異形坯連鑄機中智能鋼坯計數法的應用

蔡 森，崔大成，蔡 悝

1 前言

目前，連鑄機鋼坯管理采用人工計量鋼坯支數的方法，現有的技術手段存在計量誤差，導致鋼坯支數計量不準確的情況時有發生，難以滿足煉鋼廠對成本核算的要求。

通過新型連鑄機智能鋼坯計數法的應用，配以功能強大的數據采集和處理軟件，滿足準確計量鋼坯支數和煉鋼廠對煉鋼成本核算的要求，同時減少工作人員的勞動強度和人工計算產生的誤差，做到鋼坯準確計數。通過對連鑄機鋼坯自動在線計數，準確快速地獲得連鑄機實時生產績效數據［1］。

2 智能鋼坯計數系統配置

2.1 硬件部分

硬件包括西門子可編程序控制器PLC、輸出區輥道、限位開關和上位機部分，PLC之間通過以太網實現通訊。

2.2 軟件部分

軟件采用模塊化編程，主要包括數據采集器、數據處理器、SQL數據庫、操作員界面等模塊。PLC負責采集稱重數據及數據規范化預處理，數據處理器對數據進行目標處理，SQL數據庫進行數據存儲和共享處理，只允許授權用戶的特定訪問與修改，提高數據安全性，最后由操作員界面提供數據查詢及報表打印服務。

3 智能鋼坯計數的實現

3.1 智能鋼坯計數的原理

山鋼股份萊蕪分公司型鋼1#連鑄機為1機3流配置，每個流的最后一組輥道上安裝兩個接近開關，采用雙限位開關并聯方式采集鋼坯支數信號，通過電纜與PLC連接，用于檢測是否有鋼坯停在這組輥道上。每當鋼坯接近開關產生一次信號，觸發PLC系統進行一次計數累加器累加。

通過累加器將鋼坯支數累加一次，寫入數據庫的單支鋼坯表單中，生成單支鑄坯數據，給鋼坯管理操作人員顯示單支鋼坯數據。以此類推，可以得到整個爐次和班次鋼坯計數的精確計量，實現鋼坯管理自動化、智能化，以提高煉鋼廠準確判定鋼坯支數計量的目標［2］。

通過兩個信號源對鋼坯計數進行計量，防止某一信號誤發影響鋼坯計數準確，提高了計量控制的可靠性和穩定性，減少了生產成本和人員的勞動強度，實現智能鋼坯計數，鋼坯計數流程如圖1所示。

圖1 鋼坯計數功能流程

3.2 智能鋼坯計數的系統設置

系統設有PLC匹配的上位機，通過PLC的控制，在操作室內的上位機顯示系統設置“監控操作畫面”，可以顯示實時鋼坯支數報表。點開“操作運行界面圖”，設置“開澆”“去坯頭”“正常切”“去坯尾”“式樣切”“接近開關正常”“加 1”“減 1”“清零”9個按鈕。設置“每個班次、流次設定值”的輸入區域和“累計每班次、每流次總支數”的顯示區域。“開澆”“正常切”的信號與“接近開關正常”計數程序進行連鎖，當每個信號同時具備條件時才開始計數，整個澆次完成后計數才能結束并清零。

3.3 智能鋼坯計數的控制原理

在工作開始前，操作工根據生產實際，在上位畫面上確定班次、流次計數值是否為零，每個計數所需信號是否正常。開澆之后，PLC采集到鋼坯到達輸出區輥道接近開關信號后，對鋼坯支數進行累加，并顯示鋼坯總支數。以此類推，可以得到整個爐次和班次鋼坯計數的精確計量［3］，如圖2所示。

服務器中包括數據處理軟件、數據庫軟件、信息發布與數據糾錯軟件，負責對數據進行目標處理并進行數據存儲和共享處理，只允許授權用戶的特定訪問與修改，提高數據安全性；提供數據查詢及報表打印服務。

3.4 智能鋼坯計數的報表生成

以預設的生產班次時間為參照，累計每班、每流的鋼坯生產支數，并對每班、每流的鑄坯支數進行累計，生成生產報表。表格用來顯示系統設備的運行狀態，可顯示出PLC的流號和當前工作狀態。用一個小色塊表示，綠色表示正常，紅色表示異常。表格顯示包括每一流的單支鋼坯和本班次累計支數。表格中的每一行都對應一個鑄流，每一列對應顯示各鑄流的同一項支數參數，該屬性值可以在系統維護模塊中修改。每列顯示的內容包括各個鑄流的單支支數、本流累計支數、本班累計支數等，具體數值的數據格式根據屬性設置顯示。

另外，各顯示值可以根據用戶需要進行分類查詢，包括本班數據顯示和上班數據顯示。所有查詢的結果顯示值均為前面的所有項，同時在正確進行身份驗證后，用戶以不同權限進行數據修正。

3.5 強大的圖形軟件功能

該系統采用WinCC圖形軟件，具有良好的人機交互界面，功能完備，其軟件實現的主要功能有：1）自、手動功能。在自動狀態下，鋼坯計數系統自動計數無需人工操作。在手動狀態時，操作人員可在上位機上手動輸入鋼坯支數，進行鋼坯支數統計。2）以預設的生產班次時間為參照，累計每班、每流的鋼坯生產支數，并對每班、每流的鑄坯支數進行累計，生成生產報表。3）上位機可以實時顯示鋼坯支數的計數狀態與相應參數，如累計每班次、每流次總支數等。4）鋼坯支數報表可有選擇地存盤，方便實用。5）可查詢生產記錄，可查詢累計每班次、每流次總支數等信息。

3.6 智能鋼坯計數的故障分析

生產中每個鑄流計數出現故障時，在WinCC畫面彈出報警信息。每班次都要求形成一個日志文件報警，記錄內容包括故障流號、故障時間和錯誤值，以便故障分析。當整個澆次完成后計數才能結束。按“計數結束”后，才可以“清零”操作。

4 結語

異形坯連鑄機智能鋼坯計數的實現，以較少的投資額和改進時間，使鋼坯支數計數數據更為準確，鋼坯計數準確率達到99.7%，為煉鋼廠提供及時、準確、全面的生產數據，實現鋼坯管理自動化、智能化，達到準確判定鋼坯支數計量的目標。該智能鋼坯計數技術運行安全穩定可靠，減少了人工計數的誤差率，提高了生產管理水平和成本核算的精確性。

參考文獻：

［1］呂曉茜，江楠，鮑紅賓，等．“一機多能”化理念在萊鋼板坯連鑄機的設計與應用［J］．山西冶金，2012（4）：15-18.

［2］ 毛漢平，紀揚.萊鋼4#矩形坯連鑄機過程控制系統［J］.冶金自動化，2000（3）：23-26.

［3］ 王建軍，龍志堅，張宏勛，等.圖像處理技術在鋼坯計數中的應用［C］//張嗣瀛.1996中國控制與決策學術年會論文集.沈陽：東北大學出版社，1996：1 166-1 169.