物料跟踪在棒材生产中的实现.pdf

I l 物料跟踪在棒材生产中的实现 赵程 ( 棒线型材厂) 摘要 ：介绍在柳钢棒材生产线实现物料跟踪的原理、检测元件、检测信号采集以及效果。 关键词 ：棒材生产线；物料跟踪 ；信号采集 Re a liz a t io n o f M a t e r ia l Tr a c e in Ba r Pr o duc t io n ZHA0 Che n g ( B a r &R o d a n d S e c t io n P la n t ) Abs t r a c t ： Th e ma t e r ia l t r a c i ng p r i n c ip le ，d e t e c t in g e l e me n t ，de t e e t i n g s ig n a l a c q u is i t i o n a nd e f f e c t s r e a liz e d in t h e b a r p r o d u c t io n lin e we r e i n t r o d u c e d Ke y W o r ds ： Ba r P r o d u c t i o n L ine；M a t e r ia l Tr a c e； S i g n a l Ac q u is it io n 1 前言 柳钢棒材生产线通常轧制一支钢 的时长为 5 5 S 左右 ，若能实现轧制数据实时采集和跟踪对 提高产品质量 、优化产 品性能有着不可估量 的 作用。棒线型材厂现有 1 套 E S P i S Y S实时数据 库 系统 ，该 系统 能通过 O P C端 口与 Win c e和 D C S连接并读取数据 ，数据采集周期为 1 S 。由 于实时数据库的采集周期过长并 且还会有一定 的网络延迟 ，加之棒材生产线 轧制节奏很快 ， 导致许 多瞬 问变化的布尔值 无法正常采集 到 。 本文介绍利用现有的软件 和设备实现对棒材轧 制过程进行跟踪的主要措施。 2 实现过程 在现代棒材轧机控制 系统 中，轧机 区物料 跟踪功 能主要是提供当前轧件头 、尾 的准确位 置信息。物料跟踪的基本方法是计算轧件速度 对时间的数值积分 、热金属检测器( H MD ) 、活 套扫描器( L O O P S C A N N E R )和咬钢( L MD ) 信号 用于启动和更新跟踪 。这些信号会受现场环境 作者：赵 程，大学学历，助理工程师，现从事软件 开发 工作。 因素( 如水雾 、氧化铁皮等)影响而误发或多 发信号 ，在程序 中需要对信号进行判定确定其 有效性 ，同时在 P L C中也要对相应 的信号点做 出放大处理。跟踪功能根据人工选择 艺规程 后能够适应轧制 品种规格的变化 ，且不受轧件 速度和轧机空过情况 的影响。 2 1 基 本原 则 棒材主轧线物料跟踪的基本原则 ： ( 1 )检测信号仅对当前 工艺规程 中选定使 用的工作机架有效。 ( 2 )检测信号在用于启 动和更新跟踪之前 必须确定其有效性 。 ( 3 )每个工作机架 ，都有 自己单独 的轧机 头 、尾跟踪功能 。这样前进 中的轧件头 、尾位 置在跟踪功能中就能从上一个机架 的辊缝到下 一 个机架 的辊缝连续更新( 采用了 L MD主 导跟 踪 ，因此可以精细到辊缝) 。 ( 4 )跟踪 的基本方法是轧件速度对时问的 数值积分。 ( 5 )在轧件通过下游机架辊缝后 ，跟踪功 能 继 续 跟 踪 轧 件 直 到 下 一 个 物 料 检 测 器 ( MD C ) 。如果跟踪 功能预计轧件应该到达该检 测器所在位置 而检测器在规定 时间内未检 测到 轧件就会产生堆钢信号。 2 2 检测元件 ( 1 )工作 机架传动装置 ：工作机架 咬钢所 需力矩必须超过额定力矩 的 2 5 。 ( 2 )热 金属检测器 ：热金属检测器 主要用 于咬钢信号和活套扫描器信号不能应用的场所。 ( 3 )活套扫描器 ：在活套控制段 ，活套扫 描器作为 H MD使用 ，其功能不受该活套工作与 否的限制 。 ( 4 )堆钢检测器 ：堆钢 检测器为软件通过 逻辑判断，主要根据时间来判断是否堆钢。 2 - 3 检测信号判定 热金 属检 测器 ，活套 扫描器和 咬钢信号在 用于更新跟踪之前必须经过判定 ，只有在保证 这些信号正确性的基础上才能使用它们。 控制中的具体做法 ：所有的物料检测输入 信号 “ MD I N”只有在允许 接受 头部( P E R M I T H E A D )或允许接受尾部 ( P E R M I T T A I L )信号 的条 件满 足时才 允许输 出物 料跟踪 信号“ MD I I n O U T P U T ” 。相反 ，在允许接 受头部或允许接受 尾部信号的条件不满足时，如果物料检测输入 信 号 MD I N 变 化 ，控 制 系 统 就 会 产 生 假 头 ( F A L S E H E A D ) 或假尾( F AL S E T A I L )的报警 信号。 允许接受头部信号 的满 足条件 ：物料 跟踪 信号( MD ) 复位( 即检测 元件未检测到物料) 的时间超过相邻轧件的最小间隔时间。 允许接受尾部信号的满足条件：紧邻的上 游检测器已经复位并且复位的时间超过相邻轧 件 的最小时间间隔。 另 外 ，使 头 、尾 信 号( E N A B L E H E A D ， E N A B L E T A I L )允许跟踪功能接受新 的头 、尾 检测信号 ，而无论允许接受头部信号或允许接 受尾部信号的联锁条件是否满足 ，如飞剪的应 急剪切使轧件产生新 的头 、尾 ，就需要跟踪功 能接受新的头 、尾信号 。 2 4 跟踪情况 以轧件 头部 跟踪为例说 明轧件头部通过 一 l机架到达 v 机架的过程( 见图 1 ) ： Q 一一 o o M ” MDc M 丫 k 千 L M D+ L 丫 篓一 运 一霉 ： 坚 竺 里l 广 l _ I v 机 架 堆 铟 监 控 j 堆 钢 监 控 奢 f 晏 首 l 复 案磊蠹 三 一Tw, 跟踪功能 蘑 一 攀 = = ： 当上游 v l _ l机架的跟踪信号指示轧件头部 已经到达上游机架辊缝 时 ， v机架 的轧件头部 跟踪功能就开始启动 。跟踪积分器 的预置值是 一 1 机架和 N机架之间的距离 L s s 。 当轧件头部通过上游 _ l机架辊缝后 ，轧 件头部距下游 机架的距离 L 惝计算方法如下： ， t 上 惝= LJ v d t ( 1 ) 式( 1 ) 中 V轧件 的速度( 对应 N一 1 机架有效辊径的线速度) 。 a m 当轧件头部通过两机架间的检测器时 ，控 制系统会 自动更新轧件头部距 v 机架辊缝的距 离 ，使 r t L = L r f v d t ( 2 ) J 式( 2 )中 L 幡检测器距下游 机架的 距离。 当轧件 的头部距离下游 v 机架辊缝 的距离 L 小于报警预置值( ，L 耽，L 时，物料跟踪 会产生相应的报警信号( W1 、W2 、W3 ) 。当轧件 的头部距下游 机架辊缝的距离为零时 ，物料 跟踪会置位 “ I N R O L L G A P，P ”信号 ，表示 轧 件头部已经到达 N机架辊缝 。 当轧件的头部通过下游 机架辊缝后 ，物 料跟踪功能会继续计算轧件速度对时问的积分 值 。当头部跟踪功能指示轧件头部 已经到达堆 钢检测器所在位置一段时间后 ， v 机架的轧件头 部跟踪功能才结束 。这段时间延 时主要是考虑 各种因素造成 的误差 。尾部跟踪 与头部跟踪原 理相 同，在此不再赘述 。 2 5 效果 由于在跟踪过程 中 ，我们对每一个用于跟 踪的信号都严格判断其可用性，并且在整个跟 踪过程中都不会只通过单一信号来确定轧件位 置 ，能够有效避免 因环境和堆钢导致 的误信号 参与到跟踪过程 中来 ，一定程度上确保 了跟踪 的可信度。 3 结语 准确物料跟踪可以实现全生产流程的物料 位置跟踪 ，在不到 1 mi n的时间内记录各工序实 绩记录及 二 艺数据采集归档 ，为优化产 品质量 提供强力的数据支撑。 轧钢集约化 生产技术 用户对钢铁产 品的需求越来越趋 于多样化 、个性化 和优质化 。而钢铁产 品生产发展 的特 点是大型化 、连续 化 、集约化。用户需求与生产技术和组织管理之间产生 了矛盾。为满足用户对产品质量的特殊需求，钢铁企业 往往采取开发新的钢种来解决这一问题。然而，过多的 钢种一方面对炼钢生产组织不利 ，加大了人力资源的消 耗；另一方面无法充分利用钢铁材料的细晶化、复相化 等强化机理，浪费了钢铁材料性能的内在潜力。在实现 钢材成分集约化的前提下，通过实现轧制 、冷却等后续 T艺 的柔性化 ，生产出满足不同力学性能和表 面质量要 求 的产品 ，是解决这一 问题的有效途径 。 集约化制造模式下的柔性轧制：用同一种化学成分 的坯料，生产出不同强度级别的产品，以实现 “ 一钢多 能、一板多能、一线多能”的目标。这样可以简化炼钢 和连铸的操作和管理，有利于炼钢和连铸的持续稳定生 产使炼钢、连铸、板坯库 、加热炉之间衔接便捷、管 理简化 、复杂程度降低，满足企业大规模生产的要求。 同时，通过优化热轧 、轧后冷却及热处理生产工艺来生 产出不同性能水平的产品来满足用户的不同使用要求 ， 最大限度地发挥了产品的性能潜力，即实现了集约化制 造生产模式下的柔性化轧制生产。这种技术须以快速优 化热轧丁艺为基础 ，因此要 有快速 、准确的产品组织性 能预报、控制和优化技术作支撑 ，才能付诸实施。 组织性能预测和控制技术可以在坯料化学成分确定 的条件 下 ，深入研究并掌握轧制和冷却工艺参数对产 品 组织和性能影响的定量关系，为柔性化轧制技术的实现提 供了良好的模型支持 。针对热轧过程的多维 、非线性特点 ， 开发 了应用于复杂约束条件下的优化算法 ，并结合钢材组 织性能预测的高精度模型，是成功实现热轧1 _ 艺优化设计 的关键 ，与传统方法相比，工艺开发周期大大缩短，实现 了对市场需求的快速响应。针对量大面广的钢材品种系列， 在符合国家标准的前提下，制定合理的钢种归并原则，通 过应用力学性能预测与工艺优化技术、单因素方差分析和 过程能力分析等统计方法，建立钢种归并的智能化方法 是实现产品定制式生产的基础 。 组织性能预测 、热轧 工艺优化设计和钢种智能化归 并构成了集约化生产技术。集约化生产技术是一个系统 性 的研究课题 ，最终 可以实现力学性能的离线或在线预 测 、钢种成分的集约化和热轧工艺优化 。