熱軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位系統(tǒng)研發(fā)

翟秋菊

摘 要：結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，深入研究熱軋板坯庫內(nèi)設(shè)備功能和作業(yè)工藝流程。以實(shí)現(xiàn)熱軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位為目的，以升降輥道、輸送輥道、吊裝天車三種主要輸送設(shè)備為動(dòng)作跟蹤對象。將熱軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位系統(tǒng)劃分為三個(gè)主要功能：板坯全行程跟蹤功能，板坯精準(zhǔn)定位功能，通訊功能。用于定位板坯在成品庫內(nèi)的實(shí)時(shí)位置，滿足熱軋板坯庫所有作業(yè)的跟蹤需求，實(shí)現(xiàn)板坯在連鑄、成品庫、加熱爐等多工藝流程中的信息統(tǒng)一，為板坯成品庫的信息化和智能化管理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：板坯;跟蹤;精準(zhǔn)定位

0引言

熱軋板坯成品庫是連接連鑄和加熱爐的重要紐帶，也是熱軋板坯入庫和出庫的門戶。隨著自動(dòng)化和信息化技術(shù)在鋼鐵企業(yè)的應(yīng)用不斷深入發(fā)展，板坯成品庫的現(xiàn)有技術(shù)也在不斷提升。作為實(shí)現(xiàn)板坯成品庫全自動(dòng)的前提，熱軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位系統(tǒng)已經(jīng)是整個(gè)庫區(qū)不可或缺的部分。軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位系統(tǒng)不僅能夠保證板坯在輸送輥道上實(shí)時(shí)跟蹤，還能夠保證板坯在成品庫內(nèi)的精準(zhǔn)定位，是實(shí)現(xiàn)熱軋板坯成品庫信息化和智能化的基石。

1 總體思路

結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)積累和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，深入研究熱軋板坯庫內(nèi)設(shè)備功能和作業(yè)工藝流程，以實(shí)現(xiàn)熱軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位為目的，以升降輥道、輸送輥道、吊裝天車三種主要輸送設(shè)備為動(dòng)作跟蹤對象，將熱軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位系統(tǒng)劃分為三個(gè)主要功能：板坯全行程跟蹤功能，板坯精準(zhǔn)定位功能，通訊功能，用于定位板坯在成品庫內(nèi)的實(shí)時(shí)位置，滿足熱軋板坯庫所有作業(yè)的跟蹤需求，實(shí)現(xiàn)板坯在連鑄、成品庫、加熱爐等多工藝流程中的信息統(tǒng)一，為板坯成品庫的信息化和智能化管理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

為了實(shí)現(xiàn)板坯跟蹤和精準(zhǔn)定位，提高熱軋庫區(qū)管理和調(diào)度的整體質(zhì)量，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，按照安全第一、保證效率的方針，將系統(tǒng)分為L1和L2兩層，其中L1包括兩套PLC，采用西門子S7-300架構(gòu)。L2采用C#語言編程，Oracle數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。L1和L2之間通訊采用TCP/IP協(xié)議，兩套PLC之間采用無線網(wǎng)絡(luò)通訊。整個(gè)系統(tǒng)均采用模塊化編程，將整個(gè)程序分為若干個(gè)功能塊。系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

3板坯全行程跟蹤

熱軋板坯庫內(nèi)的板坯全行程跟蹤是對板坯在熱軋庫區(qū)內(nèi)的全方位跟蹤，功能聚焦點(diǎn)在板坯所處區(qū)域和位置。

板坯跟蹤范圍為連鑄出口升降輥道、板坯熱送輥道、板坯稱重輥道、保溫爐區(qū)域、板坯修磨區(qū)域、板坯合格品區(qū)域、修磨機(jī)、待手修區(qū)、外采板坯碼放區(qū)、無計(jì)劃區(qū)等，包括了從連鑄出口到加熱爐入口的所有區(qū)域。

板坯跟蹤的實(shí)現(xiàn)首先考慮板坯數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，將數(shù)據(jù)區(qū)分為三部分，分別為：原始數(shù)據(jù)區(qū)、跟蹤數(shù)據(jù)區(qū)、備份數(shù)據(jù)區(qū)，如表1所示。原始數(shù)據(jù)區(qū)用于存儲(chǔ)所有連鑄產(chǎn)出的熱板坯和存儲(chǔ)在熱軋板坯庫內(nèi)的熱板坯基礎(chǔ)原始數(shù)據(jù)，包括：ID、板坯號、材質(zhì)、板坯尺寸、生產(chǎn)日期等內(nèi)容;跟蹤數(shù)據(jù)區(qū)用于存儲(chǔ)輥道上、天車上和板坯庫內(nèi)所有板坯的跟蹤信息，包括：板坯號、板坯當(dāng)前位置、板坯當(dāng)前狀態(tài)、板坯頭部位置等內(nèi)容;備份數(shù)據(jù)區(qū)用于存儲(chǔ)7天以內(nèi)的出庫板坯數(shù)據(jù)，用于板坯回退和信息回溯功能。

板坯全行程跟蹤是板坯在熱軋庫內(nèi)的宏跟蹤，功能實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)依靠板坯精準(zhǔn)定位功能，跟蹤數(shù)據(jù)由PLC內(nèi)的板坯精準(zhǔn)定位程序提供。

4板坯精準(zhǔn)定位

板坯精準(zhǔn)定位是板坯全行程跟蹤的基礎(chǔ)，更是熱軋板坯成品庫實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制的重要手段。在板坯成品庫全自動(dòng)控制中，板坯定位、天車定位、輥道定位、跺位占用信息、板坯碼放狀態(tài)等都離不開板坯精準(zhǔn)定位技術(shù)的使用。板坯精準(zhǔn)定位功能的高低直接影響著板坯成品庫自動(dòng)化水平的高低。

板坯精準(zhǔn)定位的工作對象是指板坯在庫房內(nèi)由天車或輥道動(dòng)作所引起的一系列位置和狀態(tài)變化，此種變化由天車PLC或輥道PLC負(fù)責(zé)記錄分析。其目的是通過確定板坯在庫房內(nèi)具體位置和狀態(tài)決定是否啟動(dòng)相關(guān)的功能程序，對跟蹤的板坯準(zhǔn)確地進(jìn)行各種控制、數(shù)據(jù)采樣、操作指導(dǎo)并將其跟蹤信息發(fā)送至板坯全行程跟蹤功能中以實(shí)現(xiàn)板坯的全行程可視化跟蹤管理。當(dāng)板坯在庫房內(nèi)或輥道上的實(shí)際位置與PLC系統(tǒng)中計(jì)算位置不一致時(shí)，板坯精準(zhǔn)定位系統(tǒng)自動(dòng)修正，從而防止放歪、放空等事故的發(fā)生，滿足安全生產(chǎn)的要求。精準(zhǔn)定位由PLC完成，毫秒級的循環(huán)周期保證了跟蹤的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。精準(zhǔn)定位和設(shè)備控制是互為犄角的關(guān)系，兩者同時(shí)工作，前者為后者提供板坯位置信息，后者為前者提供動(dòng)作和狀態(tài)依據(jù)。

根據(jù)運(yùn)輸板坯的設(shè)備不同，板坯精準(zhǔn)定位分為兩部分，即天車吊運(yùn)板坯精準(zhǔn)定位和輥道輸送板坯精準(zhǔn)定位。

4.1天車吊運(yùn)板坯精準(zhǔn)定位

在整個(gè)板坯吊運(yùn)過程中，板坯精準(zhǔn)定位實(shí)時(shí)監(jiān)控天車的大車位置、小車位置、主鉤高度、板坯寬度、負(fù)載狀態(tài)，依據(jù)內(nèi)部邏輯綜合判斷天車動(dòng)作所在過程;實(shí)時(shí)記錄板坯取、放跺位信息;實(shí)時(shí)記錄板坯信息等。匯總所有信息形成以時(shí)間為X軸，空間為Y軸，板坯信息為Z軸的精準(zhǔn)定位信息。將精準(zhǔn)定位信息通訊至板坯全行程跟蹤功能，為板坯全行程跟蹤提供詳實(shí)可靠的數(shù)據(jù)。

由于板坯多層碼放，會(huì)造成Z軸方向的累積誤差，因此設(shè)置板坯高度激光校正功能，當(dāng)板坯的計(jì)算高度與實(shí)際檢測高度偏差值大于預(yù)設(shè)值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)修正偏差預(yù)設(shè)參數(shù)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集偏差預(yù)設(shè)參數(shù)，通過長時(shí)間運(yùn)行形成專家?guī)欤鸩教岣甙迮鞯踹\(yùn)高度設(shè)定精準(zhǔn)度。

4.2輥道輸送板坯精準(zhǔn)定位

輥道定位跟蹤主要采用的方式是當(dāng)板坯頭部到達(dá)首個(gè)熱金屬檢測器（HMD）時(shí)開始跟蹤，當(dāng)前段輥道的編碼器開始計(jì)數(shù)，直至板坯進(jìn)入下一組輥道，當(dāng)前段輥道的編碼器清零并將終止距離值賦值給下一組輥道的編碼器作為起始值，依次類推，直至板坯移除輥道。在不同輥道之間安裝有熱金屬檢測器（HMD），用于校正編碼器數(shù)值，防止因板坯打滑而出現(xiàn)的計(jì)數(shù)誤差。系統(tǒng)還會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)視熱金屬檢測器（HMD），當(dāng)發(fā)現(xiàn)熱金屬檢測器（HMD）損壞后，會(huì)發(fā)出報(bào)警。

5通訊功能

熱軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位系統(tǒng)與天車控制系統(tǒng)、輥道控制系統(tǒng)和庫區(qū)管理系統(tǒng)均有通訊接口，傳輸數(shù)據(jù)包括天車傳感器信息、天車動(dòng)作狀態(tài)信息、天車控制命令信息、輥道傳感器信息、輥道動(dòng)作狀態(tài)信息、輥道控制命令信息、庫區(qū)跺位信息、庫區(qū)板坯初始信息等內(nèi)容。

6結(jié)語

熱軋板坯跟蹤與精準(zhǔn)定位系統(tǒng)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了熱軋板坯在熱軋成品庫內(nèi)的實(shí)時(shí)跟蹤和精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)了板坯在連鑄、成品庫、加熱爐等多工藝流程中的信息統(tǒng)一，為板坯成品庫的信息化和智能化管理提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。