够|PROCESS MANUFACTURING|溺呈制造
Research on Stability of Material Tracking System in Plate Rolling Line •首钢京唐钢铁联合有限责任公司翟世宽Shikuan Zhai，邱志宏Zhihong Qiu，田鹏Peng Tian
摘要：在中厚板企业生产过程中，物料跟踪是自动化轧制的基础，尤其是在钢板轧制过程中，跟踪 系统采用基于钢板头、尾位置的计算与现场检测元器件的修正相结合的跟踪方式，即每块钢板登记到
物料跟踪缓存区后，系统便为其生成一个影像，并根据钢板所经过的车昆道速度实时计算其头、尾的绝 对位置(相对于轧线零点)，该影像同时在监控画面上进行动态显示。但是在钢板实际轧制生产过程
中，由于各种原因经常会造成钢板影像与其实际位置不符的情况，进而影响自动轧钢，造成钢板改
轧。本文针对钢板在轧制过程中物料跟踪不准确的情况，提出了五种方法对设备和控制程序缺陷进行
优化改进，满足了产线提产增效节奏要求，取得了较好的实际效果。
关键词：钢板、影像、修正、程序、热检
Abstract:In the production process of medium and heavy plate enterprises,material tracking is
the basis of automatic Qling,especially in the process of steel plate rolling,the tracking system
adopts the tracking method based on the calculation of steel plate head and tail position and the
correct!o n of field detecti o n comp o rients,that is,each plate is registered in the material tracki ng
buffer area,the system generates an image for it,and the absolute position of the head and tail of
the steel plate is calculated accord!ng to the speed of the roller table(relative to the zero points
of the rolling line),and the image is dynamically displayed on the monitoring screen.However,in
the actual rolling process of steel plate,due to various reasons,the image of the steel plate is often
inconsistent with its actual position,which will affect automatic rolling and cause the steel plate to
change rowing.Given the inaccuracy of materia[tracking in the⑹ling process of steel ptates,this
paper puts forward five methods to optimize and improve the defects of equipment and control
program,which meets the requirements of increasing production and increasing efficiency of the
production line,and achieves good resutts.
Key words:Steel plate,Image,Correction,Procedure,Thermal inspection脉动测速
【中图分类号】F416.31【文献标识码】B文章编号1606-5123(2021)01-0058-03
1引言物联网监控平台
在中厚板现代化生产过程中基本全部实现了自动化轧钢模式，其中物料跟踪的准确性体现了自动轧钢的稳定性。某钢厂自动轧钢区域划分为六部分，包括除鳞区域、入口区域、轧机区域、出口区域、层冷区域和矫直机区域，该区域辐道划分为二十三部分，每一部分以一个矩形显示，代表一组辐道，为了精确跟踪各点位置又配置了二十一台热金属检测器（HMD），对传输辐道上的物料检测位置进行跟踪修正，其中每一区域根据工艺要求以及板坯实际位置又定义了控制板坯运动的若干步序，根据各个区域的状态逻辑情况确定该区域的步序，在该步序下进行相应的辐道和主轧机速度输出控制，由于跟踪系统采用基于钢板头、尾位置的计算与现场检测元器件的修正相结合的跟踪方式，即每块钢板登记到物料跟踪缓存区后，系统便为其生成一个映像，并根据钢板所经过的辐道速度实时计算其头、尾的绝对位置（相对于轧线零点），同时该映像在HMI界面上进行动态显示，如图1所示，为操作工提供了界面实物参考，并通过物料映像和位置同步最终实现了钢板自动跟踪和轧制自动化功能。 《智慧工厂》Smart Factory January-February2021
2钢板影像跟踪错课问题分析
在自动轧钢过程中物料跟踪覆盖了整个轧机区域，钢板轧制前钢坯信息从加热炉出炉之前都由过程计算机以报文的形式通知给各个逻辑功能单元，基础自动化请求板坯的设定值并且等待物料跟踪，轧制过程中板坯在跟踪区域的起始点进行登记，如果该板坯运行在正向方向，物料跟踪自动开始进行板坯头部、尾部和ID号的跟踪，物料的运动和位置会根据区域热检信号、轧制力信号、轧机速度、程序脉冲计数器和传动反馈信号来进行跟踪，每组内的所有传动变频器均采用来自Simatic TDC控制器的速度给定，西门子S120变频器将辐道电机的实际速度实时反馈给TDC控制器，作为计算物料运行长度的基本数据，从钢坯进入轧线第一组辐道开始直到热矫直机出口辐道为止，可以说物料跟踪系统是轧机自动化控制的"眼睛"，起着举足轻重的作用，但是在实际生产中，由于热检信号异常触发、信号闪烁或检测失灵等情况对跟踪系统造成一定的影响，偶尔造成实物与影像不符情况，因此工程初设程序控制中增加两项修正功能，一项功能为跟踪窗口同步功能，即根据各检测设备所在位置的环境优劣，分别制定同步窗口（例如：±5m、±0.5m等），只有当钢板头部/尾部位置在设定的同步窗口内，特别信号触发时，跟踪系统才认为该信号有效并执行跟踪同步。另外一项功能为影像修正功能，操作工通过手动修正将实物与影像相符，当轧机板坯影像与实际板坯位置偏差较大时，即超出热检同步窗口区域而影响自动轧钢时，操作工可以选择手动移动板坯到新区域的方法来进行修正，保证自动轧钢。同时
考虑由于轧机带载信号可靠性高，也成为机架内物料跟踪的首选信号。工程初设中物料跟踪校正方案虽然解决了95%的影像不准隐患，但是在实际生产过程中仍然存在影像修正不及时造成的钢板改轧事件，影响了轧钢的执行率，给顺稳生产和经济效益带来不利。
3钢板影像修正优化实施对策和改造方案
经过细心观察和研究现场钢板轧制过程，调取物料跟踪错误录像资料，对比PDA记录的相关轧制参数，查看轧机影像跟踪控制程序，并通过与现场操作人员及相关专业交流沟通，发现造成钢板与影像不符的原因主要包括六方面，下面针对产生的具体原因和改进措施进行详细阐述。
3.1、轧机推床手动夹紧动作干扰影像跟踪
轧制钢板时为了保证钢板处于轧机和辐道中心线位置，同时也保证钢板头部以水平方向咬入轧机，避免钢板轧制后头部出现斜角，造成后期剪切定尺不足的问题，操作工根据轧制情况会手动干预轧机推床动作，由于控制推床动作装置为液压系统，如图2所示，如果操作工干预推床夹紧力过大，会造成钢板运动受阻，出现影像超前实物滞后的现象，如果操作工未及时发现影像超前而进行修正严重时，将会造成影像自动进入后部工序ACC水冷区域，造成 钢板改轧，给生产带来损失。
针对上述情况，通过查阅自动化图纸和推床液压控制程序，发现操作工手动控制推床输入信号为模拟
量信号（输入为0-10V），主令控制器推至前下方为夹紧最大输入值，推至后下方为打开最大输入值，处于中间位置为零位，其中最大值在程序中对应数值为27648，在程序中通过格式转换对应推床比例阀开口度10，即输出比例放大板信号值，最终控制液压比例阀开口度，为了避免手动操作时夹紧力过大，在程序中将推床液压比例阀的最大开口度限定为6，避免了推床以最大速度夹紧钢板，影响钢板正常运行，数值修改完成后既能满足推床夹紧能力要求，又不会对机械造成过大冲击。
图2
插板闸门轧机液压推床
Ei>|PROCESS MANUFACTURING|流程制造
3.2取消钢板机后待温推床夹紧动作，保证影像与实物相符
通过限制操作工手动控制推床比例控制阀最大开口度后，缓解了推床高速夹紧动作，但是在自动化轧钢时，钢板需要机后待温肘，推床偶尔还会影响干扰钢板行进运动，出现影像超前实物滞后情况，修正不及时有的钢板影像直接进入水冷区域，由于钢板影像跨区域无法修正，因此造成钢板改造。通过查看PDA记录分析发现钢板到机后待温时，机后推床有向内夹紧的动作，如图3所示，而此时恰好钢板尾部还没有完全离开，钢板尾部恰巧有甩弯或轧制较宽时，推床夹紧动作形成对钢板阻止其前进动作的力，因此会岀现钢板实物滞后，而影像超前。
通过与工艺人员探讨研究，钢板离开轧机进行待温时，后推床夹紧动作可以取消，因此决定通过修改TDC程序解决此问题，将机后和机前待温命令与后推床夹紧命令进行连锁，如果钢板需要在机后或机前进行待温，程序中取加载信号步序6450和钢板待温信号进行与命令后，发送给推床即可取消夹紧命令。由于待温道次推床夹紧动作取
图3待温后推床夹紧图片
图4待温后推床夹紧图片3.3轧区自由棍较多造成影像跟踪不准
在轧机实际程序设计中为了便于物料跟踪及控制，钢板在轧线中的位置是根据辐道区域分段跟踪的。跟踪区的辐道共分为22组，每组内的所有传动变频器均采用来自Simatic TDC控制器的速度给定”同时变频器还将辐道电机的实际速度实时反馈给TDC控制器，作为计算物料运行长度的基本数据。辐道变
频器全部采用西门子620系列产品，可提供跟踪系统常规精度所需要的速度反馈，因此辐道的正常运行直接关系到物料跟踪的最终效果，经过现场观察发现轧区自由辐较多时将会影响物料跟踪效果，尤其是每组辐道交接位置，如果该位置出现两根及以上自由辐将会严重影响该区域物料跟踪效果。
针对轧区出现自由辐时，尤其是每组辐道交接靠近热检位置，必须保证辐道正常，尽量减少出现自由辐，出现自由辐后尽快恢复，保证实物与影像相符"
3.4钢坯实物未离开该组辐道区域时，辐道步序停止
轧机后辐道区域包括机后工作辐道、输出一组和二组辐道、待温辐道以及ACC水冷输入辐道，在实际生产中钢板影像组棍道和其行进方向相邻的下一组辐道同时运转，与其行进方向相邻的上一组辐道则停转，通过现场观察发现由于影像超前实物，所以钢板需要在轧机机后进行待温时，监控画面钢板影像进入待温辐道区域，根据辐道控制规则轧机输出二组辐道停止运转，但是现场实际情况是钢板仍有三分之一停留在输出二组辐道表面，由于该组辐道停转，导致影像与实物进一步不符，恶化的结果是造成钢板在机后摆动时影像自动进入水冷区域，造成跨区域影像无法修正，钢板改轧。
针对上述情况，提出修改轧机后输出二组辐道控制程序，在钢板待温时，要求轧机输出二组辐道延时停车'尽量减少钢板和实物的位置偏差，通过多次调整参数摸索试验，最终将轧机输出二组辐道变频器停车延时时间设定为5秒，这样既能满足待温钢板影像跟踪要求，又不会影响下—块钢板轧制节奏。
M5机后钢板待温区域增加一组热检，修正影像轧机输出二组辐道增加延时停车后，影像和实物跟随性得到了很多好的改善，但是仍然存在一些偏差，根据现场观察发现轧机输出待温辐道共有两组，该区域总长度为22米，其中辐道一组和二组之间没有安装热检装置，钢板在整个待温区域内影像都不能进行自动修正，而一旦钢板被输出待温辐道二组出口的16号热检检测到后，将直接进入ACC水冷区域”再通过和轧机前待温辐道区域对比”发现机前待温辐道区域共13.2米，安装了两组热检，保证了影像
跟踪的正确及时性"
《智薇工厂»Smart Factory
January-February2021
'Vflii I r
图6自动轧制影像消失
针对上述现场调研发现的问题，决定在轧机输出待温辐道一组和二组之间安装一组热检，保障钢板在待温区域进行待温期间也能够得到修正，利用检修时间，通过焊接支架、安装热检、铺设电缆、连接硬件并编写程序，新增一组热检信号16-1，如图5所示。热检安装完成后测试，钢板在机后待温时，完全杜绝了影像和实物不符的现象，彻底解决了由于出现此种情况而造成钢板改轧的故障。
图加一组
3.6矫直机区城钢板影像和轧机区域钢板转钢影像命令确认冲突
在钢板轧制生产过程中，板坯A在轧制第五道次进行转钢影像确认，转钢影像确认后影像消失，如下图6所示，操作工对钢板影像进行修正后，钢板影像变为白，道次无法自动下移，钢板无法进行轧制，最终改轧厚度为43mm放走，紧接着下一块板坯，进入一次除鳞区域也没有影像，第二块坯无影像是由于操作上一块钢板影像复位造成，由于耽搁时间较长造成第二块钢板温度低回炉。
通过查看PDA记录发现板坯A在轧制第五道次转钢影像确认时，TDC控制程序中轧钢影像置位确认与正常出矫直机区域的钢板B影像复位发生重叠，造成钢板影像置位和复位两个命令同时到达，导致正在轧制的钢板影像消失。此影像消失问题系轧机程序存在漏洞，通过修改控制程序，将钢板影像置位和复位两个命令延时错开，即如果置位和复位两个信号同时到达，先将钢板转钢影像确认完成后，再延时20毫秒执行矫直机影像复位功能，避免两个信号重叠造成影像错误或丢失。
4结束雷
本文针对中厚板生产过程中自动轧制时出现影像与实物不符的问题，提出完善影像跟踪程序、优化辐道步序跟踪、调整钢板待温推床动作以及减少机械自由辐道数量等六种改进措施，最终实现了自动轧制工艺的稳定，解决了钢板改轧的问题，同时本文分析的影像与实物不符优化方案可以为其他中厚板生产企业提供借鉴作用。
養考文献：
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第一作者：
翟世宽男（1979年-）工程硕士高级工程师研究方向为
三合一打印机
电气自动化
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