熱軋帶鋼生產線物料跟蹤原理及應用

閆豐梅

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原030003）

熱軋帶鋼生產線物料跟蹤原理及應用

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自動控制系統的物料跟蹤的原理、跟蹤的特性、數據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，L1控制的核心,是實現熱軋工藝自動控制的關鍵。

跟蹤內部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。其使用連續功能圖（CFC）和順序功能圖（SFC）來編程?；A自動化控制按功能性質可分為軋件跟蹤與傳輸—MTR(物料跟蹤)、速度邏輯控制（MRG）和線協調器（LCO）、設備控制—壓下、設定控制（SDH）和實測數據采集（ADH）、模軋（SIC）等。軋線時序以及邏輯功能的控制全由MTR與LCO（線協調器）共同來控制其邏輯時序的動作。

物料跟蹤在基礎自動化的控制中是一個核心控制，物料跟蹤的目的是根據板坯在軋線中的位置來確定各相關設備的動作，進行設定值的輸出，如，側導的對中、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的設定與計算以及ADH實測數據的采集。物料跟蹤功能的實現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，控制軋線設備的動作時序，傳輸軋線數據。在TDC程序內部，它是通過每一塊鋼坯的內部ID（BASIC ID）作為識別來確認與傳送。板坯的傳輸是生產工藝所要求的基本功能之一，它要以設備和工藝允許的最大速度來傳輸。為了能根據工藝要求對軋線上的多塊鋼坯進行傳輸以及控制，基礎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），用它來協調各控制單元并獲取數據。軋線跟蹤在基礎自動化、過程自動化中分別進行，但各級的要求不同并且以基礎自動化的位置跟蹤結果為依據?；A自動化的跟蹤實質上是對生產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備動作‘DO ACTION’信號。必要的材料跟蹤信號及實際值由基礎自動化系統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學模型的計算?；A自動化的位置跟蹤結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上是對各軋件的數據進行跟蹤以使數據和軋件能對上號，能正確地設定計算和自學習，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的跟蹤與數據傳輸為例來說明。

1.1 定義粗軋的跟蹤區域

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。跟蹤結束點為粗軋的最后一組輥道的結尾。跟蹤首先要精確地確定軋線的設備的物理位置，使PSH（原始數據采集）參數具有唯一性、連續性。每個軋線設備（包括檢測器件）物理位置的改變都會引起跟蹤的錯誤，跟蹤要根據現場設備的情況來確定跟蹤環的數目，跟蹤的環最多可以分為18個段（18個MTR01塊）。跟蹤根據設備點數目確定（ACTION點）—用幾個ANXOF塊。MTR01塊數目（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。跟蹤區域見圖1。

圖1 跟蹤區域圖

1.2 跟蹤的定義

軋線跟蹤分為數據跟蹤和物料跟蹤。數據（ID）跟蹤包含外部ID(鋼卷號)、內部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(原始數據)設定計算，PDH能夠從MTR中請求到相關的板坯的位置，MTR對一些嚴格的信號設置窗口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

（1）在窗口內檢得（打開窗口）有效，在關閉窗口內檢失有效。

（2）如果在打開/關閉窗口內不檢得/檢失，程序自動產生。

（3）帶鋼實際速度對跟蹤起著非常關鍵的作用，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束。

2 數據的傳送

MTR接受爐區的Discharge抽鋼信號，L1發送TEL1000報文，L2接受TEL1000報文后，確認是軋制還是模軋數據，然后發送TEL1001報文，攜帶具體鋼坯的數據。粗軋、精軋都接受到本塊鋼的設定數據。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信號通過報文發送到L2，L2分別啟動粗軋、精軋模型服務器，分別對本塊鋼進行預計算。

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

在跟蹤啟動的時候，會通過以太網TCP/IP與HMI進行通訊，將鋼坯的信息顯示在HMI上。操作工如果發現來料與數據有問題，可以通過HMI來吊銷本塊鋼的數據（REMOVING TRACKING）或手動同步新的鋼坯數據，這時L1發送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據。

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

3 與L2數據的傳送（SDH、ADH）

L1為宏跟蹤，L2為微跟蹤。L2是通過L1發送的各種報文來進行跟蹤的。報文為應答式的，屬于雙工作業。實測數據采集ADH與設定數據采集SDH屬于單工作業，SDH是L2向L1發送，ADH是L1向L2發送。報文分為多種，有申請數據報文，如TEL1000,TEL1050報文（相應的TEL1001,TEL1051為應答報文），狀態信息報文TEL1010,它給L2發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,設定預計算報文TEL1042(TEL1043為應答報文)，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為材質信息報文，提供PRE與POST軋機前后信息。TEL1034,TEL1036為提取實測數據報文，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進行通訊的。

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

4 各ACTION的設定數據

每個檢測點及動作點都有其相應的物理位置或相應的設備，對于每個ACTION點，MTR都有如下的描述：ID號、占有/空、動作點（每一個設備點都有它的起始位置和結束位置）、環境（前任設備，后續設備）。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塊沒有后續設備。）、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 結語

這種跟蹤與傳統的跟蹤在硬件上要求簡單，熱檢在這里不是很關鍵，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，現為太鋼熱連軋廠TDC區域負責人，工程師。Tel:13753181626，E-mail：LHF1668@ 126.com