一種棒材生產線冷床物料跟蹤方案

簡燈明

摘要：現有棒材生產線物料跟蹤僅能實現從上料臺架開始，沿軋制工藝跟蹤到軋機，之后的生產工藝，從冷床輸入輥道至稱重等工藝過程均為人工跟蹤，導致部分自動控制功能無法實現。本文提出一種冷床區(qū)的物料跟蹤方案，可以實現棒材冷床區(qū)的自動物料跟蹤，為實現棒材冷床收集區(qū)的部分自動控制功能打下基礎。

關鍵詞：棒材;冷床;物料跟蹤

1 前言

現有棒材生產線物料跟蹤從上料臺架開始，以單支鋼坯（材料）為最小跟蹤單元，實現了進爐、爐內、出爐、軋制等生產工序的自動物料跟蹤，軋制完成后，從冷床輸入輥道開始到倍尺剪、卸鋼滑板、冷床、對齊輥道、排鋼鏈、移鋼小車、冷床輸出輥道、定尺剪……一直到稱重等冷床收集區(qū)生產工藝的物料跟蹤均為為人工跟蹤。導致部分自動控制功能無法實現，如自動取樣、尾鋼自動挑頭、自動稱重等。

2.控制系統構成

本方案充分利用現有硬件及控制系統，在冷床L1控制系統增加一個物料跟蹤功能塊，與現有L1、L2控制系統一起協調跟蹤由軋機軋制后進入冷床收集的物料信息，實現冷床區(qū)域的物料跟蹤。

硬件主要由軋線L2過程控制系統、倍尺剪L1基礎自動化控制系統、冷床L1（含物料跟蹤控制、冷床輸入輥道控制、卸鋼滑板控制、冷床步進機構控制、排鋼鏈控制、取料小車控制等）、L1人機接口（以下簡稱HMI）等構成。系統架構如圖1所示。

L1之間通過現場總線聯網，L1與L2之間通過以太網聯網，確保各系統之間信息交互及時、暢通。

3.各控制系統的功能

3.1 冷床L1控制系統實時檢測卸鋼滑板高位信號、冷床每次步進完成信號等，用于物料信息的跟蹤和轉移。新增物料跟蹤控制程序塊，用于冷床區(qū)物料跟蹤控制以及根據物料跟蹤結果輸出自動取樣控制信號、自動尾鋼挑頭控制信號和自動按檢驗批號分鋼、移鋼、剪切等功能。

3.2 軋線L2過程控制系統負責向冷床L1控制系統提供終軋機架實時物料跟蹤信息、讀取冷床物料跟蹤信息，同步實現冷床物料跟蹤，為自動打印標牌提供數據。

3.3 倍尺剪L1控制系統負責向冷床L1控制系統提供冷剪無鋼剪切、有鋼剪切等事件信號，有鋼剪切主要包括每支鋼的頭部到達信號、每個倍尺剪切完成信號、尾部離開信號等。

4.控制原理

4.1冷床輸入輥道和卸鋼滑板的物料跟蹤。

倍尺剪L1控制系統實時向冷床L1控制系統傳送每支鋼的頭部到達信號、每個倍尺剪切完成信號以及尾部離開信號。

冷床L1控制系統收到頭部到達信號時，向軋線L2過程控制系統讀取當前終軋機架正在軋制的物料信息（檢驗批號）存放在剪切物料信息存儲單元中;收到第一個倍尺剪切完成信號時，將材料號附加一個倍尺段標志號作為倍尺段物料信息存放在冷床輸入輥道物料信息存儲單元中。收到其它倍尺剪切完成信號時以同樣的邏輯進行物料跟蹤。最后一根尾鋼為非定尺段，倍尺剪不會有剪切動作，但可以檢測到尾鋼離開倍尺剪信號，冷床L1控制系統收到該信號時，將材料號附加一個非倍尺段標志號作為倍尺段物料信息存放在冷床輸入輥道物料信息存儲單元中，之后將剪切物料信息存儲單元中的物料信息置為空。

倍尺段和非倍尺段（統稱為分段材）依據實際生產時序，在冷床輸入輥道上前進一段時間后，冷床L1控制系統控制卸鋼滑板下降，當冷床輸入輥道的倍尺材掉到滑板上時隨即控制滑板上升，滑板上升到達高位時倍尺材滑落到冷床步進機構第一個定齒位，此時物料跟蹤程序將冷床輸入輥道物料信息轉移到冷床步進機構第一個定齒位的物料信息存儲單元中。

4.2冷床的物料跟蹤。

冷床設備包括步進機構、排鋼鏈、移鋼小車等設備，冷床上有若干個定齒位，分段材就放在定齒位上，每個定齒位防一段分段材，步進機構工作時，托起定齒上的所有分段材同時前進一個齒位，最后一個齒位的分段材則是被轉移到排鋼鏈上。排鋼鏈按照冷床步進機構運動節(jié)奏按預先設定的間距和根數逐根布料，然后將分段材移送一個較大步距至托料位形成料層，料層被移鋼小車托起后運送到輸出輥道上方放下。

冷床每步進一周（移動一個齒距），物料跟蹤程序就將最后一個齒的物料信息（檢驗批號）轉移到移鋼鏈受料位，完成后再將從第一個定齒到倒數第二個定齒的物料信息按順序整塊覆蓋從第二個定齒到最后一個定齒上，之后將第一個定齒物料信息存儲單元中的物料信息置為空。

從排鋼鏈開始，物料信息以檢驗批號為最小跟蹤單元進行跟蹤。當最后一個定齒的物料信息（檢驗批號）與排鋼鏈不一致時，物料跟蹤程序控制排鋼鏈將其上的分段材移送一個較大步距至托料位，同時將物料跟蹤信息也同步轉移到托料位，之后將受料位物料信息存儲單元中的物料信息置為空。

托料位落料位的物料信息在移鋼小車上升時被轉移到移鋼小車上，當輸出輥道上的面積傳感器檢測到有鋼的上升沿與移鋼小車下降信號時，物料跟蹤程序將移鋼小車上的物料信息轉移到冷床輸出輥道。

每次物料信息轉移完成后需將物料信息的源置為空。防止物料不連續(xù)時物料跟蹤信息出錯。

5.結語

本方案僅實現了冷床區(qū)的自動物料跟蹤，可以為自動取樣設備自動提供樣料的物料信息，可以為尾鋼挑頭設備提供自動控制信號，可以實現自動分檢驗批號自動排鋼;要實現自動稱重功能則還需要實現冷剪收集區(qū)的自動物料跟蹤功能。