鋼卷自動下線功能解析

唐鋼股份有限公司信息自動化部 張科科

1 引言

鋼卷庫做為產品存儲和運輸的中間環節，對于企業整個生產環節和物流環節起到了重要的橋梁作用。隨鋼鐵企業智能物流的發展，對庫區信息化的程度的要求也越來越高。酸軋的下線鋼卷作為鋼卷庫的入口，自動下線的投入可以實現產品從原料生產到中間存貯再到運輸的信息無縫鏈接，提高了企業物流，信息流的同步性。

2 工藝要求

鋼卷自動下線入庫是天車無人化的一部分,主要實現酸軋生產鋼卷的自動入庫，根據實際工藝要求，主要實現以下功能：

無人天車系統在接收到酸軋卡羅塞爾芯軸卸卷信號后，根據MES下發的鋼卷信息（鋼種、寬度、厚度、下一道工序等）結合庫區的庫位，自動生成鋼卷的放卷庫位。

天車系統與步進梁進行實時通訊，獲取鋼卷的跟蹤信息，根據鋼卷的運行軌跡，提前控制天車提前到達吊裝區域，當鋼卷到達后，根據預定的鎖梁策略進行步進梁鎖定。天車自動吊裝鋼卷，并對鋼卷進行驗證，然后放到預定的庫位中。

作業完成后實時更新鋼卷庫的庫位信息，并及時反饋給MES。

3 功能實現

鋼卷自動下線系統主要有以下分系統構成：

任務分配系統：主要任務是接收MES下發的酸軋生產計劃，結合鋼卷的下道生產工序，以及庫區的碼垛原則，系統自動合理分配庫位。

WMS系統：依據目標庫位分配的結果，選擇最優的運輸路徑。同時在最優的運輸路徑中，合理分配天車，提高效率，降低由于分配不均導致的天車負荷不均。

PLC系統：天車PLC接收到WMS發送的作業指示信息后。根據目標位置、實際位置及障礙物位置計算出天車行走的最優路徑及速度，然后控制天車驅動部分精確的達到目標位置。

地面PLC系統：及時反饋給天車二級鋼卷的跟蹤軌跡和步進梁的工作狀態，根據酸軋的生產節奏和天車的運行狀態，及時對步進梁進行鎖定和解鎖。

為滿足工藝的要求，特設計以下三個子功能來保證自動下線過程中鋼卷跟蹤信息的準確、以實現天車提等待的功能。

3.1 鋼卷的預跟蹤

通過地面PLC和酸軋步進梁PLC進行通訊，檢測和步進梁的運動軌跡，當步進梁開始動作時，步進梁PLC向地面PLC發送鋼卷前進還是后退的狀態，地面PLC收到步進梁移動狀態后，提前將當前鋼卷的位置進行更新，無人天車接受到更新后的坐標位置。天車提前進行移動，并將鉤子下降到安全等待位。

通過實時發送酸軋步進梁上鋼卷檢測傳感器的狀態，如鋼卷前進時，當檢測到鋼卷前進位有卷時，則實時更新庫位信息，二級系統確認鋼卷到位后，告知無人天車進行自動吊卷作業。

3.2 定義鎖梁策略

天車接收到下線工單后，立即發出鎖梁請求，這時候以軋線生產優先，當酸軋的下芯軸位置有鋼卷時，意味著酸軋有鋼卷隨時可能向前移動，不允許鎖梁。如酸軋1#鞍座沒卷，則以天車下線優先，步進梁隨時鎖梁。

當步進梁鎖定完成后，天車主鉤開始自動下降開始取卷，地面PLC向步進梁PLC發生正在吊卷信號。如果鉤子高度在4米以上時，步進梁1#鞍座有卷時，步進梁自動解鎖，天車停止作業。如鉤子下降到4米以下時，則步進梁無法解鎖，直到天車取卷完成提升到4米以后，地面PLC向步進梁發出解鎖信號后，步進梁自動解鎖。

3.3 鋼卷判斷功能

MES提前將生產的鋼卷信息下發給天車二級系統，通過步進梁PLC發送給天車二級系統取卷鞍座上的當前鋼卷號，天車二級系統通過鋼卷號將篩選出的需要執行的鋼卷的信息（鋼卷寬度，鋼卷重量，鋼卷外徑）下發給天車PLC。

無人天車可以在執行任務時，通過測量鋼卷寬度，鋼卷重量，鋼卷外徑來核實鋼卷信息，保證所吊即所需。

寬度核實：通過天車吊具上的激光測距編碼器來測量當吊具夾緊鋼卷時的寬度，與數據庫中的鋼卷寬度進行比較。

重量核實：通過天車上安裝的電子稱來數據庫中的鋼卷重量進行比較。

鋼卷外徑核實：通過天車吊具上的傳感器計算鋼卷外徑并與數據庫中的鋼卷外徑進行比較。

4 應用效果

設計完成的鋼卷自動下線系統現成功運行于唐鋼高強汽車板的軋后庫區，與傳統的人工作業相比，在以下幾個方面存在巨大的優勢：

鋼卷半自動出入庫系統 國內同類技術人員配置 一個無人天車主控+一個天車工 兩個協調人員+兩個庫位管理人員+兩個天車工工作效率 平均下線時間：3分/卷。 平均下線時間：6分/卷。庫位管理無人天車可以在執行任務時，通過測量鋼卷寬度，鋼卷重量，鋼卷外徑來核實鋼卷信息，保證所吊即所需，準確性高天車系統自動更新庫位信息系統需要庫位管理人員一卷一核實(對比標簽)，庫位信息更新不及時，甚至存在錯誤。

[1]么坤.唐鋼高強汽車板成品庫無人天車自動下線過程控制系統設計與應用[J].電子世界,2017(6).