连退生产线中央工艺段全流程数据的关联和整合方法 【技术领域】
本发明涉及一种连退生产线中央工艺段全流程数据的关联和整合方法。
背景技术
连续退火机组是冷轧带钢生产的关键机组，在带钢生产中起到承上启下的作用。连退机组设备状态的稳定和生产质量的保证是多因素的综合问题，其间有对设备状态的把握、对工艺的控制及操作以及互相制约的关系，涉及设备、工艺、质量等大类的数据。为了满足生产的需要，大多数钢铁生产企业已在生产现场配备了相应的生产控制系统、过程质量系统、设备监测系统、生产管理系统及检验和化验信息系统等。这些系统在自动化连续性生产中发挥了巨大的作用。然而这些系统在运行和分析过程中又是各自独立的，没有进行跨大类的数据关联，因此，要获得完整的全流程数据或解决一个具体问题往往要在多个系统中寻找有用信息，并且由于数据采集和记录方法的不同，无法实现钢卷信息的完全关联。针对特定钢卷的质量问题，往往检化验数据无法与区域的工艺数据及途经的设备信息进行精确关联，无法提供准确的定位信息，使得质量原因追溯或者设备、工艺、前道工序对质量的影响分析难以开展。同时对于有性能偏差或产品表面缺陷的钢卷，需要研究该钢卷经过各工艺段或设备期间发生的状况，找出质量问题的根源或进行建模分析；而对于工艺不符的现象，研究是机械设备还是控制系统造成、找出产品性能与各工艺段炉内参数的关系；对于设备状态的不理想，研究是否与负荷相关，以及上述问题最终是否会对产品质量造成影响等等，这些均需要相对精确完整的数据来保证，以达到满足生产要求的设备、工艺和质量的无缝结合。
【发明内容】
为质量追踪和机组状态把握的需要，必须根据需要从海量数据中截取与钢卷信息相关、钢种信息相关、设备信息相关、工艺段信息相关类的数据，但由于上述信息系统建立的目的不同，涉及的范围不同，始建的时间不同，信息采集和记录的方式不同，使得各系统的数据难以形成完全的钢卷信息关联，更加难以提取生产线上任一位置针对该钢卷的信息。因此本发明旨在建立一套根据需求截取定位钢卷信息的方法及相应的算法，从而建立钢卷与连退生产线空间、时间以及各类设备信息、工艺信息和标志信息的关联。
本发明所要解决的技术问题是提供一种连退生产线中央工艺段全流程数据的关联和整合方法，利用本方法建立钢卷在生产过程中在空间、时间以及各类设备信息、工艺信息和标志信息数据的关联整合，形成按卷数据或区域数据的有机关联，以便进行全流程数据的综合分析，并进行质量模型和过程诊断模型的建立，用于指导生产、预警故障、追溯事故和质量缺陷分析等目的，进一步提高产品质量和生产效率。
为解决上述技术问题，发明了连退生产线中央工艺段全流程数据的关联和整合方法，连退生产线依次包括以HF、SF、SCF、1C、RH、1OA、2OA1、2OA2、2C、WQ为代码标识的工艺段，本方法包括如下步骤：
步骤一、设定钢卷信息关联和相关参数定义：
设定钢卷质量信息与钢卷号相关联，钢卷出口卷号与入口卷号相对应，钢卷的检验和化验信息、缺陷信息以出口卷号为准，钢卷材质信息取自入口卷号的钢卷，钢卷卷头以钢卷焊缝为准，上述构成钢卷的基本信息；
设定钢卷质量信息与工艺、设备状态信息相关联，入口卷在连退生产线上各个工艺段所经历的工艺条件、设备状态取决于入口卷长度、入口卷在该生产线上各工艺段的空间区域位置和运行速度，入口卷在生产线上某工艺段的空间区域位置和驻留时间区段与钢卷在该工艺段的长度相关联；
钢卷相关参数定义如下表：
步骤二、计算整个钢卷在整个工艺段任意位置点的运行时段长度，根据各工艺段速度vcen、钢卷长度L_Coil_En_No，钢卷在各工艺段任意位置点的运行时段长度Δtcen由式1所示
Δtcen＝L_Coil_En_No/vcen (1)
步骤三、计算钢卷任一点自某一工艺段入口到出口的运行时间Δtxxx，根据该工艺段始末端之间钢卷长度L XXX和该工艺段速度Vcen，则Δtxxx由式2所示
Δtxxx＝L_XXX/Vcen (2)
步骤四、计算钢卷在任意工艺段的驻留时段长度，即从卷头进入某工艺段，到卷尾离开该工艺段的时段长度∑txxx，根据式1和式2，则∑txxx由式3所示
∑txxx＝Δtxxx+Δtcen (3)
步骤五、确定卷头进入某工艺段起始位置地时刻tixxx，根据连退生产线工艺流程顺序，从已知钢卷焊缝信息Leave_HF_Moment，该信息为入口卷卷头离开工艺段HF的时刻，即卷头进入SF工艺段入口时刻，可以获得卷头离开工艺段HF尾部的时刻，也即卷头进入工艺段SF段起始位置的时刻tiSF。据此信息和Δtxxx以及工艺流程顺序可以确定tixxx，见表达式组4
卷头进入HF工艺段入口时刻
卷头进入SF工艺段入口时刻
卷头进入SCF工艺段入口时刻
卷头进入1C工艺段入口时刻
卷头进入RH工艺段入口时刻
卷头进入1OA工艺段入口时刻 (4)
卷头进入2OA1工艺段入口时刻
卷头进入2OA2工艺段入口时刻
卷头进入2C工艺段入口时刻
卷头进入WQ工艺段入口时刻
步骤六、根据焊缝信息Leave_HF_Moment和步骤五确定的卷头进入某工艺段起始位置的时刻tixxx及步骤四确定的从卷头进入某工艺段到卷尾离开该工艺段的时段长度∑txxx，则初步确定钢卷在各工艺段驻留时段区间为(tixxx，tixxx+∑txxx)；
步骤七、根据焊缝信息Leave_WQ_Moment、钢卷任一点自某一工艺段入口到出口的运行时间Δtxxx，以及工艺流程顺序，确定卷头离开某工艺段出口位置的时刻t0xxx，见表达式组5
toHF=toWQ-ΔtWQ-Δt2C-Δt2OA2-Δt2OA1-Δt1OA-ΔtRH-Δt1C-ΔtSCF-ΔtSF]]>
卷头离开HF工艺段出口时刻
toSF=toWQ-ΔtWQ-Δt2C-Δt2OA2-Δt2OA1-Δt1OA-ΔtRH-Δt1C-ΔtSCF]]>
卷头离开SF工艺段出口时刻
卷头离开SCF工艺段出口时刻
卷头离开1C工艺段出口时刻
卷头离开RH工艺段出口时刻
卷头离开1OA工艺段出口时刻(5)
卷头离开2OA1工艺段出口时刻
卷头离开2OA2工艺段出口时刻
卷头离开2C工艺段出口时刻
卷头离开WQ工艺段出口时刻
根据本步骤确定的卷头离开某工艺段出口的时刻toxxx，以及钢卷任一点自某工艺段入口到该工艺段出口的运行时间Δtxxx，确定卷头进入某工艺段的时刻′tixxx：
tixxx′=toxxx-Δtxxx---(6)]]>
并根据本步骤确定的toxxx，以及钢卷在各工艺段任意位置点的运行时段长度Δtcen，确定钢卷尾部离开某工艺段的时刻′toxxx：
toxxx′=toxxx+Δtcen---(7)]]>
由此确定钢卷在各工艺段驻留时段区间(toxxx-Δtxxx，toxxx+Δtcen)；
步骤八、根据步骤六确定的时段区间(tixxx，tixxx+∑txxx)和步骤七确定的时段区间(toxxx-Δtxxx，toxxx+Δtcen)，为减小误差求取其平均值
((tixxx+toxxx-Δtxxx)/2，(tixxx+∑txxx+toxxx+Δtcen)/2) (8)
表达式8为钢卷最终在某工艺段驻留的时段区间，该时段区间表征了钢卷信息与该时段区间内的工艺、设备和验化信息相关联。
由于本发明连退生产线中央工艺段全流程数据的关联和整合方法采用了上述技术方案，即首先定义钢卷信息关联和相关参数，根据钢卷在连退生产线上的各类信息数据计算钢卷在中央段任意位置点的运行时段长度、钢卷任一点自某一工艺段入口到工艺段出口的运行时间、钢卷在中央段任意工艺段的驻留时段长度、钢卷头部进入某工艺段起始位置的时刻和钢卷头部离开某工艺段出口位置的时刻，据此确定钢卷在各工艺段驻留时段区间；该时段区间确定后，则钢卷的基本信息可以与此时段区间连退生产线的工艺状况，设备状态紧密联系起来，可以进一步深度挖掘钢卷质量、缺陷信息与工艺条件、设备状态的潜在联系，建立质量模型和过程诊断模型，提高产品质量和生产效率。
【具体实施方式】
本发明连退生产线中央工艺段全流程数据的关联和整合方法，连退生产线依次包括以HF、SF、SCF、1C、RH、1OA、2OA1、2OA2、2C、WQ为代码标识的工艺段，本方法包括如下步骤：
步骤一、设定钢卷信息关联和相关参数定义：
设定钢卷质量信息与钢卷号相关联，钢卷出口卷号与入口卷号相对应，钢卷的检验和化验信息、缺陷信息以出口卷号为准，钢卷材质信息取自入口卷号的钢卷，钢卷卷头以钢卷焊缝为准，上述构成钢卷的基本信息；
设定钢卷质量信息与工艺、设备状态信息相关联，入口卷在连退生产线上各个工艺段所经历的工艺条件、设备状态取决于入口卷长度、入口卷在该生产线上各工艺段的空间区域位置和运行速度，入口卷在生产线上某工艺段的空间区域位置和驻留时间区段与钢卷在该工艺段的长度相关联；
钢卷相关参数定义如下表：
步骤二、计算整个钢卷在整个工艺段任意位置点的运行时段长度，根据各工艺段速度vcen、钢卷长度L_Coil_En_No，钢卷在各工艺段任意位置点的运行时段长度Δtcen由式1所示
Δtcen＝L_Coil_En_No/vcen (1)
步骤三、计算钢卷任一点自某一工艺段入口到出口的运行时间Δtxxx，根据该工艺段始末端之间钢卷长度L_XXX和该工艺段速度vcen，则Δtxxx由式2所示
Δtxxx＝L_XXX/vcen (2)
步骤四、计算钢卷在任意工艺段的驻留时段长度，即从卷头进入某工艺段，到卷尾离开该工艺段的时段长度∑txxx，根据式1和式2，则∑txxx由式3所示
∑txxx＝Δtxxx+Δtcen (3)
步骤五、确定卷头进入某工艺段起始位置的时刻tixxx，根据连退生产线工艺流程顺序，从已知钢卷焊缝信息Leave_HF_Moment，该信息为入口卷卷头离开工艺段HF的时刻，即卷头进入SF工艺段入口时刻，可以获得卷头离开工艺段HF尾部的时刻，也即卷头进入工艺段SF段起始位置的时刻tiSF。据此信息和Δtxxx以及工艺流程顺序可以确定tixxx，见表达式组4
卷头进入HF工艺段入口时刻
卷头进入SF工艺段入口时刻
卷头进入SCF工艺段入口时刻
卷头进入1C工艺段入口时刻
卷头进入RH工艺段入口时刻
卷头进入1OA工艺段入口时刻 (4)
卷头进入2OA1工艺段入口时刻
卷头进入2OA2工艺段入口时刻
卷头进入2C工艺段入口时刻
卷头进入WQ工艺段入口时刻
步骤六、根据焊缝信息Leave_HF_Moment和步骤五确定的卷头进入某工艺段起始位置的时刻tixxx及步骤四确定的从卷头进入某工艺段到卷尾离开该工艺段的时段长度∑txxx，则初步确定钢卷在各工艺段驻留时段区间为(tixxx，tixxx+∑txxx)；
步骤七、根据焊缝信息Leave_WQ_Moment、钢卷任一点自某一工艺段入口到出口的运行时间Δtxxx，以及工艺流程顺序，确定卷头离开某工艺段出口位置的时刻toxxx，见表达式组5
toHF=toWQ-ΔtWQ-Δt2C-Δt2OA2-Δt2OA1-Δt1OA-ΔtRH-Δt1C-ΔtSCF-ΔtSF]]>
卷头离开HF工艺段出口时刻
toSF=toWQ-ΔtWQ-Δt2C-Δt2OA2-Δt2OA1-Δt1OA-ΔtRH-Δt1C-ΔtSCF]]>
卷头离开SF工艺段出口时刻
卷头离开SCF工艺段出口时刻
卷头离开1C工艺段出口时刻
卷头离开RH工艺段出口时刻
卷头离开1OA工艺段出口时刻 (5)
卷头离开2OA1工艺段出口时刻
卷头离开2OA2工艺段出口时刻
卷头离开2C工艺段出口时刻
卷头离开WQ工艺段出口时刻
根据本步骤确定的卷头离开某工艺段出口的时刻toxxx，以及钢卷任一点自某工艺段入口到该工艺段出口的运行时间Δtxxx，确定卷头进入某工艺段的时刻′tixxx：
tixxx′=toxxx-Δtxxx---(6)]]>
并根据本步骤确定的toxxx，以及钢卷在各工艺段任意位置点的运行时段长度Δtcen，确定钢卷尾部离开某工艺段的时刻′toxxx：
toxxx′=toxxx+Δtcen---(7)]]>
由此确定钢卷在各工艺段驻留时段区间(toxxx-Δtxxx，toxxx+Δtcen)；
步骤八、根据步骤六确定的时段区间(tixxx，tixxx+∑txxx)和步骤七确定的时段区间(toxxx-Δtxxx，toxxx+Δtcen)，为减小误差求取其平均值
((tixxx+toxxx-Δtxxx)/2，(tixxx+∑txxx+toxxx+Δtcen)/2) (8)
表达式8为钢卷最终在某工艺段驻留的时段区间，该时段区间表征了钢卷信息与该时段区间内的工艺、设备和验化信息相关联。
本发明连退生产线中央工艺段全流程数据的关联和整合方法首先定义钢卷信息关联和相关参数，根据钢卷在连退生产线上的各类信息数据计算钢卷在中央段任意位置点的运行时段长度、钢卷任一点自某一工艺段入口到工艺段出口的运行时间、钢卷在中央段任意工艺段的驻留时段长度、钢卷头部进入某工艺段起始位置的时刻和钢卷头部离开某工艺段出口位置的时刻，据此确定钢卷在各工艺段驻留时段区间；该时段确定后，则钢卷的基本信息可以与此时段区间连退生产线的工艺状况，设备状态紧密联系起来，可以进一步深度挖掘钢卷质量、缺陷信息与工艺条件、设备状态的潜在联系，建立质量模型和过程诊断模型，提高产品质量和生产效率。