馬鋼熱軋精整線鋼卷缺陷的早期發現技術

唐 政

（馬鋼股份有限公司第四鋼軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

隨著冶金工藝水平的提高，客戶對熱軋帶鋼表面質量的要求越來越嚴格。表面質量已成為直接決定帶材產品價格乃至各企業競爭的重要指標。基于機器視覺的帶鋼表面缺陷在線監測系統(Surface Inspection System，以下簡稱SIS系統)，可以有效地實現帶鋼表面缺陷的監測和缺陷識別。

目前，國內鋼鐵企業的平整生產線在未配置SIS系統的情況下，多采用傳統的人工目視檢查缺陷的方式。該方式存在很多缺點：無法適應高速機組、檢查表面缺陷效率低下且容易造成檢測人員眼睛疲勞，無法滿足現代化生產的需要。

自2016年底開始，馬鋼四鋼軋技術團隊開始著手研究平整機缺陷預覽系統的實現。本研究課題的特點是在不新增SIS系統的前提下，能經濟有效地取得上游工序（主軋線）的帶鋼缺陷監測結果，實現多套表檢系統的共享訪問，并對平整線上線鋼卷的缺陷自動預警、預覽功能等，有助于缺陷的早期發現以減少客戶投訴。

1 平整機缺陷預覽系統架構

熱軋精整線缺陷預覽系統由缺陷預覽終端、控制柜及相關接口程序組成。預覽終端提供人機接口，顯示缺陷信息；控制柜采集平整機組運行信號，實現帶鋼缺陷的自動預覽；同時，缺陷預覽系統包含接口程序，獲取平整機生產計劃。系統架構如圖1所示。

圖1 熱軋精整缺陷預覽系統典型架構

1.1 網絡設計

網絡拓撲采用星形結構。核心交換機作為數據采集與分發中心，主軋線SIS系統通過光纖接入核心交換機，再由該交換機通過光纖將信號送到各平整線，實現了各系統間數據的高速傳輸。該方案提供了較高的擴展性，后期如需添加訪問終端，從核心交換機引出光纖信號即可實現對多套SIS系統的訪問。

為了降低預覽系統對工廠網絡的負載影響，同時解決表檢系統IP地址沖突的問題，建議為預覽系統重新分配網段，使該網段與工廠網絡分開，如此建立起各系統間物理上的連接。

1.2 數據整合與共享訪問

因各主軋線的表檢系統相互獨立，而平整線原料鋼卷來自不同主軋線，為了實現共享訪問，需要整合多套SIS系統的數據。數據分為兩類:一類是數據庫記錄;一類是缺陷圖片。技術上需區別對待。

首先，在一套SIS系統中創建鏈接數據庫，通過視圖表連接各SIS系統數據，缺陷預覽終端通過鏈接數據庫實現對數據的共享訪問。該方案物理上不增加數據庫和表，僅通過邏輯鏈接實現共享訪問，不影響表檢系統性能。其次，通過軟件編程，橋接兩套系統的缺陷圖像，實現圖像共享訪問，見圖2。

通過上述方案，多套表檢系統以一套邏輯系統對外，為外部訪問提供了統一的接口。

圖2 共享訪問方案

1.3 獲取平整線生產計劃

缺陷預覽系統按照計劃調用熱軋鋼卷數據與實際生產鋼卷匹配，并讀取缺陷數據。平整L2通過人機交互程序，讀取平整L2生產計劃，并供操作人員選擇上線鋼卷信息，如選擇頭尾、上下表面是否翻轉，頭尾，邊部切除距離等。服務端程序建立到缺陷預覽終端的連接，通過電文方式傳遞平整線鋼卷生產計劃。

1.4 采集機組運行信號

為了實現缺陷自動預覽功能，缺陷預覽系統需要采集平整機運行信號。一類是換卷信號，通常用干接點開關量信號，用于控制鋼卷預覽開始與停止；另一類是速度信號，通常用模擬量信號，用于實時跟蹤缺陷位置。

1.5 缺陷信息自動預警和預覽

平整生產線鋼卷上線，觸發換卷信號，預覽系統根據生產計劃在鏈接數據庫讀取缺陷數據，并讀取缺陷圖像。根據讀取到的數據，對存在的嚴重缺陷的類型和位置彈窗警告，提醒操作人員注意。操作人員正常啟動平整機，預覽系統讀取速度信號，自動計算轉換后的缺陷位置，并展示缺陷圖片。

2 應用實例

本文以馬鋼熱軋精整線為例，介紹該系統的組成和主要功能。馬鋼第四鋼軋總廠有2250熱軋和1580熱軋兩條熱軋主軋線，各配置了一套SIS系統，用于檢測主軋線的帶鋼表面質量。兩套SIS系統相互獨立，暫未與其他系統通信。另外，四鋼軋有兩條熱軋精整線，原料卷同時來自兩條主軋線，對鋼卷缺陷進行檢查、切除、修復等，目的是消除產品缺陷、保證產品質量，對維護馬鋼品牌形象起到重要作用。兩條熱軋精整機主要技術參數如表1所示。

表1 馬鋼熱軋精整機參數

根據本文所述，缺陷預覽系統還需采集機組運行信號。根據馬鋼實際，現場采用如圖3所列方式。針對現場換卷信號不穩定的情況，增加了手動開關觸發換卷。兩類信號進入ET200S，通過OPC方式讀取。

圖3 馬鋼熱軋精整機組運行信號給出方式

生產計劃由平整L2發送。操作人員根據上料鞍座鋼卷順序，選擇鋼卷列表，并制定是否頭尾翻轉、上下表面翻轉，切頭切尾距離等。鋼卷列表最多一次發送5卷，減少一次讀取的數量，減少系統負擔。電文設計如圖4所示。

圖4 鋼卷列表電文設計

選擇配置較高的1580熱軋SIS系統作為鏈接數據庫和圖像橋接的配置服務器。

通過上述應用，缺陷預覽終端成功接入機組運行信號、生產計劃、缺陷信息和圖片。終端綜合上述數據，實現鋼卷缺陷的預警、預覽應用。缺陷預覽終端的典型界面如圖5所示。

圖5 缺陷預覽系統典型界面

3 結束語

本文實現了一種經濟有效的鋼卷表面缺陷預覽系統，將主軋線SIS系統數據應用到熱軋精整生產線。該方案不但節省了硬件投入，不對現有系統產生影響，而且對上線鋼卷缺陷提前預覽，早期發現，為管理者和操作者全面掌握鋼卷質量信息提供了很好的指導。