熱軋板坯庫(kù)智能調(diào)度控制系統(tǒng)研究

魏斌

摘 要：熱軋板坯庫(kù)處于熱軋板坯連鑄產(chǎn)線和熱軋薄板產(chǎn)線中間，急需一套自動(dòng)化、信息化、智能化板坯庫(kù)區(qū)控制系統(tǒng)，板坯庫(kù)區(qū)為行車庫(kù)區(qū)，板坯在包括行車、熱送輥道、保溫爐、過跨轉(zhuǎn)運(yùn)車、板坯修磨機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備上運(yùn)行。建立集自動(dòng)化一級(jí)、二級(jí)和信息化三級(jí)系統(tǒng)于一體的智能庫(kù)區(qū)控制管理系統(tǒng)，優(yōu)化板坯庫(kù)物流運(yùn)行效率，提高企業(yè)生產(chǎn)率。

關(guān)鍵詞：智能化熱軋板坯庫(kù)；行車；熱送輥道；保溫爐；過跨轉(zhuǎn)運(yùn)車；板坯修磨機(jī)；自動(dòng)化一級(jí)系統(tǒng)；自動(dòng)化二級(jí)系統(tǒng)；信息化三級(jí)系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP29 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2018）12-0014-02

近年，隨著國(guó)家智能制造2025戰(zhàn)略規(guī)劃的持續(xù)進(jìn)行，鋼鐵冶金行業(yè)也在加快進(jìn)行生產(chǎn)物流、制造產(chǎn)線以及生產(chǎn)組織的自動(dòng)化，信息化，智能化技術(shù)改造，以進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，降低企業(yè)運(yùn)行成本。熱軋板坯庫(kù)處于熱軋板坯連鑄產(chǎn)線和熱軋薄板產(chǎn)線中間，作為熱軋薄板軋制的中間緩沖庫(kù)，庫(kù)區(qū)調(diào)度組織和庫(kù)區(qū)設(shè)備作業(yè)流程復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣危險(xiǎn)，急需一套自動(dòng)化、信息化、智能化板坯庫(kù)區(qū)控制系統(tǒng)。

1 整體設(shè)計(jì)思想

板坯庫(kù)區(qū)為行車庫(kù)區(qū)，板坯在包括行車、熱送輥道、保溫爐、過跨轉(zhuǎn)運(yùn)車、板坯修磨機(jī)等自動(dòng)化設(shè)備上運(yùn)行。其智能控制系統(tǒng)針對(duì)庫(kù)區(qū)各系統(tǒng)存在的一些問題，以庫(kù)區(qū)各自動(dòng)設(shè)備傳動(dòng)級(jí)和一級(jí)系統(tǒng)的恢復(fù)為基礎(chǔ)，搭建起庫(kù)區(qū)各設(shè)備二級(jí)智能控制系統(tǒng)和庫(kù)區(qū)智能調(diào)度系統(tǒng)，從而將庫(kù)區(qū)各自動(dòng)設(shè)備捏合為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)自動(dòng)設(shè)備控制流、信息流的貫通，結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建立集自動(dòng)化一級(jí)、二級(jí)和信息化三級(jí)系統(tǒng)于一體的智能庫(kù)區(qū)控制管理系統(tǒng)，優(yōu)化板坯庫(kù)物流運(yùn)行效率。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

根據(jù)無人天車庫(kù)管理理念，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的信息化系統(tǒng)的建設(shè)思路和功能實(shí)施的寶貴經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行本設(shè)計(jì)，原則主要體現(xiàn)在以下方面。

先進(jìn)性：無人行車改造采用當(dāng)前國(guó)內(nèi)先進(jìn)的硬件系統(tǒng)集成方案，保證在一定投資下的資源共享和動(dòng)態(tài)分配，較好地滿足系統(tǒng)在系統(tǒng)優(yōu)化階段對(duì)硬件系統(tǒng)資源的調(diào)整需求。

可靠性及穩(wěn)定性：系統(tǒng)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)開發(fā)而成，確保每個(gè)模塊功能相對(duì)穩(wěn)定和高效運(yùn)行，同時(shí)保障板坯庫(kù)二級(jí)控制系統(tǒng)與無人行車PLC系統(tǒng)、熱送輥道PLC系統(tǒng)、過跨轉(zhuǎn)運(yùn)車PLC系統(tǒng)、其他地面PLC系統(tǒng)之間以及與庫(kù)區(qū)智能調(diào)度系統(tǒng)、MES系統(tǒng)之間進(jìn)行實(shí)時(shí)信息交互。

適用性：系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅適用于板坯庫(kù)的智能運(yùn)行管理，而且可廣泛推廣應(yīng)用于其他類似企業(yè)的行車庫(kù)，是一套可配置、可二次開發(fā)的、可快速投入使用的高科技產(chǎn)品。

安全性：系統(tǒng)在規(guī)劃過程中就強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)的安全性，在硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中針對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)器安全采用防火墻機(jī)制、殺毒軟件、專用VLAN、冗余和集群等措施，保證了物流系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境的安全。應(yīng)用系統(tǒng)中充分保證了操作層用戶和用戶權(quán)限的有效管理和操作記錄跟蹤。數(shù)據(jù)層啟動(dòng)了數(shù)據(jù)有效性校驗(yàn)、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)機(jī)制。

可擴(kuò)展性：集成的硬件環(huán)境，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，對(duì)新擴(kuò)展的硬件資源，可立即動(dòng)態(tài)地分配給指定的應(yīng)用系統(tǒng)，保障了系統(tǒng)的初期投資和順利運(yùn)行。應(yīng)用系統(tǒng)的模塊化設(shè)計(jì)針對(duì)客戶的需求，進(jìn)行模塊化的功能堆疊，既強(qiáng)化了系統(tǒng)的完整性，又?jǐn)U展了系統(tǒng)的功能。

可操作性：應(yīng)用系統(tǒng)的界面設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、統(tǒng)一，布局合理，用戶操作方便，具有良好的人機(jī)交互性。滿足用戶對(duì)響應(yīng)速度的操作要求。

3 系統(tǒng)主要功能模塊

熱軋板坯庫(kù)庫(kù)區(qū)分兩跨，每跨兩部行車。其中熱送輥道負(fù)責(zé)將連鑄成品板坯從連鑄下線運(yùn)送到庫(kù)區(qū)或加熱爐區(qū)域，返回輥道主要是將加熱爐無法送到軋線的板坯送到庫(kù)區(qū)，垛位是庫(kù)區(qū)存放板坯的地方，每一垛包含多列，每列碼放多層板坯（最多不超過20塊），X1、X2垛位為人工修復(fù)板坯區(qū)域，停車位是外運(yùn)板坯的入口。

板坯庫(kù)無人行車及庫(kù)區(qū)管理系統(tǒng)，分為計(jì)劃層、任務(wù)層以及執(zhí)行層。

計(jì)劃層通過分析相應(yīng)倉(cāng)庫(kù)的作業(yè)類型及物料作用，有計(jì)劃的制定物料的倉(cāng)儲(chǔ)位置以及分配最優(yōu)行車進(jìn)行作業(yè)，并進(jìn)行庫(kù)區(qū)所有板坯自動(dòng)定位及板坯信息跟蹤。

任務(wù)層依據(jù)作業(yè)計(jì)劃，對(duì)板坯邏輯地址向物理地址轉(zhuǎn)換，將行車復(fù)雜的動(dòng)作分解成容易執(zhí)行的單個(gè)動(dòng)作，并具體解決多部行車的避讓、防撞控制。

執(zhí)行層具體執(zhí)行行車的單個(gè)動(dòng)作，通過行車微擺動(dòng)控制、加減速控制等控制實(shí)現(xiàn)大車、小車位置精確控制；夾具高度控制，實(shí)現(xiàn)無人駕駛。

3.1 板坯庫(kù)智能調(diào)度系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)板坯物料的跟蹤調(diào)度功能，針對(duì)熱軋薄板產(chǎn)線MES系統(tǒng)下發(fā)的上料計(jì)劃和連鑄產(chǎn)線的下線和直供計(jì)劃，合理調(diào)度板坯物料的熱坯直供、入庫(kù)、碼放和出庫(kù)業(yè)務(wù)，以實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)全自動(dòng)運(yùn)行為目標(biāo)，搭建起熱軋板坯中間庫(kù)的新的管理平臺(tái)，優(yōu)化各設(shè)備資源的協(xié)同聯(lián)動(dòng)，進(jìn)一步提高熱軋板坯中間庫(kù)的生產(chǎn)物流效率。板坯庫(kù)庫(kù)圖如圖1所示。

3.2 板坯庫(kù)智能執(zhí)行系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)執(zhí)行庫(kù)區(qū)智能調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)的作業(yè)計(jì)劃的執(zhí)行，包括控制命令的發(fā)送；合理分配各設(shè)備執(zhí)行作業(yè)計(jì)劃的時(shí)機(jī)；提供算法，協(xié)調(diào)各設(shè)備運(yùn)行等。以實(shí)現(xiàn)庫(kù)區(qū)全自動(dòng)運(yùn)行為目標(biāo)，構(gòu)建起熱軋板坯中間庫(kù)各設(shè)備運(yùn)行的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)控制平臺(tái)。熱軋板坯庫(kù)智能執(zhí)行系統(tǒng)示意圖如圖2所示。

4 應(yīng)用前景

該系統(tǒng)應(yīng)用前景廣闊，該系統(tǒng)位模塊化系統(tǒng)，系統(tǒng)功能可實(shí)現(xiàn)拆分、組合和擴(kuò)展，可廣泛應(yīng)用于各種行車庫(kù)，如坯料庫(kù)、鋼卷庫(kù)、集裝箱碼頭、散料堆場(chǎng)等，結(jié)合庫(kù)區(qū)其他自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)行車庫(kù)物流管理無人化、自動(dòng)化、信息化、智能化，可為企業(yè)生產(chǎn)組織效率的提高提供極大的助力。