蔡 森，崔大成，蔡 悝

1 前言

目前，連鑄機(jī)鋼坯管理采用人工計(jì)量鋼坯支數(shù)的方法，現(xiàn)有的技術(shù)手段存在計(jì)量誤差，導(dǎo)致鋼坯支數(shù)計(jì)量不準(zhǔn)確的情況時(shí)有發(fā)生，難以滿足煉鋼廠對(duì)成本核算的要求。

通過(guò)新型連鑄機(jī)智能鋼坯計(jì)數(shù)法的應(yīng)用，配以功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和處理軟件，滿足準(zhǔn)確計(jì)量鋼坯支數(shù)和煉鋼廠對(duì)煉鋼成本核算的要求，同時(shí)減少工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和人工計(jì)算產(chǎn)生的誤差，做到鋼坯準(zhǔn)確計(jì)數(shù)。通過(guò)對(duì)連鑄機(jī)鋼坯自動(dòng)在線計(jì)數(shù)，準(zhǔn)確快速地獲得連鑄機(jī)實(shí)時(shí)生產(chǎn)績(jī)效數(shù)據(jù)［1］。

2 智能鋼坯計(jì)數(shù)系統(tǒng)配置

2.1 硬件部分

硬件包括西門子可編程序控制器PLC、輸出區(qū)輥道、限位開關(guān)和上位機(jī)部分，PLC之間通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)通訊。

2.2 軟件部分

軟件采用模塊化編程，主要包括數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理器、SQL數(shù)據(jù)庫(kù)、操作員界面等模塊。PLC負(fù)責(zé)采集稱重?cái)?shù)據(jù)及數(shù)據(jù)規(guī)范化預(yù)處理，數(shù)據(jù)處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)處理，SQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和共享處理，只允許授權(quán)用戶的特定訪問(wèn)與修改，提高數(shù)據(jù)安全性，最后由操作員界面提供數(shù)據(jù)查詢及報(bào)表打印服務(wù)。

3 智能鋼坯計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)

3.1 智能鋼坯計(jì)數(shù)的原理

山鋼股份萊蕪分公司型鋼1#連鑄機(jī)為1機(jī)3流配置，每個(gè)流的最后一組輥道上安裝兩個(gè)接近開關(guān)，采用雙限位開關(guān)并聯(lián)方式采集鋼坯支數(shù)信號(hào)，通過(guò)電纜與PLC連接，用于檢測(cè)是否有鋼坯停在這組輥道上。每當(dāng)鋼坯接近開關(guān)產(chǎn)生一次信號(hào)，觸發(fā)PLC系統(tǒng)進(jìn)行一次計(jì)數(shù)累加器累加。

通過(guò)累加器將鋼坯支數(shù)累加一次，寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的單支鋼坯表單中，生成單支鑄坯數(shù)據(jù)，給鋼坯管理操作人員顯示單支鋼坯數(shù)據(jù)。以此類推，可以得到整個(gè)爐次和班次鋼坯計(jì)數(shù)的精確計(jì)量，實(shí)現(xiàn)鋼坯管理自動(dòng)化、智能化，以提高煉鋼廠準(zhǔn)確判定鋼坯支數(shù)計(jì)量的目標(biāo)［2］。

通過(guò)兩個(gè)信號(hào)源對(duì)鋼坯計(jì)數(shù)進(jìn)行計(jì)量，防止某一信號(hào)誤發(fā)影響鋼坯計(jì)數(shù)準(zhǔn)確，提高了計(jì)量控制的可靠性和穩(wěn)定性，減少了生產(chǎn)成本和人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)智能鋼坯計(jì)數(shù)，鋼坯計(jì)數(shù)流程如圖1所示。

圖1 鋼坯計(jì)數(shù)功能流程

3.2 智能鋼坯計(jì)數(shù)的系統(tǒng)設(shè)置

系統(tǒng)設(shè)有PLC匹配的上位機(jī)，通過(guò)PLC的控制，在操作室內(nèi)的上位機(jī)顯示系統(tǒng)設(shè)置“監(jiān)控操作畫面”，可以顯示實(shí)時(shí)鋼坯支數(shù)報(bào)表。點(diǎn)開“操作運(yùn)行界面圖”，設(shè)置“開澆”“去坯頭”“正常切”“去坯尾”“式樣切”“接近開關(guān)正?！薄凹?1”“減 1”“清零”9個(gè)按鈕。設(shè)置“每個(gè)班次、流次設(shè)定值”的輸入?yún)^(qū)域和“累計(jì)每班次、每流次總支數(shù)”的顯示區(qū)域?！伴_澆”“正常切”的信號(hào)與“接近開關(guān)正?！庇?jì)數(shù)程序進(jìn)行連鎖，當(dāng)每個(gè)信號(hào)同時(shí)具備條件時(shí)才開始計(jì)數(shù)，整個(gè)澆次完成后計(jì)數(shù)才能結(jié)束并清零。

3.3 智能鋼坯計(jì)數(shù)的控制原理

在工作開始前，操作工根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際，在上位畫面上確定班次、流次計(jì)數(shù)值是否為零，每個(gè)計(jì)數(shù)所需信號(hào)是否正常。開澆之后，PLC采集到鋼坯到達(dá)輸出區(qū)輥道接近開關(guān)信號(hào)后，對(duì)鋼坯支數(shù)進(jìn)行累加，并顯示鋼坯總支數(shù)。以此類推，可以得到整個(gè)爐次和班次鋼坯計(jì)數(shù)的精確計(jì)量［3］，如圖2所示。

服務(wù)器中包括數(shù)據(jù)處理軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、信息發(fā)布與數(shù)據(jù)糾錯(cuò)軟件，負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)處理并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和共享處理，只允許授權(quán)用戶的特定訪問(wèn)與修改，提高數(shù)據(jù)安全性；提供數(shù)據(jù)查詢及報(bào)表打印服務(wù)。

3.4 智能鋼坯計(jì)數(shù)的報(bào)表生成

以預(yù)設(shè)的生產(chǎn)班次時(shí)間為參照，累計(jì)每班、每流的鋼坯生產(chǎn)支數(shù)，并對(duì)每班、每流的鑄坯支數(shù)進(jìn)行累計(jì)，生成生產(chǎn)報(bào)表。表格用來(lái)顯示系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，可顯示出PLC的流號(hào)和當(dāng)前工作狀態(tài)。用一個(gè)小色塊表示，綠色表示正常，紅色表示異常。表格顯示包括每一流的單支鋼坯和本班次累計(jì)支數(shù)。表格中的每一行都對(duì)應(yīng)一個(gè)鑄流，每一列對(duì)應(yīng)顯示各鑄流的同一項(xiàng)支數(shù)參數(shù)，該屬性值可以在系統(tǒng)維護(hù)模塊中修改。每列顯示的內(nèi)容包括各個(gè)鑄流的單支支數(shù)、本流累計(jì)支數(shù)、本班累計(jì)支數(shù)等，具體數(shù)值的數(shù)據(jù)格式根據(jù)屬性設(shè)置顯示。

另外，各顯示值可以根據(jù)用戶需要進(jìn)行分類查詢，包括本班數(shù)據(jù)顯示和上班數(shù)據(jù)顯示。所有查詢的結(jié)果顯示值均為前面的所有項(xiàng)，同時(shí)在正確進(jìn)行身份驗(yàn)證后，用戶以不同權(quán)限進(jìn)行數(shù)據(jù)修正。

3.5 強(qiáng)大的圖形軟件功能

該系統(tǒng)采用WinCC圖形軟件，具有良好的人機(jī)交互界面，功能完備，其軟件實(shí)現(xiàn)的主要功能有：1）自、手動(dòng)功能。在自動(dòng)狀態(tài)下，鋼坯計(jì)數(shù)系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)數(shù)無(wú)需人工操作。在手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，操作人員可在上位機(jī)上手動(dòng)輸入鋼坯支數(shù)，進(jìn)行鋼坯支數(shù)統(tǒng)計(jì)。2）以預(yù)設(shè)的生產(chǎn)班次時(shí)間為參照，累計(jì)每班、每流的鋼坯生產(chǎn)支數(shù)，并對(duì)每班、每流的鑄坯支數(shù)進(jìn)行累計(jì)，生成生產(chǎn)報(bào)表。3）上位機(jī)可以實(shí)時(shí)顯示鋼坯支數(shù)的計(jì)數(shù)狀態(tài)與相應(yīng)參數(shù)，如累計(jì)每班次、每流次總支數(shù)等。4）鋼坯支數(shù)報(bào)表可有選擇地存盤，方便實(shí)用。5）可查詢生產(chǎn)記錄，可查詢累計(jì)每班次、每流次總支數(shù)等信息。

3.6 智能鋼坯計(jì)數(shù)的故障分析

生產(chǎn)中每個(gè)鑄流計(jì)數(shù)出現(xiàn)故障時(shí)，在WinCC畫面彈出報(bào)警信息。每班次都要求形成一個(gè)日志文件報(bào)警，記錄內(nèi)容包括故障流號(hào)、故障時(shí)間和錯(cuò)誤值，以便故障分析。當(dāng)整個(gè)澆次完成后計(jì)數(shù)才能結(jié)束。按“計(jì)數(shù)結(jié)束”后，才可以“清零”操作。

4 結(jié)語(yǔ)

異形坯連鑄機(jī)智能鋼坯計(jì)數(shù)的實(shí)現(xiàn)，以較少的投資額和改進(jìn)時(shí)間，使鋼坯支數(shù)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確，鋼坯計(jì)數(shù)準(zhǔn)確率達(dá)到99.7%，為煉鋼廠提供及時(shí)、準(zhǔn)確、全面的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鋼坯管理自動(dòng)化、智能化，達(dá)到準(zhǔn)確判定鋼坯支數(shù)計(jì)量的目標(biāo)。該智能鋼坯計(jì)數(shù)技術(shù)運(yùn)行安全穩(wěn)定可靠，減少了人工計(jì)數(shù)的誤差率，提高了生產(chǎn)管理水平和成本核算的精確性。

參考文獻(xiàn)：

［1］呂曉茜，江楠，鮑紅賓，等．“一機(jī)多能”化理念在萊鋼板坯連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］．山西冶金，2012（4）：15-18.

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