自動(dòng)分卷模型在冷軋的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

宋玉倩

河鋼集團(tuán)唐鋼信息自動(dòng)化部 河北唐山 063000

鋼鐵是支撐國(guó)家發(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的工業(yè)脊梁,也是反映一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力的重要標(biāo)志[1]，自動(dòng)化在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用也逐漸擴(kuò)大。唐鋼高強(qiáng)汽車板鍍鋅線主要以高強(qiáng)度汽車板及家電用鋼為主產(chǎn)品，用戶對(duì)鋼卷重量范圍要求及其嚴(yán)格，使用操作工手動(dòng)分卷容易造成分卷不均，在生產(chǎn)節(jié)奏緊湊、生產(chǎn)計(jì)劃改變時(shí)容易發(fā)生分錯(cuò)卷、忘分卷等事故，若將該批次的產(chǎn)品發(fā)給用戶，將會(huì)給唐鋼帶來(lái)極大的負(fù)面影響。為保證分卷后的重量符合用戶要求，我們研究設(shè)計(jì)了以信息化、自動(dòng)化相結(jié)合為手段實(shí)現(xiàn)鋼卷自動(dòng)分卷功能，從根本上解決分卷不均的問(wèn)題，減輕操作工負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)效率。

1 過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介

唐鋼高強(qiáng)汽車板鍍鋅產(chǎn)線過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)介于一級(jí)系統(tǒng)和MES系統(tǒng)之間，數(shù)據(jù)的傳輸過(guò)程中起著承上啟下的作用，其系統(tǒng)配置如下：

服務(wù)器型號(hào)：Hp ProliantDL388G8

CPU型號(hào)：Intel? Xeon? E5-2609 v2

網(wǎng)卡個(gè)數(shù)：2個(gè)

使用系統(tǒng)：win7 SERVER2008R2 Service pack1

2 自動(dòng)分卷模型設(shè)計(jì)

2.1 自動(dòng)分卷功能構(gòu)成

根據(jù)生產(chǎn)條件，由過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)接收到MES系統(tǒng)發(fā)的PDI信息后，通過(guò)分卷模型計(jì)算得到每個(gè)子卷的剪切模式和剪切長(zhǎng)度，以報(bào)文的形式發(fā)給一級(jí)供生產(chǎn)使用。其構(gòu)成如圖1所示：

圖1 自動(dòng)分卷功能構(gòu)成圖

PDI信息（Personal Data Interchange），即個(gè)人數(shù)據(jù)交換。一般表示為兩個(gè)或多個(gè)個(gè)體之間的通信交換。在高強(qiáng)汽車板鍍鋅線主要是用來(lái)傳遞鋼卷的原始數(shù)據(jù)，包括寬度、厚度、長(zhǎng)度、重量、出口寬度、出口厚度、延展率、上下鋅層厚度、涂油代碼、屈服強(qiáng)度等鋼卷的基本數(shù)據(jù)信息[2]。

2.2 分卷模型觸發(fā)

分卷模型設(shè)計(jì)在過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)中，當(dāng)鋼卷通過(guò)無(wú)人天車自動(dòng)上卷到入口步進(jìn)梁后，會(huì)觸發(fā)分卷模型第一次計(jì)算；鋼卷上線后在出口飛剪處剪完帶頭，一級(jí)會(huì)給過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)送5180報(bào)文，過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)接收到報(bào)文中鋼卷剩余長(zhǎng)度后計(jì)算接下來(lái)的剪切模式（按長(zhǎng)度剪切）和剪切長(zhǎng)度，并通過(guò)5020報(bào)文發(fā)給一級(jí)；每切完一卷后，一級(jí)會(huì)再次給過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)送新的5180報(bào)文，過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)接收到新的報(bào)文中鋼卷剩余長(zhǎng)度后再次計(jì)算接下來(lái)的剪切模式（按長(zhǎng)度剪切）和剪切長(zhǎng)度，并通過(guò)5020報(bào)文發(fā)給一級(jí)，直到母卷的長(zhǎng)度不能供再次分卷，過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)把剪切模式改成按焊縫剪切并發(fā)給一級(jí)。

2.3 分卷模型計(jì)算

用戶的用卷要求是以重量為范圍，因現(xiàn)場(chǎng)是根據(jù)長(zhǎng)度跟蹤剪切，所以過(guò)程控制自動(dòng)化系統(tǒng)分卷模型會(huì)根據(jù)延伸率公式把重量換算成對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度值進(jìn)行計(jì)算。模型計(jì)算需要PDI信息中的鋼卷長(zhǎng)度、入口寬度、重量、光整機(jī)延展率、上表面鋅層厚度、下表面鋅層厚度以及用戶要求重量范圍等數(shù)據(jù)，其計(jì)算公式如圖2所示：

圖2 分卷模型計(jì)算公式

得到最大、最小剪切長(zhǎng)度后，根據(jù)一級(jí)發(fā)的5180報(bào)文中的剩余長(zhǎng)度優(yōu)選計(jì)算分兩卷是否符合用戶要求范圍，如超出最大剪切長(zhǎng)度再計(jì)算分三卷是否符合用戶要求范圍，以此類推，直到母卷生產(chǎn)完成。如遇到特殊情況，即：去完帶頭后的剩余長(zhǎng)度不夠分兩卷，系統(tǒng)會(huì)判斷該卷不分卷，剪切模式按焊縫剪切并發(fā)給一級(jí)；另外一種情況是分完一卷后，剩下的長(zhǎng)度不足以再分兩卷，但是分一卷還超出范圍，根據(jù)系統(tǒng)分卷規(guī)則第二卷將不再分卷，因此這種情況會(huì)分一個(gè)小卷和一個(gè)大卷。

3 分卷實(shí)例

例如：某卷規(guī)格為3.05＊1259，長(zhǎng)度773m，重量23.14t，上下鋅層厚度均為40g，延展率為2%，用戶要求重量6-9t。代入公式計(jì)算得出生產(chǎn)需要的最大、最小剪切長(zhǎng)度，如圖3所示：

圖3 代入數(shù)據(jù)后計(jì)算公式

由圖3可以看出該卷生產(chǎn)時(shí)最大剪切長(zhǎng)度為312m，最小剪切長(zhǎng)度為208m。生產(chǎn)中經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)軋制延伸、切掉帶頭后，剩余長(zhǎng)度為801m，按此分兩卷，每卷長(zhǎng)度為400.5m，不符合要求范圍（208m-312m）。因此，按照分卷的規(guī)則，將此卷再計(jì)算分三卷，每卷剪切長(zhǎng)度為267m，符合要求范圍（208m-312m）。切完第一卷后剩余長(zhǎng)度為512m，因此第二卷剪切長(zhǎng)度為256m，符合要求范圍（208m-312m），剩下長(zhǎng)度為第三卷。

后期驗(yàn)證：生產(chǎn)完成后在出口步進(jìn)梁5號(hào)鞍座設(shè)有稱重裝置，此母卷第一子卷重量為7.74t，第二子卷重量為7.41t，第三子卷重量為7.2t，均符合用戶要求范圍（6-9t）。經(jīng)過(guò)此功能的應(yīng)用，鋼卷重量得到了均勻剪切，符合了用戶要求，從根本上解決了分卷不均的問(wèn)題，保證了鋼卷高質(zhì)量交貨。

4 結(jié)語(yǔ)

自動(dòng)分卷模型的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，解決了卷重不均問(wèn)題，更精準(zhǔn)地滿足了客戶需求，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)線分卷自動(dòng)控制，減輕了操作工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了工作效率。為更好的服務(wù)客戶打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。