一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冷轧带钢酸洗技术领域，尤其涉及一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控 制方法和系统。
【背景技术】
[0002] 目前，国内冷轧钢铁产量接近8000万吨，酸洗是冷轧的关键工序，酸洗机组存在 较多的欠酸洗和过酸洗，带钢表面质量不够高，酸洗机组的能源介质耗量比较高，机组的运 行维护人力成本也比较高。其中，酸洗工艺参数设定和参数控制影响最大，西马克和奥钢联 都有相应的酸洗模型来设定和控制酸洗的工艺参数，这两家的模型在形式上是理论公式化 的，通过参数调整来适应不同的生产任务，这种模型在实际应用中存在与现场脱节的现象， 实际生产需要更贴近现场的模型。
[0003] 人工神经网络作为一种对生物神经元的模拟，具有良好的非线性映射、适应性和 容错能力，目前已经得到了十分广泛的应用。0PC(0bject Linking and Embedding for Process Control)作为一个工业标准，它是许多世界领先的自动化和软、硬件公司合作的 成果，目前已经得到了广泛的认可和实施。基于OPC规范，可以非常方便的实现数据交换。
[0004] 然而，现有技术中并没有在冷轧的酸洗阶段使用所述人工神经网络的实现方案。
【发明内容】
[0005] 本发明实施例的目的在于提供一套基于人工神经网络和OPC规范的冷轧机组酸 洗工艺段智能系统系统，解决上述问题。
[0006] 本发明实施例是这样实现的，一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制方法，所述方 法包括：控制主机、酸洗模型主机、过程控制PLC、酸液浓度PLC，所述控制主机用于完成机 组的生产和调度；过程控制PLC，用于与底层的传感器和执行器相连，接收由所述传感器采 集的带钢相关的实时信息，并将过程控制主机的控制指令下发到所述执行器来执行；酸液 浓度PLC，用于与酸液相关传感器相连，接收由所述酸液相关传感器反馈的酸洗工艺数据， 其中，所述酸洗工艺数据包括带钢延伸率、酸液温度、酸液浓度、酸泵流量，具体的：
[0007] 控制主机读取带钢数据，利用训练好的酸洗工艺参数设定的人工神经网络模型为 带钢设定酸洗工艺参数；酸液浓度PLC实时采集酸洗工艺参数，控制主机调用训练好的酸 液温度控制人工神经网络模型、酸液浓度控制人工神经网络模和酸泵流量控制人工神经网 络模型分别对酸液温度、酸液浓度和酸泵流量进行控制，实现酸洗工艺参数自动设定与控 制。
[0008] 优选的，在实现酸洗工艺参数自动设定与控制之前，所述方法还包括：
[0009] 所述控制主机逐一训练酸洗人工神经网络模型，所述酸洗人工神经网络模型包括 酸洗工艺参数设定的人工神经网络模型、酸液温度控制的人工神经网络模型、酸液浓度控 制的人工神经网络模型和酸泵流量控制的人工神经网络模型；对应不同的酸洗人工神经网 络模型，以实时数据采集模块采集的酸洗工艺段实时数据为基础，对应各自的样本数据进 行训练。
[0010] 优选的，所述酸洗人工神经网络模型，具体包括：由三层组成，第一层为输入层，接 收参数输入，第二层为隐含层，对输入数据进行转换，第三层为输出层，输出目标参数。
[0011] 优选的，所述三层组成在各人工神经网络模型中具体包括：酸洗工艺参数设定人 工神经网络模型的输入为带钢品种、带钢厚度、卷取温度和带钢速度，输出参数为带钢延伸 率、酸液温度、酸液浓度和酸泵流量，酸液温度控制人工神经网络模型的输入为设定酸液温 度和实时酸液温度，输出为石墨换热器蒸汽阀的开口度，酸液浓度控制人工神经网络模型 的输入为设定酸液浓度和实时酸液浓度，输出为新酸流进速度和废酸排除流速，酸泵流量 控制人工神经网络模型的输入为设定酸泵流量和实时酸泵流量，输出为酸泵功率百分比。
[0012] 优选的，所述神经元之间存在多个连接，对应不同且可不断修正的权值。
[0013] 优选的，所述选择Sigmoid函数作为转换函数，采用BP算法对各酸洗人工神经网 络模型进行训练并验证，具体包括：对应不同的酸洗人工神经网络模型，以酸洗工艺段实时 数据为基础，对应各自的样本数据进行训练。
[0014] 优选的，所述对应不同的酸洗人工神经网络模型，以实时数据采集模块采集的酸 洗工艺段实时数据为基础，对应各自的样本数据进行训练，具体包括：
[0015] 选择Sigmoid函数作为转换函数，采用BP算法对各酸洗人工神经网络模型进行训 练并验证，如果误差控制在5%之内，则认为训练效果合格。
[0016] 优选的，所述以实时数据采集模块采集的酸洗工艺段实时数据为基础，对应各自 的样本数据进行训练，具体包括：
[0017] 选择实时数据中80%数据作为样本数据，20%数据作为验证数据，来完成所述训 练。
[0018] 另一方面，本发明实施例还提供了一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制系统，所 述系统包括：控制主机、酸洗模型主机、过程控制PLC、酸液浓度PLC，所述控制主机用于完 成机组的生产和调度；过程控制PLC，用于与底层的传感器和执行器相连，接收由所述传感 器采集的带钢相关的实时信息，并将过程控制主机的控制指令下发到所述执行器来执行； 酸液浓度PLC，用于与酸液相关传感器相连，接收由所述酸液相关传感器反馈的酸洗工艺数 据，其中，所述酸洗工艺数据包括带钢延伸率、酸液温度、酸液浓度、酸泵流量，具体的：
[0019] 控制主机读取带钢数据，利用训练好的酸洗工艺参数设定的人工神经网络模型为 带钢设定酸洗工艺参数；酸液浓度PLC实时采集酸洗工艺参数，控制主机调用训练好的酸 液温度控制人工神经网络模型、酸液浓度控制人工神经网络模和酸泵流量控制人工神经网 络模型分别对酸液温度、酸液浓度和酸泵流量进行控制，实现酸洗工艺参数自动设定与控 制。
[0020] 优选的，所述系统还包括酸洗质量图像采集运动摄像头，具体的：带钢酸洗质量图 像数据通过摄像头传递给所述控制主机获取，并在操作人员判定质量结果后存储。
[0021] 本系统中各执行主体还用于完成本发明方法实施例中提出的各优选方案，由于本 发明方法实施例和系统实施例属于一个总的发明构思，其实现手段可以互相借鉴，因此，处 于简洁的考虑，在此不一一赘述。
[0022] 本发明实施例提供的一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制方法和系统的有益效 果包括：本发明实施例在收集大量酸洗工艺段样本数据的基础上，通过人工神经网络方法 对酸洗工艺段智能控制，提高了带钢表面质量、降低酸洗工艺段能介耗量、降低机组的运行 维护人力成本，并且避免西马克、奥钢联酸洗模型的局限性。
【附图说明】
[0023] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述 中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些 实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。
[0024] 图1是本发明实施例提供的一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制方法流程图；
[0025] 图2是本发明实施例提供的酸液温度控制人工神经网络模型图示意图；
[0026] 图3是本发明实施例提供的一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制系统架构示意 图；
[0027] 图4是本发明实施例提供的一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制方法流程图；
[0028] 图5是本发明实施例提供的一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制系统架构示意 图；
[0029] 图6是本发明实施例提供的IPS软件整体框架图。
【具体实施方式】
[0030] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0031] 为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
[0032] 实施例1 :
[0033] 如图1所示为本发明提供的一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制方法和系统，所 述方法包括以下步骤：
[0034] 本发明实施例是这样实现的，一种冷轧机组中酸洗工艺段智能控制方法，所述方 法包括：控制主机1、酸洗模型主机2、过程控制PLC(中文全称为：可编程逻辑控制器，引文 全称为〖Programmable Logic Controller)〗、酸液浓度PLC4,所述控制主机1用于完成机 组的生产和调度；过程控制PLC3,用于与底层的传感器和执行器相连，接收由所述传感器 采集