鋼鐵廠垛板機智能化控制研究與應(yīng)用

史 強

(山東鋼鐵股份有限公司，山東271104)

寬厚板垛板機主要用于鋼板吊運。隨著萊鋼寬厚板產(chǎn)量提升以及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不斷調(diào)整，8 mm～14 mm薄規(guī)格鋼種的訂單數(shù)量和比例明顯增加。鋼板寬度范圍從1500 mm到3200 mm，長度范圍從6000 mm到12000 mm，導(dǎo)致鋼板單重范圍變化大。垛板機的電磁鐵磁力按20%遞增，只有五個檔位。

因垛板機電磁鐵磁力變化幅度過大，導(dǎo)致在鋼板上料時無法根據(jù)鋼板重量準(zhǔn)確調(diào)整磁力大小，如果電磁鐵使用較大電流提高電磁鐵磁力吊裝，容易將多層薄規(guī)格鋼板同時吊起；如果使用小磁力吊運，容易導(dǎo)致鋼板掉落砸壞設(shè)備或?qū)е氯松韨Α?/p>

為進一步提高垛板機生產(chǎn)效率，保證信息與實物對應(yīng)準(zhǔn)確率，要求垛板機實現(xiàn)智能化改造，實時感知判斷吸取吊運鋼板狀態(tài)，并進行自主調(diào)整。

1 現(xiàn)有設(shè)備及工藝條件

1.1 現(xiàn)場設(shè)備條件

現(xiàn)場設(shè)備條件見表1。

1.2 現(xiàn)場工藝條件

熱處理生產(chǎn)過程中，鋼板號、鋼種、鋼板尺寸、重量等信息由三級MES系統(tǒng)傳輸給垛板機二級控制系統(tǒng)，垛板機二級控制系統(tǒng)可實現(xiàn)垛位位置、垛位高度和上料位置、磁塊數(shù)量的自動定位選擇。

鋼板實際位置、垛位高度和上料位置等信息由MES系統(tǒng)理論計算給出，不是實時監(jiān)測所得，一旦MES信息與現(xiàn)場實物不符，極易造成電磁掛梁時降落過低，鋼絲繩出槽，電磁鐵吸取鋼板不居中偏斜等問題。

操作工需要根據(jù)鋼板厚度和重量，在操作畫面中進行20%，40%，60%，80%，100%等磁力的人工選擇，操作較為繁瑣，需要頻繁進行人工干預(yù)。

2 具體改造內(nèi)容

2.1 電磁智能調(diào)磁控制系統(tǒng)升級改造

在垛板機上使用的電磁系統(tǒng)效果不佳，磁力調(diào)整只有五個檔位，在實際使用過程中，電磁鐵磁力調(diào)整變化幅度過大、準(zhǔn)確度較差，需人工介入，延長了垛板機的工作周期，降低了垛板機的生產(chǎn)效率。根據(jù)現(xiàn)場需要對電磁系統(tǒng)進行升級改造，通過我公司軟件開發(fā)、計算、支持在智能防搖系統(tǒng)平穩(wěn)運行過程中，結(jié)合MES系統(tǒng)信息可精確實施無級控磁。

根據(jù)垛板機系統(tǒng)給出的命令，由調(diào)磁控制模塊根據(jù)MES信息自動控制調(diào)磁器調(diào)節(jié)電磁吸盤的勵磁電流及所需要的吸盤數(shù)量，調(diào)磁精度更加的準(zhǔn)確，同時防止磁力不足或過分冗余，提高作業(yè)效率。改造的電磁智能調(diào)磁控制系統(tǒng)見圖1。

表1 現(xiàn)場設(shè)備條件

圖1 改造的電磁智能調(diào)磁控制系統(tǒng)

2.2 鋼板位置智能識別系統(tǒng)

垛板機在鋼板的吊裝過程中，由于現(xiàn)有設(shè)備的局限性，不能準(zhǔn)確的鎖定鋼板在寬度方面的中心，致使垛板機在吊運時不能準(zhǔn)確吸取鋼板的中心，導(dǎo)致鋼板吸取存在重量上的偏移，在一定程度上影響生產(chǎn)。

在垛板機上增加鋼板位置識別系統(tǒng)，使用激光輪廓掃描傳感器LMS511-20100(響應(yīng)時間10 ms～40 ms，測量精度±12 mm)安裝在垛板機主梁上，由垛板機沿其大車方向行走，帶動傳感器掃描出整個場地，結(jié)合垛板機在行走過程中實時位置反饋，以及傳感器掃描出來的2D輪廓信息，可以獲得場地的3D數(shù)據(jù)模型，經(jīng)過后期軟件的數(shù)據(jù)處理與分析，計算出每個板材堆的中線位置，將鋼板的長、寬尺寸、坐標(biāo)位置等數(shù)據(jù)傳送給智能管理系統(tǒng)，由智能管理系統(tǒng)結(jié)合MES信息來給定垛板機的位移信號，垛板機移動到給定的位置進行吊裝，使垛板機能夠?qū)崿F(xiàn)鋼板的自動識別，并完成自動對中功能。

2.3 鋼板重量自動感應(yīng)系統(tǒng)

在定滑輪一側(cè)的鋼絲繩上安裝稱重傳感器對鋼板的重量進行精確檢測，并與MES給的重量信息進行對接，保證鋼板重量的準(zhǔn)確性。

分析傳感器精度需求，提供傳感器精度、響應(yīng)速度等參數(shù)。稱重傳感器LKVE安裝在鋼絲繩定繩末端，可輸出4 mA～20 mA的電流信號。該傳感器重復(fù)精度高，可在嚴(yán)酷的工業(yè)環(huán)境下使用，且完全滿足IP67的防護等級。

3 結(jié)語

通過對垛板機的智能化改造，實現(xiàn)鋼板的自動識別，并完成自動對中功能。生產(chǎn)二級控制系統(tǒng)和MES系統(tǒng)實現(xiàn)了的無縫對接，實現(xiàn)MES下發(fā)計劃后，垛板機自主執(zhí)行上料或倒垛等任務(wù)。鋼板號及重量實時監(jiān)測并與MES系統(tǒng)的任務(wù)信息進行比對，確保所吊鋼板與MES系統(tǒng)內(nèi)鋼板信息一致。設(shè)備改造后智能化程度更高，系統(tǒng)故障率更低，運行更加穩(wěn)定。