熱軋帶鋼生產(chǎn)線物料跟蹤原理及應(yīng)用

閆豐梅

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原030003）

熱軋帶鋼生產(chǎn)線物料跟蹤原理及應(yīng)用

閆豐梅

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原030003）

介紹了太鋼1 549 mm熱連軋西門子SIMATIC TDC自動控制系統(tǒng)的物料跟蹤的原理、跟蹤的特性、數(shù)據(jù)傳送流程以及與過程計算機的通信等。帶鋼跟蹤控制是熱軋自動化過程控制的基礎(chǔ)，L1控制的核心,是實現(xiàn)熱軋工藝自動控制的關(guān)鍵。

跟蹤內(nèi)部ID外部ID

太鋼不銹鋼股份有限公司（全文簡稱太鋼）1549mm熱連軋基礎(chǔ)自動化是采用德國西門子SIMATIC TDC（SIMATIC and Technology Drive Control），即工藝和傳動自動化控制系統(tǒng)。其使用連續(xù)功能圖（CFC）和順序功能圖（SFC）來編程?；A(chǔ)自動化控制按功能性質(zhì)可分為軋件跟蹤與傳輸—MTR(物料跟蹤)、速度邏輯控制（MRG）和線協(xié)調(diào)器（LCO）、設(shè)備控制—壓下、設(shè)定控制（SDH）和實測數(shù)據(jù)采集（ADH）、模軋（SIC）等。軋線時序以及邏輯功能的控制全由MTR與LCO（線協(xié)調(diào)器）共同來控制其邏輯時序的動作。

物料跟蹤在基礎(chǔ)自動化的控制中是一個核心控制，物料跟蹤的目的是根據(jù)板坯在軋線中的位置來確定各相關(guān)設(shè)備的動作，進行設(shè)定值的輸出，如，側(cè)導的對中、高壓水的開閉、輥道的升降速、立輥的投入、精軋跟蹤的啟動、L2的設(shè)定與計算以及ADH實測數(shù)據(jù)的采集。物料跟蹤功能的實現(xiàn)通過在軋線上位置準確定義的熱金屬檢測器信號、軋制力信號和軋制方向信號來監(jiān)視和計算板坯位置。這樣就可以確定板坯頭部和尾部的位置了。當板坯到達軋線上某一特定位置時，順序控制就啟動某一設(shè)備動作。

1 跟蹤的原理

所謂的軋線物料跟蹤就是控制鋼坯的活動，控制軋線設(shè)備的動作時序，傳輸軋線數(shù)據(jù)。在TDC程序內(nèi)部，它是通過每一塊鋼坯的內(nèi)部ID（BASIC ID）作為識別來確認與傳送。板坯的傳輸是生產(chǎn)工藝所要求的基本功能之一，它要以設(shè)備和工藝允許的最大速度來傳輸。為了能根據(jù)工藝要求對軋線上的多塊鋼坯進行傳輸以及控制，基礎(chǔ)自動化需要知道每塊鋼所處的位置以及其位置的變化，這樣就引進了軋線物料跟蹤—MTR（Material Tracking），用它來協(xié)調(diào)各控制單元并獲取數(shù)據(jù)。軋線跟蹤在基礎(chǔ)自動化、過程自動化中分別進行，但各級的要求不同并且以基礎(chǔ)自動化的位置跟蹤結(jié)果為依據(jù)?；A(chǔ)自動化的跟蹤實質(zhì)上是對生產(chǎn)線各軋件的位置及其變化進行跟蹤的，并為順序控制提供設(shè)備動作‘DO ACTION’信號。必要的材料跟蹤信號及實際值由基礎(chǔ)自動化系統(tǒng)L1傳送給L2過程計算機，以便過程計算機對板坯進行跟蹤以及數(shù)學模型的計算?；A(chǔ)自動化的位置跟蹤結(jié)果通過報文的形式上送到L2自動化。過程自動化的跟蹤實質(zhì)上是對各軋件的數(shù)據(jù)進行跟蹤以使數(shù)據(jù)和軋件能對上號，能正確地設(shè)定計算和自學習，同時也利用一些‘ACTION點’(時序啟動點)來啟動某些程序。下面主要以熱連軋粗軋區(qū)的跟蹤與數(shù)據(jù)傳輸為例來說明。

1.1 定義粗軋的跟蹤區(qū)域

粗軋的跟蹤是從軋線的第一個熱檢HMD0開始的，它位于粗軋第一組輥道的開始。跟蹤結(jié)束點為粗軋的最后一組輥道的結(jié)尾。跟蹤首先要精確地確定軋線的設(shè)備的物理位置，使PSH（原始數(shù)據(jù)采集）參數(shù)具有唯一性、連續(xù)性。每個軋線設(shè)備（包括檢測器件）物理位置的改變都會引起跟蹤的錯誤，跟蹤要根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的情況來確定跟蹤環(huán)的數(shù)目，跟蹤的環(huán)最多可以分為18個段（18個MTR01塊）。跟蹤根據(jù)設(shè)備點數(shù)目確定（ACTION點）—用幾個ANXOF塊。MTR01塊數(shù)目（在一個MTR01塊中最多有兩個檢測器，否則重新對輥道進行邏輯劃分。）跟蹤連接了所有跟蹤所需的HMD信號。跟蹤區(qū)域見圖1。

圖1 跟蹤區(qū)域圖

1.2 跟蹤的定義

軋線跟蹤分為數(shù)據(jù)跟蹤和物料跟蹤。數(shù)據(jù)（ID）跟蹤包含外部ID(鋼卷號)、內(nèi)部ID(Basic ID)、ME_CODE（L2與L1的通訊報文）報文交接確認；物料跟蹤包含物料定位及物料長度計算。跟蹤為其他的各LFE（邏輯功能單元）提供板坯的頭和尾位置、帶鋼的長度、剩余長度等。MTR定義各LFE所需的動作點的ACT/NEXT的信息，MTR激活新BOOK IN的鋼坯的PDH(原始數(shù)據(jù))設(shè)定計算，PDH能夠從MTR中請求到相關(guān)的板坯的位置，MTR對一些嚴格的信號設(shè)置窗口MTR采集可逆軋制的道次信號。跟蹤定義見圖2。

圖2 跟蹤定義圖

1.3 跟蹤特性的表現(xiàn)

（1）在窗口內(nèi)檢得（打開窗口）有效，在關(guān)閉窗口內(nèi)檢失有效。

（2）如果在打開/關(guān)閉窗口內(nèi)不檢得/檢失，程序自動產(chǎn)生。

（3）帶鋼實際速度對跟蹤起著非常關(guān)鍵的作用，速度不準將造成跟蹤超前或滯后。

（4）當前和下塊帶鋼長度對每個動作起取決性作用，啟動軋線ACTION點的計算。

（5）自動和人工吊消跟蹤及ID號，以確定本塊鋼跟蹤結(jié)束。

2 數(shù)據(jù)的傳送

MTR接受爐區(qū)的Discharge抽鋼信號，L1發(fā)送TEL1000報文，L2接受TEL1000報文后，確認是軋制還是模軋數(shù)據(jù)，然后發(fā)送TEL1001報文，攜帶具體鋼坯的數(shù)據(jù)。粗軋、精軋都接受到本塊鋼的設(shè)定數(shù)據(jù)。跟蹤流程圖見圖3。

當MTR接受到TEL1001，MTR認為DATA OK，這時，鋼坯從爐區(qū)運鋼到粗軋。如果HMD0 ON時，MTR BOOK IN,跟蹤啟動，同時啟動LCO，啟動軋線的順序邏輯控制。同時L1將BOOK IN信號通過報文發(fā)送到L2，L2分別啟動粗軋、精軋模型服務(wù)器，分別對本塊鋼進行預(yù)計算。

MTR在TDC中的數(shù)據(jù)傳送是通過BASIC ID來實現(xiàn)的，鋼卷號（EXTERNAL ID）在L1的各TDC中是不傳輸?shù)?。MTR從TEL1001中獲取數(shù)據(jù)以后，要告訴各LFE本塊鋼的BASIC ID，LCO要根據(jù)BASCI ID進行入口、軋制、出口區(qū)的邏輯數(shù)據(jù)交接以及判斷時序。在動作點，MTR根據(jù)動作點的ACT ID、NEXT ID以及鋼坯的位置來判斷，是否從數(shù)據(jù)庫中讀取設(shè)定數(shù)據(jù)，進行設(shè)定。當ACT ID=NEXT ID時，各動作點進行下一道次或下一塊鋼的數(shù)據(jù)設(shè)定。

在跟蹤啟動的時候，會通過以太網(wǎng)TCP/IP與HMI進行通訊，將鋼坯的信息顯示在HMI上。操作工如果發(fā)現(xiàn)來料與數(shù)據(jù)有問題，可以通過HMI來吊銷本塊鋼的數(shù)據(jù)（REMOVING TRACKING）或手動同步新的鋼坯數(shù)據(jù)，這時L1發(fā)送TEL1050報文，L2返回TEL1051報文。與TLE1001報文不同的是，TEL1050是帶上鋼卷號去申請本塊鋼的數(shù)據(jù)。

當鋼坯運送到距離精軋飛剪前10 m的時候，要進行粗軋、精軋數(shù)據(jù)的交接，粗軋根據(jù)位置判斷，給精軋發(fā)送TAKEOVER握手信號，精軋根據(jù)軋機的設(shè)備狀況是否能夠接受粗軋送來的鋼坯，然后給粗軋發(fā)送應(yīng)答TAKEOVER信號。雙方OK后，精軋BOOK IN本塊鋼的數(shù)據(jù)。當鋼坯的尾部離開粗軋最后一組輥道的結(jié)束點的時候，粗軋MTR發(fā)送本塊鋼BOOK OUT信號。本塊鋼在粗軋的跟蹤結(jié)束。

3 與L2數(shù)據(jù)的傳送（SDH、ADH）

L1為宏跟蹤，L2為微跟蹤。L2是通過L1發(fā)送的各種報文來進行跟蹤的。報文為應(yīng)答式的，屬于雙工作業(yè)。實測數(shù)據(jù)采集ADH與設(shè)定數(shù)據(jù)采集SDH屬于單工作業(yè)，SDH是L2向L1發(fā)送，ADH是L1向L2發(fā)送。報文分為多種，有申請數(shù)據(jù)報文，如TEL1000,TEL1050報文（相應(yīng)的TEL1001,TEL1051為應(yīng)答報文），狀態(tài)信息報文TEL1010,它給L2發(fā)送跟蹤的五個主要的階段INLINE(BOOK IN MTR)、INPRODUCTION、PRODUCT、FINISHED(LAST MEAS VALUE SEND ADH)、BOOK OUT,設(shè)定預(yù)計算報文TEL1042(TEL1043為應(yīng)答報文)，TEL1038為位置檢測，它為L2提供9個位置檢測點，分別提供每一點的占有、頭部上升沿、頭部下降沿、尾部上升沿、尾部下降沿。TEL1041為材質(zhì)信息報文，提供PRE與POST軋機前后信息。TEL1034,TEL1036為提取實測數(shù)據(jù)報文，其中TEL1036攜帶著鋼坯的軋制道次號，每一道次的軋制長度。L1與L2報文的通訊是通過以太網(wǎng)進行通訊的。

SDH設(shè)定是根據(jù)板坯的位置及ID號進行設(shè)定的。它從L2接受報文然后分配數(shù)據(jù)到各邏輯單元（LFE）。根據(jù)MTR的要求，SDH將根據(jù)L2的“開”、“關(guān)”指令來分配設(shè)定值。MTR根據(jù)DO ACTION點的ACT LENGTH與NEXT LENGTH來進行設(shè)定點的動作位置，設(shè)備進行設(shè)定以及邏輯時序動作。

4 各ACTION的設(shè)定數(shù)據(jù)

每個檢測點及動作點都有其相應(yīng)的物理位置或相應(yīng)的設(shè)備，對于每個ACTION點，MTR都有如下的描述：ID號、占有/空、動作點（每一個設(shè)備點都有它的起始位置和結(jié)束位置）、環(huán)境（前任設(shè)備，后續(xù)設(shè)備）。什么時候占有（第一個MTR塊，在鋼坯BOOK IN時候占有）。在傳輸中間過程中，在哪組的物理位置上，哪組占有，當BOOK OUT時，最后一個MTR塊OFF，最后一個MTR塊沒有后續(xù)設(shè)備。）、定位特點（變長，不變長）、功能（每一個動作點能夠激活其他的LFE的動作）。

輸入MTR的是

SW：PDH報文

HW：HMD，壓力，速度

輸出MTR的是相關(guān)各動作點的ID號、板坯長度、頭尾位置以及到達個動作點的可能的時間。

5 結(jié)語

這種跟蹤與傳統(tǒng)的跟蹤在硬件上要求簡單，熱檢在這里不是很關(guān)鍵，它只起到一個位置同步的作用（一些特殊的熱檢進行邏輯控制），影響跟蹤的精確度，但不會影響到跟蹤；對電氣輥道速度特性要求比較高；要求通道暢通，否則就會造成跟蹤超前或滯后，造成廢鋼。

（編輯：苗運平）

Abstract:This text introduce the principle and feature of the material tracking,data transport flow and communicate with process computer in tisco 1 549 mm.The material tracking is the basic of the automation control,the core of L1,it′s the key of the automation control.

Key words:material tracking,basic ID,external ID

Apply and Theory on Hot Strip Material Tracking

YAN Fengmei
（Shanxi Taiyang Stainless Steel Co.,Ltd.,Taiyuan 030003,China）

TG333.7+1

B

2010－12－13

1672-1152（2011）01-0032-03

閆豐梅(1968-)，女，現(xiàn)為太鋼熱連軋廠TDC區(qū)域負責人，工程師。Tel:13753181626，E-mail：LHF1668@ 126.com