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軋鋼產(chǎn)線自動控制系統(tǒng)物料跟蹤模型的設計與實現(xiàn)

作者: 時間:2016-12-13 來源:網(wǎng)絡 收藏
1 概述

  物料跟蹤控制是軋機基礎自動化系統(tǒng)的主要組成部分。物料跟蹤的基本功能是跟蹤鋼坯從裝爐開始,經(jīng)過出爐、經(jīng)過軋機區(qū)域,從除磷入口處輥道開始直到熱矯直機出口輥道。物料跟蹤主要以鋼板號為主鍵,準確記錄鋼板的頭尾位置和鋼板在輥道上的長度位置等。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201612/329442.htm

  物料跟蹤系統(tǒng)的基礎數(shù)據(jù)主要來源于現(xiàn)場的一次檢測儀表、傳感器等,如熱檢(HMD),光電開關,速度變送器等。這些檢測儀表將鋼板的位置、輥道速度及溫度等信號傳送給過程控制計算機,進行下一步的鋼板軋制模型的計算。物料跟蹤控制模塊根據(jù)設計的參考零點,計算每塊鋼板的頭尾位置和長度信息(計數(shù)零點由輥道入口高壓除鱗的初始位置確定),軋制道次的計算也在物料跟蹤功能內(nèi),每塊鋼板都分配一個鋼板號和道次計數(shù)器。鋼板號和道次計數(shù)器決定了鋼板在軋機內(nèi)的軋制信息。物料跟蹤系統(tǒng)根據(jù)機架負荷信號自動增減軋制道次數(shù),操作工也可以手動校正,同時將物料的跟蹤位置顯示在人機交互界面HMI上,將輥道分段跟蹤以及軋機占用態(tài)顯示給操作工。物料跟蹤模型示意圖如圖1所示:

(圖1:物料跟蹤功能示意圖)

2 物料跟蹤的設置和復位

  過程控制計算機在鋼坯出爐之前通過報文發(fā)布鋼板信息,報文包括跟蹤用的尺寸和鋼板號?;A自動化系統(tǒng)的物料跟蹤從過程控制計算機接受基礎數(shù)據(jù)等待跟蹤的開始。

  鋼板預計算到軋機區(qū)內(nèi)的跟蹤區(qū),加熱爐發(fā)出鋼板正在接近除磷箱的同步速度信號。當除磷箱前第一個熱檢監(jiān)測到鋼板從正方向過來的信號時,物料跟蹤系統(tǒng)開始啟動/同步。這意味新的鋼板頭尾位置和鋼坯號以特殊的顏色顯示在HMI屏幕上。所有傳感器信號的改變都被接收到物料跟蹤系統(tǒng)用于跟蹤/同步。

  鋼板進入跟蹤區(qū)的開始跟蹤位置是鋼坯從加熱爐出爐后除磷箱前的第一個熱檢處。對于這些鋼板跟蹤自動進行,不需要人工確認。

  當矯直機完成矯直過程,且物料尾部離開矯直機出口輥道后,熱矯直機后的物料自動移除。操作工可以手動刪除一個鋼板。借助HMI上的跟蹤復位功能鍵,可以一次刪除所有的鋼板。對于跟蹤的修正操作工可以使用HMI上的特定功能實現(xiàn),可以通過板坯號和位置編碼將物料登記和復位。物料跟蹤的復位操作主要發(fā)生在物料完成矯直后出了跟蹤區(qū),人工刪號或跟蹤重啟等情況下。

3 物料跟蹤的順序控制

  物料跟蹤的順序控制功能主要作用是軋機區(qū)域調(diào)整每塊鋼板的運行軌跡。其邏輯功能單元叫做順序控制器,主要功能就是優(yōu)化鋼板在軋機區(qū)域的傳送過程,它協(xié)調(diào)各種環(huán)節(jié)例如電機驅(qū)動控制,開閉環(huán)回路控制和軋機中的機械運動,該機械運動取決于軋機狀態(tài),當前鋼板的位置,操作模式以及由過程處理計算機得到的軋制順序表等,達到最優(yōu)的軋制順序,最優(yōu)的軋制時間和功能。

  控制單元連續(xù)不斷的接收各類檢測設備信號,如溫度信號、壓力信號、速度信號、軋制信號、流量信號以及各類開關量開/閉信號等,以達到電氣和機械上的可用性。優(yōu)先接收停車信號:如傳動正常停車請求、傳動快速停車請求等,保證設備的安全運行。

  順序控制器與過程處理計算機有相應的接口設計,過程處理計算機通過TCP/IP接口控制軋制過程。L2服務器會發(fā)送報文給順序控制器,控制命令如下:

  ⑴等待設定值。(過程處理計算機的設定值計算過程仍繼續(xù))

  ⑵停止軋制(等待開軋溫度)

 ?、且慌淖詈笠粔K(如果在報文中未知則設置)

 ?、冉邮招畔ⅲ◤募訜釥t接收出爐鋼坯)

  如果軋機中物料沒有有效設定值,物料管理控制功能將向過程控制計算機發(fā)送相應的請求報文。

4 物料跟蹤的輸入信號

  物料跟蹤提供一個鋼板頭尾位置,長度和材料,道次和ID號的鏡像,物料管理控制根據(jù)這些信息來控制軋機里不同坯料的軋制順序。主要輸入信號有以下幾種:

  ⑴所有熱檢信號;

  ⑵軋機負荷信號;

  ⑶軋機機架的速度;

  ⑷輥道傳動速度參考值;

 ?、蓽y量設備的占用信號(測寬儀,測溫儀,測厚儀,板型儀)

  首先應檢查各類檢測信號的有效性,尤其是熱檢信號,容易受水氣的影響。物料的跟蹤位置顯示在HMI上,操作工也可以通過二級的在跟蹤修正功能來手動干預物料跟蹤,在跟蹤區(qū)域可以輸入鋼板的頭尾位置和物料長度從而快速修正錯誤的跟蹤。

5 軋機區(qū)域物料管理分配

  一般軋鋼產(chǎn)線軋機物料管理控制分為8個控制區(qū)域。每個控制區(qū)域可以控制一塊鋼坯或者必要情況下控制一批鋼坯,每個控制區(qū)域與次序控制相對應。這些管理區(qū)分別為:

 ?、臨M entry:粗軋機前(運輸并且最多可以控制3塊鋼坯)

 ?、芌M rolling:粗軋機區(qū)

 ?、荝M exit:粗軋機后(運輸并且最多可以控制3塊鋼坯)

  ⑷FMentry:精軋機前(運輸并且最多控制5塊鋼坯)

 ?、蒄Mrolling:精軋機區(qū)(軋制過程) 

 ?、蔉M exit:精軋機后(運輸并且最多控制5塊鋼坯)

  ⑺MULPIC:MULPIC鋼板冷卻單元區(qū)域(冷卻和/或運輸)

 ?、蘃L:熱矯直機區(qū)(矯直和/或傳送)

  每個物料的跟蹤格局如圖2所示:

(圖2:物料跟蹤格局)

6 多坯料熱機軋制的實現(xiàn)

  為了增加軋機的產(chǎn)量,在熱機軋制過程中嵌套多塊板同時軋制。根據(jù)輥道長度,控制的復雜性,冷卻比例和變形次數(shù),粗軋機限制為3塊精軋機限制為5塊。下面以精軋機熱機軋制為例,物料跟蹤控制描述如下:

  第一塊第一次軋完后被送到出精軋機的順序控制表中,該批的第二塊在“進軋機”的軋制表中進行軋制,然后被送到“出精軋機”的順序控制表中??刂葡到y(tǒng)將該塊移動接近在精軋機出口側(cè)游蕩的第一塊鋼板。當接近后,該批兩塊鋼板按一塊對待,該批的尾部游蕩位置為原來第一塊鋼坯的尾部。

  如果確定時間,該程序可以重復為前面提到的3-5塊鋼坯。

  當然,最后一塊也被移到出口側(cè)和該批其余的連接在一起。當連接到該批后,整個批次自動運輸?shù)饺肟趥?cè),并提交到精軋機入口側(cè)處理次序中,此時該批的頭部位置即為游蕩的參考點。

  每次當各自的冷卻時間過去之后,控制系統(tǒng)將第一塊板坯從該批分離并送往軋機機架。坯料的分界位置是就是輥道RE3/RE2與FE4/FE3的分界點。為了分開,第一塊的尾部移動到RE2/FE3輥道上。該批的第一塊被送到待軋的軋制表中,其余的仍在軋機出口側(cè)的控制順序表中。該批新的頭部位置也就是第二塊鋼坯的頭部此時作為游蕩的參考點。

  當?shù)谝粔K鋼板離開后,該批剩余鋼板開始游蕩,當然,離開的那一塊鋼坯開始對中軋制程序。

  下圖所示為4塊鋼坯一批的處理過程,其余數(shù)量的類似:

7 小結(jié)

  物料跟蹤是軋鋼產(chǎn)線自動控制的重要模型之一,是實現(xiàn)自動化軋鋼的必要基礎設計。物料跟蹤模型可以準確的記錄和修正鋼板在軋線的位置、狀態(tài),但物料跟蹤模型又是多元化的,它不僅有精確的計算模型,還要有可靠的一次檢測元件支持。在軋制模型中起著十分重要的作用。



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