一种带材板形智能远程云测控系统

摘要

一种带材板形智能远程云测控系统，所述系统包括被控云客户端、云服务器平台和主控云客户端三部分。被控云客户端完成板形信号采集控制等现场操作；云服务器平台完成板形信号的分类识别、统计评价和数据存储，构建智能数据库；被控云客户端完成在线板形数据的图表显示和在线打印及离线模型仿真分析、远程控制开关执行命令和扩展接口协议等。本发明系统能够利用云服务器集中管理多点远程客户端，实现带材板形系统的远程控制、远程维护、远程协助、远程培训；利用云服务器和分布式多点客户端，实施多台轧机板形测控过程的数据存储和并行控制，建立高效、安全、可靠的管理模式，提高远程预警和智能测控能力，提升自动化水平和生产效率及质量。

权利要求

1.一种带材板形智能远程云测控系统，其特征在于：所述云测控系统包括被控云客户端、云服务器平台和主控云客户端三部分，被控云客户端通过远程无线发射模块或以太网连接到云服务器平台，主控云客户端通过以太网通讯接口与云服务器平台连接组成所述系统；被控云客户端获取板形信号和轧制参数并传送给云服务器平台，云服务器平台对板形信号和轧制参数进行处理和存储，主控云客户端访问云服务器平台获取板形数据和控制信息，对远端的被控云客户端的在线访问和实时控制；申请独立的公网静态IP地址和云服务器独立空间组建云服务器平台，云服务器平台通过TCP或UDP协议与被控云客户端、主控云客户端进行信息交互；云服务器平台上通过编写的服务器程序，对不同编号的单机板形测控系统进行独立的序列化封装，分别对不同编号的单机板形测控系统进行板形数据解包还原、分类统计评价和自适应自学习，同步记录和存储板形数据及控制参数，构建智能数据库，提供与单台轧机相对应的参考目标曲线和智能设定控制基本参数，同步传送数据给被控云客户端和主控云客户端，并根据被控云客户端或主控云客户端的实时请求及时响应，执行相应的业务操作。

说明书

一种带材板形智能远程云测控系统

技术领域

[0001] 本发明涉及带材轧制自动化测量领域，尤其涉及一种适用于带钢、铝带、铜带等冶金产品的远程智能测控系统。

背景技术

[0002] 目前，板形测控是提高带材板形质量的高端技术和研究热点。在工业现场大多数采用的依旧是传统单机板形测控模式，即一台轧机配备一套完全独立的板形测控系统，包括板形检测辊、上位机、下位机成套硬件、通讯接口和软件系统。

[0003] 在实际生产过程中，为了达到较好的应用效果，单机板形测控系统不仅需要长期的生产实际经验积累和大量的现场数据采集学习，更需要高精度的板形预设定二级模型和在线智能板形控制系统，以实现在线带材板形的准确检测、工艺误差补偿、目标曲线设定和板形闭环控制过程。

[0004] 然而，传统单机板形测控模式系统功能单一，参数经常固定不变，不易满足或适应多工况的复杂工艺要求；且硬件和通讯环节多，接口复杂，不易升级换代和扩展外设，一旦系统某一环节出现系统崩溃或硬件故障等问题，则可能导致测控数据丢失，恶化带材板形，甚至造成轧机停车或生产事故。另外，在对轧机板形测控过程进行测试研究和理论分析时，经常需要科研人员长期驻守一线生产现场采集实际生产数据，工况环境恶劣，测试过程麻烦，如系统不兼容不统一则通讯接口复杂，编程困难，离线理论研究与在线实际模型易出现较大偏差，导致在线实际调试过程周期长、风险大、问题多、效果差。

[0005] 随着带材轧制理论、计算机技术、自动化控制技术、远程通讯手段及智能测控技术的快速发展，各种先进测控设备和远程通讯手段层出不穷，轧制生产现场的自动化程度越来越高。考虑单机测控系统硬件多兼容性差、通讯距离短、通讯数据量大、交互频繁、编程效率低及不易更新换代等缺点，有必要研制新型的智能型板形测控系统。

发明内容

[0006] 本发明目的在于提供一种能提高板形测控稳定性、实时性、通用性、智能化、自动化水平的带材板形智能远程云测控系统。

[0007] 为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述云测控系统包括被控云客户端、云服务器平台和主控云客户端三部分，被控云客户端通过远程无线发射模块或以太网连接到云服务器，主控云客户端通过以太网通讯接口与云服务器平台连接组成所述系统；被控云客户端获取板形信号和轧制参数并传送给云服务器平台，云服务器平台对板形信号和轧制参数进行处理和存储，主控云客户端访问云服务器平台获取板形数据和控制信息，对远端的被控云客户端的在线访问和实时控制。

[0008] 进一步的，所述的被控云客户端由多个单机板形测控系统组成，对所有的单机板形测控系统进行序列化编号，利用单机板形测控系统对每台轧机进行控制以及实现板形信号、轧制参数的采集；被控云客户端通过有线或远程无线技术接入互联网，通过互联网与云服务器平台相连，将每台轧机的板形信号和轧制参数传送给云服务器平台，接收并响应云服务器平台发出的指令。

[0009] 进一步的，申请独立的公网静态IP地址和云服务器独立空间组建云服务器平台，云服务器平台通过TCP或UDP协议与被控云客户端、主控云客户端进行信息交互；云服务器平台上通过编写的服务器程序，对不同编号的单机板形测控系统进行独立的序列化封装，分别对不同编号的单机板形测控系统进行板形数据解包还原、分类统计评价和自适应自学习，同步记录和存储板形数据及控制参数，构建智能数据库，提供与单台轧机相对应的参考目标曲线和智能设定控制基本参数，同步传送数据给被控云客户端和主控云客户端，并根据被控云客户端或主控云客户端的实时请求及时响应，执行相应的业务操作。

[0010] 进一步的，所述主控云客户端由计算机和打印机组成，主控云客户端可以是任何连接到互联网的计算机，主控云客户端通过互联网访问云服务器平台，获取云服务器平台上的板形数据和控制信息，进行在线板形数据的图表显示、在线打印、离线模型仿真分析、远程控制以及设定扩展接口协议的工作，实现对被控云客户端的在线访问和实时控制。

[0011] 进一步的，所述的单机板形测控系统是相互独立的测控系统，包括板形检测辊、板形信号处理器、板形计算机、板形局域网通讯设备、板形控制柜等。

[0012] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0013] 1、将应用于工业现场相互独立的单机板形测控系统组网，实现远程监控，可远程采集观察现场实时带材板形状态数据，动态实时更新系统配置和数学模型，抗干扰能力和保密性强，利用在线实测数据开展理论模型研究，缩短新技术或新系统的研发周期，快速实施高效率高精度的带材板形远程智能控制。

[0014] 2、利用云服务器平台和远程客户端实现冷轧带材的远程智能测控过程，有利于建立高效、安全、可靠的规范化板形测控信息化管理模式，提高远程预警和智能测控能力，规避人工模式下的疏忽大意和生产风险，依据海量数据和数学模型提高自动化水平，智能定位和识别故障，提高生产效率和产品质量。

[0015] 3、既能实现对单台轧机相对独立的现场近距离板形闭环测控和远程随时随地智能测控，又能实现多台轧机的板形数据同步采集、通讯、测试、仿真和理论研究，便于板形控制数学模型和闭环系统的智能更新和升级换代，序列化的被控云客户端既相对独立又紧密相关。

附图说明

[0016] 图1是本发明系统的结构框图。

[0017] 图2是本发明系统中被控云客户端的功能图。

[0018] 图3是本发明系统中云服务器平台的功能图。

[0019] 图4是本发明系统主控云客户端中视图云客户端的功能图。

[0020] 图5是本发明系统主控云客户端中控制云客户端的功能图。

[0021] 图6是本发明系统单机板形测控系统硬件连接示意图。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明做进一步说明：

[0023] 如图1、2所示，本发明所述云测控系统包括被控云客户端、云服务器平台和主控云客户端三部分。

[0024] 被控云客户端由多个单机板形测控系统组成，单机板形测控系统主要由板形检测辊、板形信号处理器、板形测控柜(内固定工控机、交换机、电源箱等)及轧机板形控制手段(倾辊、弯辊、轧辊横移和分段冷却等)组成。被控云客户端对所有的单机板形测控系统进行序列化编号，序列号在全网内独一无二，以便准确识别和定位，如YS0001、AN0002等，构建被控云客户端；在轧制过程中，轧机出口板形辊实时检测轧后带材的板形状态，产生原始板形检测信号，然后被控云客户端对其进行板形工艺误差实时综合补偿，形成有效板形信号，与板形目标曲线进行对比形成板形偏差信号，最后板形控制系统再根据板形偏差计算各板形控制手段的调控量，利用板形控制手段进行板形闭环自动控制。

[0025] 在板形闭环控制过程中，被控云客户端按照设定的编码规则对板形信号和控制信号等数据进行编码，可利用GPRS、3G或4G模块传输的方式，将数据包持续不断地通过互联网传输至云服务器平台。以GPRS无线传输方式为例，由单机板形测控系统的板形计算机将板形数据包发送到GPRS模块，GPRS模块将板形数据包发送到GPRS网络，板数据包再经过服务转换进入到Internet网络，服务器平台接收到网络上的数据包。一个完整的数据包编码规则应包括起始位、被控云客户端序列号、板形检测通道数量、轧制参数、控制参数、各通道板形值、校验位和终止位。

[0026] 在实际应用过程中，系统需要自动判断轧机启停速度和时间节点，以确定被控云客户端在轧机正常工作时间段内发送有效数据，非工作时间段内暂停传送和接收数据，以节省网络带宽、流量和费用；同时，根据实际情况设定IP地址、端口号、波特率、数据包字节大小和传输周期等。

[0027] 如图1和图3所示，首先申请独立的公网IP地址和云服务器独立空间，满足云服务器的软件运行要求，如空间、带宽、内存、CPU等，然后根据云服务器性能要求设置基本环境，组建云服务器平台。

[0028] 云服务器平台通过TCP或UDP协议与被控云客户端和主控云客户端进行信息交互，实现带材板形的远程测控、数据存储和仿真测试等功能。云服务平台上通过编写的服务器软件，将从被控云客户端接收到的板形数据按照设定规则进行解包，还原板形信号、轧制参数和控制信息，并对板形数据进行分类识别和统计评价，利用自适应自学习算法实现对海量数据的智能训练，挖掘有效信息并执行入库操作，形成智能数据库；同时在板形测控过程中，被控云客户端和主控云客户端根据实际需求从智能数据库中筛选有用信息或基本参数，为被控云客户端提供基本参数设置和高效控制算法。在与主控云客户端进行通讯过程中，主要为试图云客户端提供板形数据，用于在线实时图表显示板形状态和统计评价信息等，同时为控制云客户端实时提供有效数据，用于高级控制模型的在线仿真计算和远程测试分析，通知接收控制云客户端发来的控制指令，启动、停止运行被控云客户端的板形测控系统和云服务器平台的部分功能，如数据发送和接收、闭环投入和关闭、参数基本配置和换代升级等。

[0029] 在实际应用过程中，云服务器平台可选择品牌空间供应商的云空间独立主机，在云独立主机上安装Windows Server或Linux操作系统，支持ASP、.NET、PHP等语言和MySQL、SQL Server、ACCESS等数据库。当现有主机无法满足更高级功能需求或者不能承载现有流量要求时，可随时升级更高空间配置和更新软件系统。

[0030] 主控云客户端由计算机和打印机组成，如图1所示，主控云客户端分为视图云客户端和控制云客户端，视图云客户端和控制云客户端可根据使用者的实际需求切换用户身份，以满足不同环境和功能要求。

[0031] 如图4所示，视图云客户端可利用台式机、笔记本、平板电脑或手机通过互联网远程访问云服务器平台，获取板形数据和控制信息，主要进行图表显示、数据查询和打印服务等，根据主控云客户端的序列号随时随地观察或查询每台轧机的带材板形状态、统计评价数据和控制效果。在实际应用过程中，根据操作平台的不同，编写不同的操作界面或自适应操作界面。

[0032] 如图5所示，当用户操作界面切换为控制云客户端时，可对板形数据、轧制参数和控制信息进行模型实时计算，既可以对实测的在线数据进行高精度的离线仿真分析，又可以作为高级的二级数学模型为被控云客户端提供稳定可靠的基本设置参数，同时可根据数学模型的仿真测试效果更新云服务器平台及被控云客户端的软件系统和操作环境。

[0033] 如图6所示，单机板形测控系统由板形检测辊、信号处理器、激励供电系统、交换机、板形测控计算机等部分组成。其中激励供电系统产生高频激励信号，通过信号处理器内的装置耦合装置实现电磁感应耦合，为旋转着的板形检测辊内部的传感器和信号处理器内的板卡供电；信号处理器内的信号处理板卡将旋转着的板形检测辊内传感器检测到的信号进行处理后，通过无线传输的方式传输到信号处理器固定端，通过TCP/IP协议将板形信号以以太网有线的方式传输到交换机；板形测控计算机通过以太网连接到交换机，得到原始板形信号；板形测控计算机解码原始板形信号，对其进行显示、分析、补偿等处理，同时计算出控制量，将控制量传输给板形控制执行机构，完成单机板形测控过程。

[0034] 以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。