自動(dòng)化控制系統(tǒng)在熱軋板坯庫工序中的應(yīng)用

張慧麗 劉蕊（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

自動(dòng)化控制系統(tǒng)在熱軋板坯庫工序中的應(yīng)用

張慧麗 劉蕊（天津天鐵冶金集團(tuán)熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

針對(duì)熱軋板坯庫的入庫、倒跺需要人為干預(yù)手動(dòng)操作的問題，通過將自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)用到入庫、出庫、軋制計(jì)劃等工序的管理中，使工序運(yùn)行更加便捷，節(jié)省了人力資源，降低了企業(yè)成本，提高了設(shè)備使用率和生產(chǎn)質(zhì)量，確保了企業(yè)生產(chǎn)的順暢。

自動(dòng)化 控制系統(tǒng) 熱軋 板坯庫 工序

1 前言

天鐵熱軋板坯庫的自動(dòng)化控制系統(tǒng)在沒有投入使用之前，板坯庫的入庫、倒跺需要人為干預(yù)手動(dòng)操作完成。在入庫過程中，雖然可以利用工業(yè)電視查看板坯現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況，但是為了安全起見必須有現(xiàn)場(chǎng)指揮人員，指吊工在現(xiàn)場(chǎng)使用對(duì)講機(jī)聯(lián)系操作室，指揮操作工操作輥道，完成板坯的入庫。倒跺也需要工人在現(xiàn)場(chǎng)指揮，既帶來了很多不便，浪費(fèi)了人力資源，也存在很多安全隱患。在自動(dòng)化控制系統(tǒng)的投入使用后，入庫、出庫、軋制計(jì)劃、倒跺等工序可以自動(dòng)執(zhí)行，當(dāng)系統(tǒng)接收到指令時(shí)，輥道可以按命令自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，到達(dá)指定位置，不需要現(xiàn)場(chǎng)指吊工的喊話。倒跺也只需發(fā)送命令，天車在接到命令后自行操作。這樣不僅方便快捷，能夠保證整條生產(chǎn)線的節(jié)奏，而且節(jié)省了人力資源，減少了安全隱患，所以自動(dòng)化控制系統(tǒng)的投入使用使得生產(chǎn)更加快速，提高了產(chǎn)量。

2 板坯庫概述

熱軋板坯庫為三跨平行布置，連鑄側(cè)為一號(hào)跨，靠加熱爐側(cè)為三號(hào)跨，中間為二號(hào)跨，每跨內(nèi)設(shè)有2臺(tái)天車。板坯庫輥道分為A輥道和B輥道，具體包括A1～A8、B7～B14輥道。A輥道與加熱爐裝鋼輥道和連鑄出坯輥道相連接，主要用于給加熱爐提供板坯運(yùn)輸；另一功能是直接熱裝熱送連鑄即時(shí)生產(chǎn)的板坯。B輥道為板坯下線輥道，與連鑄出坯輥道和熱軋軋制線直接連接。軋線要求或者在軋線故障下不能軋制的回爐坯或者中板也由此輥道下線。另外，在熱軋板坯庫與連鑄車間設(shè)有一個(gè)過跨臺(tái)車,傳送需要往返連鑄精整坯和扣翹頭板坯或者是從連鑄車間運(yùn)來的下線的頭尾坯，以及一個(gè)板坯稱。該稱位于A8稱量輥道內(nèi)，用來稱量每一塊進(jìn)爐的板坯重量。板坯庫計(jì)算機(jī)控制的范圍是從板坯庫入口到加熱爐爐前輥道。

3 自動(dòng)化控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)

3.1 自動(dòng)化控制系統(tǒng)概述

根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，本計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)板坯庫區(qū)的控制和管理，即包括板坯的入庫、出庫、倒垛的運(yùn)行控制；物料跟蹤和對(duì)板坯庫區(qū)的管理，以及報(bào)表統(tǒng)計(jì)等功能；實(shí)現(xiàn)板坯入庫、出庫等作業(yè)的自動(dòng)化管理，確保出入庫的板坯數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性；在整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，能夠迅速、便捷地完成任務(wù)。

系統(tǒng)主要硬件設(shè)備包括1臺(tái)PC服務(wù)器和5臺(tái)操作與開發(fā)終端計(jì)算機(jī)。軟件系統(tǒng)由MES系統(tǒng)軟件支持，并包括1套服務(wù)器系統(tǒng)軟件和5套終端軟件。

3.2 自動(dòng)化系統(tǒng)在板坯出庫管理中的應(yīng)用

3.2.1 功能概述

板坯庫出庫的板坯分為加熱爐上料和外發(fā)板坯。上料板坯的出庫利用輥道輸送到加熱爐輥道。輥道的傳動(dòng)運(yùn)用了L1級(jí)和L3的共同協(xié)作。這里主要介紹在自動(dòng)化控制系統(tǒng)下的加熱爐上料。

根據(jù)計(jì)劃室下達(dá)的軋制計(jì)劃，板坯庫操作人員應(yīng)先去現(xiàn)場(chǎng)核對(duì)板坯規(guī)格及板坯號(hào)是否與計(jì)劃相符，如一切正常，則發(fā)送吊車作業(yè)命令。在系統(tǒng)“冷軋計(jì)劃”界面，激活已下達(dá)的裝鋼計(jì)劃，生成并發(fā)送形成出庫作業(yè)命令，此時(shí)出庫（送加熱爐）作業(yè)命令完成。然后，天車根據(jù)命令到達(dá)指定跺位，按照計(jì)劃的順序以及序號(hào)完成板坯上料，實(shí)現(xiàn)板坯出庫。

操作工利用工業(yè)電視監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)上料情況。板坯物料跟蹤情況如圖1所示。

3.2.2 自動(dòng)控制狀態(tài)下異常情況及處理方法

在沒有其它意外情況下，板坯庫利用自動(dòng)化系統(tǒng)可以順利通暢地上料，實(shí)現(xiàn)板坯的快裝快送，操作工只需認(rèn)真核對(duì)通過A8輥道的板坯與計(jì)劃表是否相符，并記錄板坯重量。但是也會(huì)有其它因素造成一些不便。

（1）板坯稱重時(shí)發(fā)現(xiàn)重量與計(jì)劃表不符

上料板坯在通過A8稱重輥道時(shí)會(huì)稱出板坯重量測(cè)出長度，發(fā)現(xiàn)和計(jì)劃表顯示的重量和長度信息不符。這就首先需要手動(dòng)操作停止輥道，操作人員進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行核對(duì)，如果確實(shí)與計(jì)劃表不符必須吊銷此板坯，并通知計(jì)劃室和精軋操作室；然后調(diào)查原因，確認(rèn)是在板坯信息入庫時(shí)輸入有誤還是天車沒有根據(jù)指令吊運(yùn)板坯發(fā)生吊錯(cuò)跺位，如果是信息有誤，則要及時(shí)在操作日志內(nèi)查找正確源信息，進(jìn)行更正入庫。

（2）已進(jìn)入加熱爐輥道由于板形條件不好不能裝鋼

翹頭和扣頭不嚴(yán)重的板坯能夠在板坯庫輥道上順利通過。但是在加熱爐輥道上的板坯由于要在加熱爐爐門口準(zhǔn)確定位（爐門口的尺寸為10.3 m），翹頭和扣頭造成板坯的卡殼不能向前或者向后移動(dòng)，或者是定位完成后板坯溜動(dòng)不能安全裝鋼。此時(shí)，板坯庫需要協(xié)助加熱爐把板坯退回板坯庫，操作人員需要手動(dòng)操作輥道，在現(xiàn)場(chǎng)指揮人員的指令下將板坯退回板坯庫，根據(jù)爐前吊銷坯信息將板坯入庫或者是直接用臺(tái)車送回連鑄，填寫退料明細(xì)。

（3）計(jì)劃室變更軋制計(jì)劃

正在進(jìn)行的上料操作因?yàn)橛?jì)劃室的通知需要馬上變更計(jì)劃。根據(jù)通知將某計(jì)劃表的某塊板坯截止，手動(dòng)操作輥道，指揮天車把板坯放到相應(yīng)的跺位，再根據(jù)新計(jì)劃表核對(duì)上料。

雖然會(huì)出現(xiàn)一些狀況，但是自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)用帶來的便捷是不可否認(rèn)的。即使在配合手動(dòng)操作時(shí)，自動(dòng)化系統(tǒng)作業(yè)也能提供方便和準(zhǔn)確的定位。例如，為保證裝鋼節(jié)奏和效率需要提前上料時(shí)，就可以手動(dòng)在A2或A5中插入影像（如圖1中的條狀圖形），自動(dòng)到達(dá)指定位置，而不影響A7吊車上料和輥道的自動(dòng)運(yùn)行。在下線與接收回爐坯及中板同時(shí)進(jìn)行時(shí)，在手動(dòng)操作定位回爐坯和中板過程中可以點(diǎn)擊輥道自動(dòng)操作，下線坯可自動(dòng)到達(dá)指定位置。但在操作時(shí)需密切關(guān)注輥道運(yùn)行及下線板坯指定的庫區(qū)。

外發(fā)板坯是根據(jù)營銷部門下達(dá)的計(jì)劃，配合卡車的裝載量合理安排板坯出庫。在外發(fā)板坯系統(tǒng)出庫計(jì)劃頁面輸入車牌號(hào)，點(diǎn)擊計(jì)劃下達(dá)的板坯出庫，并打印單據(jù)。

3.3 自動(dòng)化系統(tǒng)在板坯入庫管理中的應(yīng)用

3.3.1 入庫功能的概述

本模塊負(fù)責(zé)板坯的核對(duì)及形成入庫作業(yè)命令，再由本模塊啟動(dòng)吊車作業(yè)管理模塊。入庫的類型有5種：連鑄來坯的入庫、過跨臺(tái)車運(yùn)送板坯的入庫、爐前吊銷坯的入庫、爐后返回坯的入庫及外來坯的入庫。這里主要介紹連鑄來坯。

連鑄生產(chǎn)出板坯后，板坯的板坯號(hào)、規(guī)格、鋼種以及化學(xué)成分等各種數(shù)據(jù)已經(jīng)通過連鑄L2過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)送到熱軋板坯庫管理系統(tǒng)，參照板坯的各項(xiàng)數(shù)據(jù)核對(duì)準(zhǔn)確后才能入庫。在板坯庫的B14輥道裝有攝像頭，當(dāng)板坯從連鑄運(yùn)輸?shù)桨迮鲙霣14輥道時(shí)，入庫管理人員通過工業(yè)電視可以看到板坯號(hào)，并與板坯庫入庫管理系統(tǒng)的入庫信息進(jìn)行核對(duì)，若各項(xiàng)信息相同，則在“輥道來坯核對(duì)畫面”中按照堆垛策略選擇合理跺位，然后點(diǎn)擊“入庫”按鈕，系統(tǒng)自動(dòng)生成輥道吊車作業(yè)命令。吊車在接收到命令后，按照指令執(zhí)行，完成入庫作業(yè)。如圖2所示。

圖2 板坯入庫界面

入庫管理系統(tǒng)主要是由L3級(jí)自動(dòng)化完成。在入庫作業(yè)中傳送的各類信息較多，例如在最基本的界面上可以看到板坯號(hào)、鋼種、規(guī)格、爐次號(hào)等信息，以及連鑄L2級(jí)傳送的化學(xué)成分表，作為計(jì)劃室在編排計(jì)劃時(shí)的一項(xiàng)依據(jù)。

3.3.2 L3 級(jí)對(duì)坯庫管理系統(tǒng)功能的維護(hù)和加強(qiáng)

（1）當(dāng)入庫信息有誤時(shí)，提示不能執(zhí)行入庫

在入庫信息中，爐次號(hào)是一個(gè)單獨(dú)的顯示框，如果爐次號(hào)與板坯號(hào)顯示的不是同一爐次，則點(diǎn)擊入庫會(huì)提示“爐次號(hào)與板坯號(hào)不是同爐請(qǐng)聯(lián)系確認(rèn)”。這樣就可避免因?yàn)槭韬鲈斐慑e(cuò)誤，也加強(qiáng)了對(duì)進(jìn)入板坯庫內(nèi)信息的核對(duì)，避免對(duì)生產(chǎn)進(jìn)程造成影響。

（2）入庫時(shí)頭尾坯標(biāo)識(shí)的添加

板坯在實(shí)際生產(chǎn)過程中，某一澆次的頭、尾坯的規(guī)格、質(zhì)量與該澆次中其它板坯相比都會(huì)存在差異。特別是相鄰兩澆次鋼種、成分差距較大時(shí)，對(duì)頭、尾的板坯更應(yīng)進(jìn)行特別處理，甚至要對(duì)一小部分板坯進(jìn)行精整后才能供軋線軋制使用。而自動(dòng)化會(huì)根據(jù)頭尾坯的寬度調(diào)整軋制線各項(xiàng)參數(shù)，這樣就便于區(qū)別和查找頭尾坯的標(biāo)識(shí)，減少了人力在裝鋼過程中的工作量。

（3）查詢功能的添加

這是針對(duì)統(tǒng)計(jì)人員核算成材率而編制的一段程序。連鑄輸送的板坯重量數(shù)據(jù)是根據(jù)連鑄方面的板坯稱得的，而板坯庫出庫的重量是使用A8輥道的稱重測(cè)量測(cè)出的，所以在稱重測(cè)量上會(huì)出現(xiàn)一些偏差。該程序可實(shí)現(xiàn)查詢輸送到加熱爐L2稱重?cái)?shù)據(jù)的功能，拷貝出所需的數(shù)據(jù)，進(jìn)行成材率的核算。

3.3.3 操作過程中遇到問題及應(yīng)對(duì)措施

（1）在連鑄L2級(jí)不能夠正常傳送信息時(shí)，若聯(lián)系連鑄L2補(bǔ)發(fā)信息還不能傳送，則應(yīng)及時(shí)詢問連鑄出坯室準(zhǔn)確的爐號(hào)、規(guī)格、鋼種，可以手動(dòng)在界面內(nèi)輸入信息，然后保存，待板坯通過時(shí)，依據(jù)堆垛策略入庫。由于板坯信息是手動(dòng)輸入的，因此一定要認(rèn)真核實(shí)板坯各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，確保與實(shí)物相符，以免造成嚴(yán)重失誤。

（2）計(jì)劃表中已經(jīng)裝鋼的某塊板坯沒有消除。這是指板坯已經(jīng)入爐或者是已經(jīng)執(zhí)行完吊車命令放置在輥道，但是計(jì)劃表中沒有消除，而且虛擬跺位上還有此板坯的信息。在這種情況下，由于天車已經(jīng)執(zhí)行過命令，為了保證庫圖信息的準(zhǔn)確性，只能手動(dòng)在堆垛策略中點(diǎn)擊“刪除庫圖”，根據(jù)提示刪除此塊板坯的信息。如圖3所示。

圖3 冷裝板坯軋制計(jì)劃操作界面

即使板坯庫管理系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一些問題，但總體運(yùn)行是良好的，而且方便快捷，效率高，提供的信息全面，尤其體現(xiàn)在其查詢功能中。例如在裝鋼過程中發(fā)現(xiàn)實(shí)物與信息不符，可以點(diǎn)擊操作日志查詢此塊板坯何時(shí)入庫、入庫時(shí)的規(guī)格、長度、跺位修改的次數(shù)，何時(shí)進(jìn)行過修改等內(nèi)容。根據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表可查詢、統(tǒng)計(jì)出板坯庫內(nèi)現(xiàn)存板坯的重量及數(shù)量、鋼種、規(guī)格以及合格程度。因此該自動(dòng)化管理系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)中節(jié)約時(shí)間，提高效率。

3.4 自動(dòng)化系統(tǒng)在吊車作業(yè)管理中的應(yīng)用

3.4.1 功能概述

吊車作業(yè)命令包括入庫命令、出庫命令、倒垛命令等。其中的主要內(nèi)容信息包括板坯號(hào)、原位置、目的位置和作業(yè)類別等，由其它有關(guān)功能模塊或由操作工通過畫面自動(dòng)生成。本功能模塊負(fù)責(zé)將每條作業(yè)命令發(fā)給吊車執(zhí)行，吊車上都裝有與板坯庫管理系統(tǒng)相連接的自動(dòng)化終端系統(tǒng)，吊車根據(jù)顯示命令完成操作。

吊車作業(yè)命令由人工確認(rèn)后發(fā)往吊車,在執(zhí)行吊車作業(yè)命令時(shí)，要保證高優(yōu)先級(jí)的命令先執(zhí)行,且要保證板坯出庫的時(shí)序。吊車作業(yè)執(zhí)行實(shí)際情況由物料跟蹤模塊啟動(dòng)生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)收集模塊統(tǒng)計(jì)、收集。

3.4.2 系統(tǒng)運(yùn)行過程中的弊端及措施

吊車作業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)由于板坯庫內(nèi)的高溫和吊車本身的移動(dòng)因素會(huì)產(chǎn)生系統(tǒng)的傳輸中斷，所以在天車的計(jì)算機(jī)終端設(shè)置了信號(hào)的選擇，在環(huán)境因素影響大時(shí)，可以選擇最強(qiáng)信號(hào)，以免因?yàn)闆]有信號(hào)而接收不到指令，對(duì)生產(chǎn)造成影響。

4 結(jié)束語

自動(dòng)化控制系統(tǒng)投入使用后，給工序的運(yùn)行帶來了較多便捷，實(shí)現(xiàn)了板坯的入庫、出庫、倒垛、查詢等作業(yè)的自動(dòng)化管理，以及板坯庫作業(yè)的機(jī)械化，加強(qiáng)了物料跟蹤和對(duì)板坯庫區(qū)的管理。作業(yè)過程和信息處理迅速、準(zhǔn)確、及時(shí)，減少了人力及企業(yè)成本，提高了作業(yè)效率。同時(shí)，使現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)節(jié)奏更加緊湊，充分提高了設(shè)備的使用率，提高了生產(chǎn)質(zhì)量，減少了生產(chǎn)事故。

[1]張景近.熱連軋帶鋼生產(chǎn)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

[2]孫一康.冶金過程自動(dòng)化基礎(chǔ)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[3]高金源.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)[M].北京：高等教育出版社，2007.

Application of Automatic Control System to Slab Storage Process of Hot Rolling Mill

Zhang Huili,Liu Rui

Human intervention was necessary in stocking,piling and depiling at the slab warehouse of Hot Rolling Mill.This process was easier and shorter by the introduction of automation control system into the management of stocking,delivery and rolling planning process.Less manpower was needed and costs were reduced.Moreover,the equipment utilization rate and production quality were increased and smooth production was ensured.

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（收稿 2011－10－08責(zé)編潘娜）

張慧麗，畢業(yè)于天津輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息管理專業(yè)，現(xiàn)于天鐵熱軋板有限公司從事板坯庫庫管工作。