重量自适应计算模型的条件依次为：属于当前正在浇铸的浇铸连次；不属于头坯或尾坯；

启动长期重量自适应模型的条件仅为：不属于头坯或尾坯。

其中，所述基础自动化控制机包括有：切割机plc单元、铸机plc单元及铸坯称重机plc单元；

所述切割机plc单元与铸机plc单元用于提供铸坯长度重量自适应计算子模块运算时的必要数据信息；并用于接收过程控制机最终的长度设定指令；

所述铸坯称重机plc用于提供重量自适应计算模块内的铸坯称量实绩采集与运算模型运算时的必要数据信息。

其中，

于所述切割计算模块还设置模型计算区间识别子模块、计算区间定尺最优组坯运算子模块及当前拟切割铸坯确认子模块；

铸坯长度重量自适应计算子模块接续于以上三个子模块之后，与以上三个子模块构成依次的运算逻辑关联关系。

如图6所示的一种连铸铸坯的重量自适应切割控制方法，通过基础自动化控制机获取铸坯的基本特性数据信息，并将获取的铸坯基本特性数据信息上传至过程控制机，过程控制机调取切割计算模块、完成对铸坯切割长度的实时计算与设定，并根据计算与设定下发控制目标信息至基础自动化控制机，基础自动化控制机根据接收的控制目标信息控制执行单元完成铸坯设定长度的切割，

所述基础自动化控制机包括有：切割机plc单元、铸机plc单元及铸坯称重机plc单元；

于过程控制机内还设有重量自适应计算模块，

于切割计算模块设有铸坯长度重量自适应计算子模块；

所述重量自适应计算模块接收铸坯称重机plc输送的拟切割铸坯的前序切割铸坯的实际重量信息及相应的铸坯识别号信息，计算生成可供铸坯长度重量自适应计算子模块调用的重量自适应系数；

铸坯长度重量自适应计算子模块根据重量自适应系数、计算生成拟切割铸坯最终的重量补偿系数、并计算生成拟切割铸坯的最终长度设定；

切割计算模块根据拟切割铸坯的最终长度设定、完成便于过程控制机与铸机plc单元及切割机plc单元相互通信的拟切割铸坯的长度逻辑控制步序设定；

过程控制机将拟切割铸坯最终的长度设定下发至切割机plc单元及铸机plc单元。

其中，

于重量自适应计算模块设置两个并行运算的短期重量自适应计算模型及长期重量自适应计算模型，分别完成短期自适应系数及长期自适应系数的生成；

所述的短期自适应系数构成可供铸坯长度重量自适应计算子模块调用的短期自适应系数表；

所述的长期自适应系数构成可供铸坯长度重量自适应计算子模块调用的长期自适应系数表；

所述的“铸坯长度重量自适应计算子模块根据重量自适应系数、计算生成拟切割铸坯最终的重量补偿系数、并计算生成拟切割铸坯的最终长度设定”，具体包括如下步骤(如图2所示)：

s1：铸坯重量补偿系数初始化；

s2：读取短期自适应系数表；

s4：读取长期自适应系数表；

s6：根据赋值运算完成对铸坯的最终重量补偿系数的确定运算；

s7：根据确定运算产生的结果完成铸坯长度的最终设定长度运算。

其中，

于短期重量自适应计算模型与长期重量自适应计算模型内、均设有基于样本表的样本重量偏差系数均值计算单元；

于重量自适应计算模块内还设置铸坯称量实绩采集与运算模型；

所述拟切割铸坯的重量偏差系数作为当前样本铸坯的重量偏差系数，被录入样本重量偏差系数均值计算单元。

其中，所述短期重量自适应计算模型，根据当前该称量铸坯属性，判断是否把当前该称量铸坯纳入短期重量计算样本表，根据样本量，计算当前该称量铸坯所属流的短期重量补偿系数，具体包括如下步骤(如图3所示)：

sa1：判断该称量铸坯是否属于当前正在浇铸的连铸浇次；是则继续，否则结束运算；

sa2：判断该称量铸坯位置代码是否属于b/t，是则结束运算，否则继续；

sa3：判断该称量铸坯重量偏差系数是否在设定范围内，是则继续，否则结束运算；

sa4：将该称量铸坯数据插入短期样本表；

sa5：计算当前流样本重量偏差系数均值；

sa6：根据样本量，计算重量补偿系数。

其中，

所述长期重量自适应计算模型，根据当前该称量铸坯属性，判断是否把当前该称量铸坯纳入长期重量计算样本表，根据该铸坯所述样本组，计算当前该称量铸坯所属样本组的长期重量补偿系数，具体包括如下步骤(如图4所示)：

ss1：判断该称量铸坯位置代码是否属于b/t，是则结束运算，否则继续；

ss2：判断该称量铸坯重量偏差系数是否在设定范围内，是则继续，否则结束运算；

ss3：将该称量铸坯数据插入长期样本表；

ss4：计算当前样本组重量偏差系数均值；

ss5：计算当前样本组重量补偿系数。

其中，

在前一块铸坯切割开始时，切割机plc单元采集切割实绩信息，并把采集数据送至铸机plc单元；铸机plc单元把系统采集到的过程控制机信息及接收的切割机plc单元采集的切割实绩信息送至过程控制机，过程控制机的切割计算模块在收到前一块的切割开始信号后，按照如下步骤运行计算(如图5所示)：

sq2：针对计算区间内可能的短坯，通过计算区间定尺最优组坯运算子模块完成根据最优组坯策略建立的长坯的定尺组坯处理运算，

sq4：根据当前拟切割铸坯的所属特性，通过铸坯长度重量自适应计算子模块完成铸坯的长度补偿计算处理；

其中，

根据样本量，计算当前拟切割铸坯所属流的短期重量补偿系数，具体为：

基于短期重量自适应计算模型完成的短期自适应系数，依据划分的样本量等级及各等级下设定的计算依据生成；

所述样本量等级包括样本量≤5的第一等级；样本量∈[6,8]的第二等级；样本量≥9的第三等级；

当样本量属于第一等级时，不触发进入短期重量自适应计算模型；

当样本量属于第二或第三等级时，触发短期自适应计算模型内相应等级下设定的计算依据完成相应计算。

工作原理

本发明：配置了铸机计算机系统(上位机、也即过程控制机)(子系统1)、铸机plc系统(子系统2)、切割机plc系统(子系统3)、铸坯称量机plc(子系统4)等4套子系统，在铸机计算机系统(上位机)(子系统1)中，配置了切割计算设定模块、重量自适应计算模块等两大模块。铸坯称量机plc(子系统4)负责采集铸坯称量实绩，并送信给铸机计算机系统(上位机)(子系统1)；铸机计算机系统(上位机)(子系统1)的重量自适应计算模块，根据采集的铸坯重量，依次进行：(1)铸坯称量实绩采集方法；(2)短期重量自适应计算方法；(3)长期重量自适应计算方法；(4)重量自适应系数保存方法，等步骤处理；在前一块铸坯切割开始时，切割机plc系统(子系统3)采集切割实绩信息，并把采集数据送信给铸机plc系统(子系统2)；铸机plc系统(子系统2)把系统采集到的铸机过程机信息，包括切割机plc系统(子系统3)采集到的切割实绩信息送信给铸机计算机系统(上位机)(子系统1)；铸机计算机系统(上位机)(子系统1)的切割计算设定模块在收到前一块的切割开始信号后，依次进行(5)模型计算区间识别方法，(6)计算区间定尺最优组坯方法，(7)当前拟切割铸坯确认方法，(8)铸坯长度重量自适应计算方法，(9)当前拟切割铸坯长度设定方法；等步骤处理，把当前拟切割铸坯的计算长度，通过铸机plc系统(子系统2)送信给切割机plc系统(子系统3)，进而进行铸坯一次切割的在线控制；如图6所示。

本切割控制系统包括：铸机计算机系统(上位机)(子系统1)、铸机plc系统(子系统2)、切割机plc系统(子系统3)、铸坯称量机plc(子系统4)等4套子系统，在铸机计算机系统(上位机)(子系统1)中，包含了切割计算设定模块、重量自适应计算模块等两大模块。

本发明的工作原理及过程如下：

文中出现的文字含义分别如下：

cast:连铸浇次。

b/t:铸坯位置代码标记(b指头坯，t指尾坯)。

子系统1-重量自适应计算模块处理流程：铸坯称量机plc(子系统4)负责采集铸坯称量实绩，并送信给铸机计算机系统(上位机)(子系统1)。本模块具体处理流程如下：

(1)铸坯称量实绩采集方法

根据铸坯号，从切割实绩数据表中，提取该铸坯相关数据，进行该铸坯重量偏差系数的计算：

其中：α：铸坯重量偏差系数

c1：被称重铸坯切割时使用的重量补偿系数

wa：铸坯称量重量(单位：公斤)

wt：铸坯理论重量(单位：公斤)

铸坯理论重量计算公式如下：

wt＝s*t*l*p(2)

其中：

wt：铸坯理论重量(单位：公斤)

s：铸坯宽度(单位：米)

t：铸坯厚度(单位：米)

l：铸坯长度(单位：米)

p：铸坯比重(单位：公斤/米³)

(2)短期重量自适应计算方法

根据当前铸坯属性，判断是否把当前铸坯纳入短期重量计算样本表，根据样本量，计算当前铸坯所属流的短期重量补偿系数，具体步骤如下(见图3)。

①判断铸坯是否属于当前正在浇铸cast，否则跳入结束步；

②判断铸坯位置代码是否不属于b/t，否则跳入结束步；

③判断铸坯重量偏差系数是否在范围内，范围见公式(3)，否则跳入结束步；

-1.5％≤α≤3.0％(3)

其中：α：铸坯重量偏差系数

④把铸坯数据插入短期样本表，短期样本表仅保留当前cast的铸坯数据记录。

⑤计算当前流样本重量偏差系数均值，计算方法见公式(4)

其中：αa：样本铸坯重量偏差系数均值

αi：各样本铸坯重量偏差系数

n：样本数

⑥根据样本量，计算重量补偿系数。

当样本量<＝5时：不计算短坯重量自适应系数，系统按照长期期自适应计算方法中的系数进行补偿计算。

当6＝<样本量<＝8时，计算公式如下：

c＝g-αa

其中：αa：样本铸坯重量偏差系数均值

g：铸坯所属钢种重量补偿目标值

c：重量补偿系数

当9<样本量时，计算公式如下：

c＝g-αa

其中：αa：样本铸坯重量偏差系数均值

g：铸坯所属钢种重量补偿目标值

c：重量补偿系数

(3)长期重量自适应计算方法

根据当前铸坯属性，判断是否把当前铸坯纳入长期重量计算样本表，根据该铸坯所属样本组(由钢种、流号，厚度规格、宽度规格等确定)，计算当前铸坯所属样本组的长期重量补偿系数，具体步骤如下(见图4)：

判断铸坯位置代码是否不属于b/t，否则跳入结束步；

②判断铸坯重量偏差系数是否在范围内，范围见公式(7)，否则跳入结束步；

-1.5％≤α≤3.0％(7)

其中：α：铸坯重量偏差系数

③把铸坯数据插入长期样本组表，长期表的样本组根据钢种、流号，厚度规格、宽度规格等确定，每组保留最新的100条记录。

④计算当前样本组重量偏差系数均值，

其中：αa：样本组铸坯重量偏差系数均值

αi：各样本铸坯重量偏差系数

n:样本数(100)

⑤计算当前样本组重量补偿系数。

计算公式如下：

c＝(g-αa)*0.7

其中：αa：样本组铸坯重量偏差系数均值

g：铸坯所属钢种重量补偿目标值

c：重量补偿系数

(4)重量自适应系数保存方法

根据短期自适应补偿系数、长期自适应补偿系数的计算结果，把计算结果分别保存在短期自适应补偿系数表、长期自适应补偿系数表中，供切割计算模块读取并进行重量的有效补偿。

子系统1-切割计算模块处理流程：在前一块铸坯切割开始时，切割机plc系统(子系统3)采集切割实绩信息，并把采集数据送信给铸机plc系统(子系统2)；铸机plc系统(子系统2)把系统采集到的铸机过程机信息，包括切割机plc系统(子系统3)采集到的切割实绩信息送信给铸机计算机系统(上位机)(子系统1)；铸机计算机系统(上位机)(子系统1)的切割计算设定模块在收到前一块的切割开始信号后，依次进行以下步骤处理：

(5)模型计算区间识别方法

其主要功能是为切割计算收集基础数据，并对从铸机下部切割点到铸机上部大包钢水对应的铸造长部分，按炉次归属，最大分为3个炉次计算区间[bstart，bend]；

(6)计算区间定尺最优组坯方法

其主要功能是，针对计算区间内可能的短坯，根据最优组坯策略，进行长坯的定尺组坯处理。

(7)当前拟切割铸坯确认方法

在计算区间内，取出靠近连铸机切割机位置的第一块长坯的计算结果，作为当前拟切割铸坯。

(8)铸坯长度重量自适应计算方法

根据当前拟切割铸坯的所属特性，分别读取短期自适应系数表，长期自适应系数表，进行铸坯长度的补偿计算处理，具体步骤如下(见图2)：

铸坯重量补偿系数初始化；

c＝-1.0(10)

其中：c：重量补偿系数

②读取短期自适应系数表；

根据当前正在浇铸的cast号、流号，从短期自适应系数表中，读取相应的重量补偿系数c短。

③短期自适应系数存在性、有效性判断

如果短期重量补偿系数c短存在，并且上下限在[-0.05,+0.05]之间，则按照公式(11)赋值后跳转到第⑥步，否则进行第④步。

c＝c短(11)

其中：c：重量补偿系数

c短：短期重量补偿系数

④读取长期自适应系数表

根据当前拟切割铸坯的钢种、流号、厚度规格、宽度规格等，从长期自适应系数表中，读取相应的重量补偿系数c长。

⑤长期自适应系数存在性、有效性判断

如果长期重量补偿系数c长存在，并且上下限在[-0.05,+0.05]之间，则按照公式(12)赋值后跳转到第⑥步，否则也跳转到第⑥步。

c＝c长(12)

其中：c：重量补偿系数

c长：长期重量补偿系数

⑥确定铸坯重量补偿系数，按照公式(13)确定铸坯重量补偿系数。

⑦铸坯最终设定长度计算，按照公式(14)，确定铸坯最后计算长度。

l补＝l原*(1+c)(14)

其中：c：重量补偿系数

l补：补偿后的铸坯长度(单位：毫米)

l原：补偿前的铸坯长度(单位：毫米)

(9)当前拟切割铸坯长度设定方法

计算结果设定处理。当在每块切割开始时，连铸过程机系统(子系统1)把下一块要切割的长坯铸坯长度设定给基础自动化铸机plc系统(子系统2)；在每块切割结束时，基础自动化铸机plc系统把下一块要切割的铸坯长度设定给切割机plc(子系统3)。

与现有的技术相比，本发明的主要特点是：利用切割后工序铸坯称量系统的称量实绩，在连铸过程机系统(子系统1)中设计追加了重量自适应计算模块，分别进行短期重量自适应、长期重量自适应系数的计算，切割计算设定模块，利用了重量自适应计算模块的计算结果，对切割设定长度进行有效补偿，来控制连铸在线切割机进行在线一次切割，从而提高后工序短尺重量命中率。利用本专利技术后，湛江4#连铸机板坯称重目标重量公差<1％的命中率由43.7％提高至65％。使用该专利后，有效提升了连铸后工序厚板厂综合成材率，形成行业领先的板坯切割控制精度技术，达到了精益运行的目标。本发明的技术方案已经在宝钢股份湛江工程4#连铸机中改造实施，使用本专利后，湛江4#连铸机板坯称重目标重量公差<1％的命中率由43.7％提高至65％，有效提升了连铸后工序厚板厂综合成材率，形成行业领先的板坯切割控制精度技术，达到了精益运行的目标。

实施例

实施例1：短期重量自适应计算实施例

(1)根据公式(1)分别计算了以下6块铸坯的重量偏差系数。

(2)经判定，计算的重量偏差系数都在规定范围内，利用公式(4)，计算当前流样本重量偏差系数均值，αa＝0.009580237

(3)利用公式(5)，计算重量补偿系数：

c＝g-αa＝0.004-0.0096＝-0.0056

(4)利用公式(13)，确定铸坯重量补偿系数：

c＝-0.0056

(5)按照公式(14)，进行铸坯最后长度的计算；

l补＝l原*(1+c)＝9328*(1+-0.0056)＝9276

实施例2：长期重量自适应计算实施例

(1)根据公式(1)分别计算了的钢种组1、流号7、厚度230、宽度1700样本组的100块铸坯的重量偏差系数，并利用公式(8)计算取得其均值αa＝0.0015。(过程简略)