鍍錫線物料跟蹤原理及應(yīng)用

王會(huì)占,蔡志全

（1.首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司，河北 唐山 063200；2.唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河北 唐山 063299）

0 引言

鍍錫機(jī)組是高強(qiáng)度連續(xù)生產(chǎn)的產(chǎn)線，物料跟蹤（Material Tracking，簡(jiǎn)稱MTR）是計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)中連續(xù)生產(chǎn)必不可少的一環(huán)，其主要目的是確定物料在生產(chǎn)線上的具體位置，為其他控制邏輯提供物料的位置信息，觸發(fā)相應(yīng)的其他控制功能并協(xié)調(diào)各控制功能間的數(shù)據(jù)通訊；同時(shí)在計(jì)算機(jī)人機(jī)界面（Human Machine Interface，簡(jiǎn)稱HMI）跟蹤畫面顯示當(dāng)前物料的運(yùn)行位置，便于操作人員直觀了解和操作[1]。

物料跟蹤包括鋼卷跟蹤與帶鋼跟蹤。鋼卷跟蹤即靜態(tài)（線下）跟蹤，是指從入口上料區(qū)（開卷機(jī)區(qū)域）到出口下料區(qū)（卷取機(jī)區(qū)域）的鋼卷信息跟蹤；帶鋼跟蹤即動(dòng)態(tài)（線上）跟蹤，是指從開卷機(jī)開卷直至卷取機(jī)卷曲的動(dòng)態(tài)跟蹤[2]。

1 MTR的功能

MTR的基本功能有2個(gè)，一是鋼卷及帶鋼信息跟蹤功能；二是通信接口功能。

鋼卷跟蹤是對(duì)鋼卷帶頭位置進(jìn)行跟蹤；位置包括從第1個(gè)鞍座、開卷機(jī)至焊機(jī)、活套的入口區(qū)域，從電解清洗、電鍍錫至鈍化處理的工藝段區(qū)域，從卷取機(jī)至最后一個(gè)鞍座的出口區(qū)域。帶鋼跟蹤是對(duì)開卷機(jī)至卷取機(jī)區(qū)域的帶鋼信息進(jìn)行跟蹤，包括鋼卷號(hào)、寬度、厚度、長(zhǎng)度、工藝處理方法等信息。

MTR的通信接口功能可以將二級(jí)下發(fā)的設(shè)定值傳給子功能（如將張力的設(shè)定值傳給LCO）；鋼卷下線后，MTR將成品卷的信息發(fā)給二級(jí)。MTR將帶鋼信息可視化，顯示在HMI人機(jī)界面上[2]。在初始調(diào)試階段，MTR還可以模擬帶鋼的運(yùn)行。

2 MTR區(qū)域劃分

為了跟蹤的精確性，MTR會(huì)把整個(gè)生產(chǎn)線（從焊機(jī)到飛剪）劃分為幾個(gè)部分（section），每一部分再細(xì)分為一定數(shù)量的段（segment）。電鍍錫生產(chǎn)線上一個(gè)完整的帶鋼分為9個(gè)區(qū)域，分別為入口段、入口活套1段和入口活套2段[3]、電清洗段、酸洗段、電鍍錫段、后處理段、出口活套段、出口段。section劃分，如圖1。

圖1 section劃分

每一部分又根據(jù)工藝要求分若干小段（最多可分為59個(gè)小段），在每一小段進(jìn)行數(shù)據(jù)更新。segment劃分示例，如圖2。

圖2 segment劃分示例

3 入口上卷跟蹤

入口區(qū)域含有2個(gè)小車，2個(gè)開卷機(jī)，4個(gè)鞍座，MTR會(huì)使用電文來存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)。通過小車的編碼器位置信息、占位開關(guān)信號(hào)及光柵定位信號(hào)，反饋鋼卷的位置變化，并通過HMI人機(jī)界面更新畫面，確保畫面顯示的鋼卷位置與實(shí)物一致。

當(dāng)接收到小車移動(dòng)、鞍座鋼卷占位、小車下降、小車無鋼卷占位信號(hào)后認(rèn)為鋼卷已從上卷小車放置到當(dāng)前鞍座。相反，當(dāng)檢測(cè)到小車上升、小車鋼卷占位、小車移動(dòng)、鞍座無鋼卷占位信號(hào)則認(rèn)為小車從當(dāng)前鞍座將鋼卷取走。當(dāng)檢測(cè)到小車運(yùn)送鋼卷進(jìn)入開卷機(jī)區(qū)域、開卷機(jī)膨脹信號(hào)后認(rèn)為鋼卷已從小車放置到開卷機(jī)上。

4 線跟蹤

MTR進(jìn)行線跟蹤的起點(diǎn)為焊機(jī)，當(dāng)MTR收到焊機(jī)發(fā)來的焊接完成信號(hào)后，開始進(jìn)行生產(chǎn)線上帶鋼的跟蹤與定位。HMI界面上焊接前后兩卷鋼卷的顏色是不同的，分界點(diǎn)為焊縫處。MTR主要通過檢測(cè)編碼器和焊縫檢測(cè)儀2個(gè)信號(hào)計(jì)算和校正帶鋼的精確位置。全線各段的機(jī)械長(zhǎng)度是固定的，在帶鋼運(yùn)行時(shí)，MTR根據(jù)各部份的對(duì)應(yīng)速度編碼器的值，計(jì)算出帶鋼所走的長(zhǎng)度，帶頭位置顯示在HMI畫面上,并根據(jù)長(zhǎng)度變化進(jìn)行移動(dòng)[4]；焊縫檢測(cè)儀的作用是校正MTR計(jì)算的帶鋼長(zhǎng)度與實(shí)際長(zhǎng)度的誤差，在焊縫檢測(cè)儀處對(duì)帶頭位置進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)帶鋼同步的功能。

5 出口下卷跟蹤

出口下卷跟蹤是指從出口剪切到形成卷取機(jī)上一個(gè)產(chǎn)品卷開始，包括小車卸卷到梭車、步進(jìn)梁接收鋼卷，直至天車吊走的過程。運(yùn)卷小車及梭車的編碼器位置反饋給MTR，并在HMI界面上更新顯示，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)跟蹤。步進(jìn)梁的光柵占位信號(hào)檢測(cè)鋼卷在某個(gè)鞍座的位置上，同時(shí)鋼卷在HMI界面上對(duì)應(yīng)的位置顯示出來。

6 線同步功能

線同步又可稱為帶鋼同步，是指通過 MTR 的同步功能強(qiáng)制把處理線上的帶鋼信息進(jìn)行人為變更。帶鋼同步主要分為 2個(gè)部分。第1部分為入口開卷機(jī)上的鋼卷同步，若發(fā)現(xiàn)鋼卷信息在開卷機(jī)上顯示錯(cuò)誤，可在“Synchronization Entry”中將對(duì)應(yīng)開卷機(jī)上的鋼卷信息進(jìn)行寫入；帶頭位置與實(shí)際位置不符時(shí)，可通過定位光柵檢測(cè)到的實(shí)際帶頭位置進(jìn)行同步；也可以焊接狀態(tài)進(jìn)行同步[5]，如果該鋼卷已焊接完畢而HMI界面顯示未焊接時(shí)，需按下“Welded”按鈕。

7 常見故障分析

實(shí)際生產(chǎn)中，會(huì)遇到各種各樣的物料跟蹤故障，這里列舉幾個(gè)常見的故障。故障1，鋼卷內(nèi)圈松，開卷機(jī)打滑，導(dǎo)致編碼器計(jì)算不準(zhǔn)，帶頭位置顯示到達(dá)焊機(jī)實(shí)際未到，無法焊接；故障處理方法，可手動(dòng)點(diǎn)動(dòng)該開卷機(jī)上的帶鋼，使帶頭到達(dá)焊機(jī)，然后使用帶頭同步功能，將帶頭重新同步到焊機(jī)。故障2，自動(dòng)焊接失敗，手動(dòng)焊接成功后，HMI界面顯示未焊接；故障處理方法，使用焊接同步功能，強(qiáng)制焊接完成信號(hào)。故障3，卷取機(jī)上卷號(hào)信息不對(duì)，打印標(biāo)簽錯(cuò)誤；故障處理方法，使用卷號(hào)同步功能，手動(dòng)輸入卷號(hào)同步，重新打印標(biāo)簽。

8 結(jié)語

物料跟蹤貫穿整個(gè)全連續(xù)鍍錫自動(dòng)控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn),它的合理與否也決定著自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。在HMI畫面上有跟蹤修正功能，以彌補(bǔ)跟蹤信號(hào)誤差引起的帶鋼定位錯(cuò)誤。鍍錫產(chǎn)線自投產(chǎn)以來，物料跟蹤故障相對(duì)較少，其穩(wěn)定運(yùn)行是保證產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的重要因素。