厚板廠軋制區域自動化控制系統整合優化分析

劉虎成，韓學敏

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，萊蕪 271104）

隨著客戶都厚板產品精度與性能要求不斷提高，我國許多厚板廠對軋制區域自動化控制系統進行了優化升級，但是在整個設備系統的改造中，各廠家側重于設備基礎自動化控制的設計與調試，忽略軋制區域自動化控制系統自動化操作過程、數據信息有效銜接，使得整個軋制區域控制系統產生較大波動，直接影響到整個厚板廠的生產質量指標。因此整合優化厚板廠軋制區域自動化控制系統具有重要意義。

1 軋區系統結構規劃

為了改善軋制工藝，提高鋼板性能指標與塊品種率指標，厚板廠對軋區的設備控制系統優化整合成同一個網絡結構架。另外，為保證基礎自動化與過程控制系統的網絡安全，決定以以太網技術通過物理隔離連接方法連接各系統端口，防止現場工業和外界網絡連接時存在運行不穩定性，使用數據交換平臺連接制造執行系統與過程控制系統數據通訊。然后在計算機中錄入生產線檢查信號與設備本體采集的信息，利用模型計算加以修正，利用過程控制計算機系統連接以太網和PLC進行數據通信，順利完成過程工藝采集儲存、工藝數據采集實時物料跟蹤和規程優化計算工作，并通過制造執行系統編制生產計劃、管理產品和設定軋制工藝，直到產品生產結束為止。

2 過程控制系統

2.1 數據通訊

軋制區域控制系統由加熱控制區、ACC冷卻控制區與熱軋控制區等3個區域形成，每個區域的運行都有一個過程控制服務器，而數據通訊作為過程控制系統的重要部分，主要應用COM作為連接客戶端，規劃與開發整個控制系統，完成數據的接收與傳送[1]。以重鋼中厚板廠4100mm軋機的數據通訊為例，在改造過程中，通過過程計算機和人機交互界面、區域間過程計算實現數據通訊，基于COM技術上連接人機界面服務器中OPC客戶端，對出爐觸發、跟蹤隊列修正、人工軋廢觸發和軋機調零觸發等出發變量值進行監控，并做過濾與解釋處理，整合成系統可識別的處理事件。待進入區域間過程時計算機通訊與事先設定的發送、接收電文數據類型與長度連接，按照信號產生處理之間發送與接收數據。

2.2 數據記錄和管理

為了增強軋制區自動化工業以太網的安全性，將物理隔斷應用于1.3級制造執行系統和1.2級控制網絡上，待到制造執行系統完成編制調度計劃工作后，由三級數據交換平臺向軋區1.2級ORACLE數據庫傳送調度計劃與各區域工藝控制系數，方便數據記錄和管理模塊詳細寫入出爐、入爐的時間。然后由過程控制系統自動向1.2級數據庫傳輸出爐、開扎、中扎、開冷和返紅等具體執行工藝數據，最終通過三級數據交換平臺Biztalk系統向制造執行系統輸送1.2級數據庫的實際生產工藝參數。可見利用該種數據管理方式有利于在1.3級制造執行系統與1.2級控制系統的網絡構建中完成物理隔離，提高整個軋制區域自動化系統與二級工業以太網運行的安全性。

2.3 鋼板跟蹤

鋼板跟蹤系統主要是跟蹤與控制軋線上的物料，通過監控加熱區、冷卻區與軋制區中坯料位置、狀態，然后結合物料所在的不同跟蹤接觸點調用數據通訊、模型計算和數據管理、記錄系統，最終自動調用不同的跟蹤邏輯實現對軋制區域位置與狀態跟蹤[2]。以重鋼中厚板廠4100mm軋機的物料微跟蹤優化為例，改造前應用的批軋模式包括2種：一軋兩待與一扎三待。其中前者在精軋機入口位置放置1塊待軋板，待溫輥道中擺放2塊可擺動的中間坯，由于中間坯長度不超過8m，成品長度小于28m，使得成材率低，無法滿足生產需求。而后者將1塊待軋板放置于精軋機入口位置，待溫輥道中擺放3塊擺動中間坯，但軋制要求為四塊，因此無法滿足生產節奏的需要。針對上述情況對批軋進行提前判斷、分鋼處理等優化，有空間剩余法替代空間累加法，從原先的3塊中間坯增加到5塊，增強鋼板在批軋區的跟蹤容錯性，然后由邏輯信號取代熱金屬檢測器的檢測信號，在分鋼前預設鋼板跟蹤位置分離功能，自動跟蹤批軋鋼板上的物料，提升批軋鋼板分鋼的效率。

2.4 模型計算

模擬軋制過程的數據計算對測試與調試具有重要意義，有利于工作人員利用模擬功能對軋制順序與修理故障實時監控，并通過“虛假的軋制”測試模式模擬跟蹤，防止邏輯信號的干擾。但需要注意的是，該模式的運行必須建立在軋機空了的條件下進行，才能夠確保軋機軋制。且在選擇模型計算操作時，應檢查加熱爐至熱矯直機的工作狀態，禁止與軋制融合，避免軋機設備運行失去控制。另外，工作人員也可利用主操縱臺中人機交互界面終端取消或者是選擇進行操作。且在模擬軋制時，還應同步模型計算信號，其他操作亦是如此。

3 優化效果

經過優化調試軋制區域自動化控制系統后，厚板廠分階段運行，改變了軋區6大控制模塊與2個大型儀表，提升了軋區的粗軋向加熱爐自動空冷、粗精軋自動打高壓水、厚度及寬度自動測量反饋、粗精軋機自動軋鋼等區域性能，減少軋制期間的人工干預操作，緩解工作壓力的同時，提升軋制節奏，改善軋制工藝，提升鋼板性能指標與塊品種率指標，確保整個自動化控制系統正常運行，達到引進系統的改造水平[3]。

4 結束語

綜上，厚板廠軋制區域控制系統生產工藝具有復雜性，為了提升整體自動化控制水平與模型控制準確度，必須整合優化整個系統運行，重新規劃軋區系統結構，改善數據通訊、數據記錄和管理、鋼板跟蹤、模型計算等過程控制系統，才能實現數據安全、快速、穩定的傳送。