唐 政

（馬鋼股份有限公司第四鋼軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

隨著冶金工藝水平的提高，客戶對熱軋帶鋼表面質(zhì)量的要求越來越嚴格。表面質(zhì)量已成為直接決定帶材產(chǎn)品價格乃至各企業(yè)競爭的重要指標。基于機器視覺的帶鋼表面缺陷在線監(jiān)測系統(tǒng)(Surface Inspection System，以下簡稱SIS系統(tǒng))，可以有效地實現(xiàn)帶鋼表面缺陷的監(jiān)測和缺陷識別。

目前，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的平整生產(chǎn)線在未配置SIS系統(tǒng)的情況下，多采用傳統(tǒng)的人工目視檢查缺陷的方式。該方式存在很多缺點：無法適應(yīng)高速機組、檢查表面缺陷效率低下且容易造成檢測人員眼睛疲勞，無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

自2016年底開始，馬鋼四鋼軋技術(shù)團隊開始著手研究平整機缺陷預(yù)覽系統(tǒng)的實現(xiàn)。本研究課題的特點是在不新增SIS系統(tǒng)的前提下，能經(jīng)濟有效地取得上游工序（主軋線）的帶鋼缺陷監(jiān)測結(jié)果，實現(xiàn)多套表檢系統(tǒng)的共享訪問，并對平整線上線鋼卷的缺陷自動預(yù)警、預(yù)覽功能等，有助于缺陷的早期發(fā)現(xiàn)以減少客戶投訴。

1 平整機缺陷預(yù)覽系統(tǒng)架構(gòu)

熱軋精整線缺陷預(yù)覽系統(tǒng)由缺陷預(yù)覽終端、控制柜及相關(guān)接口程序組成。預(yù)覽終端提供人機接口，顯示缺陷信息；控制柜采集平整機組運行信號，實現(xiàn)帶鋼缺陷的自動預(yù)覽；同時，缺陷預(yù)覽系統(tǒng)包含接口程序，獲取平整機生產(chǎn)計劃。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 熱軋精整缺陷預(yù)覽系統(tǒng)典型架構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

網(wǎng)絡(luò)拓撲采用星形結(jié)構(gòu)。核心交換機作為數(shù)據(jù)采集與分發(fā)中心，主軋線SIS系統(tǒng)通過光纖接入核心交換機，再由該交換機通過光纖將信號送到各平整線，實現(xiàn)了各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的高速傳輸。該方案提供了較高的擴展性，后期如需添加訪問終端，從核心交換機引出光纖信號即可實現(xiàn)對多套SIS系統(tǒng)的訪問。

為了降低預(yù)覽系統(tǒng)對工廠網(wǎng)絡(luò)的負載影響，同時解決表檢系統(tǒng)IP地址沖突的問題，建議為預(yù)覽系統(tǒng)重新分配網(wǎng)段，使該網(wǎng)段與工廠網(wǎng)絡(luò)分開，如此建立起各系統(tǒng)間物理上的連接。

1.2 數(shù)據(jù)整合與共享訪問

因各主軋線的表檢系統(tǒng)相互獨立，而平整線原料鋼卷來自不同主軋線，為了實現(xiàn)共享訪問，需要整合多套SIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分為兩類:一類是數(shù)據(jù)庫記錄;一類是缺陷圖片。技術(shù)上需區(qū)別對待。

首先，在一套SIS系統(tǒng)中創(chuàng)建鏈接數(shù)據(jù)庫，通過視圖表連接各SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，缺陷預(yù)覽終端通過鏈接數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的共享訪問。該方案物理上不增加數(shù)據(jù)庫和表，僅通過邏輯鏈接實現(xiàn)共享訪問，不影響表檢系統(tǒng)性能。其次，通過軟件編程，橋接兩套系統(tǒng)的缺陷圖像，實現(xiàn)圖像共享訪問，見圖2。

通過上述方案，多套表檢系統(tǒng)以一套邏輯系統(tǒng)對外，為外部訪問提供了統(tǒng)一的接口。

圖2 共享訪問方案

1.3 獲取平整線生產(chǎn)計劃

缺陷預(yù)覽系統(tǒng)按照計劃調(diào)用熱軋鋼卷數(shù)據(jù)與實際生產(chǎn)鋼卷匹配，并讀取缺陷數(shù)據(jù)。平整L2通過人機交互程序，讀取平整L2生產(chǎn)計劃，并供操作人員選擇上線鋼卷信息，如選擇頭尾、上下表面是否翻轉(zhuǎn)，頭尾，邊部切除距離等。服務(wù)端程序建立到缺陷預(yù)覽終端的連接，通過電文方式傳遞平整線鋼卷生產(chǎn)計劃。

1.4 采集機組運行信號

為了實現(xiàn)缺陷自動預(yù)覽功能，缺陷預(yù)覽系統(tǒng)需要采集平整機運行信號。一類是換卷信號，通常用干接點開關(guān)量信號，用于控制鋼卷預(yù)覽開始與停止；另一類是速度信號，通常用模擬量信號，用于實時跟蹤缺陷位置。

1.5 缺陷信息自動預(yù)警和預(yù)覽

平整生產(chǎn)線鋼卷上線，觸發(fā)換卷信號，預(yù)覽系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)計劃在鏈接數(shù)據(jù)庫讀取缺陷數(shù)據(jù)，并讀取缺陷圖像。根據(jù)讀取到的數(shù)據(jù)，對存在的嚴重缺陷的類型和位置彈窗警告，提醒操作人員注意。操作人員正常啟動平整機，預(yù)覽系統(tǒng)讀取速度信號，自動計算轉(zhuǎn)換后的缺陷位置，并展示缺陷圖片。

2 應(yīng)用實例

本文以馬鋼熱軋精整線為例，介紹該系統(tǒng)的組成和主要功能。馬鋼第四鋼軋總廠有2250熱軋和1580熱軋兩條熱軋主軋線，各配置了一套SIS系統(tǒng)，用于檢測主軋線的帶鋼表面質(zhì)量。兩套SIS系統(tǒng)相互獨立，暫未與其他系統(tǒng)通信。另外，四鋼軋有兩條熱軋精整線，原料卷同時來自兩條主軋線，對鋼卷缺陷進行檢查、切除、修復(fù)等，目的是消除產(chǎn)品缺陷、保證產(chǎn)品質(zhì)量，對維護馬鋼品牌形象起到重要作用。兩條熱軋精整機主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 馬鋼熱軋精整機參數(shù)

根據(jù)本文所述，缺陷預(yù)覽系統(tǒng)還需采集機組運行信號。根據(jù)馬鋼實際，現(xiàn)場采用如圖3所列方式。針對現(xiàn)場換卷信號不穩(wěn)定的情況，增加了手動開關(guān)觸發(fā)換卷。兩類信號進入ET200S，通過OPC方式讀取。

圖3 馬鋼熱軋精整機組運行信號給出方式

生產(chǎn)計劃由平整L2發(fā)送。操作人員根據(jù)上料鞍座鋼卷順序，選擇鋼卷列表，并制定是否頭尾翻轉(zhuǎn)、上下表面翻轉(zhuǎn)，切頭切尾距離等。鋼卷列表最多一次發(fā)送5卷，減少一次讀取的數(shù)量，減少系統(tǒng)負擔(dān)。電文設(shè)計如圖4所示。

圖4 鋼卷列表電文設(shè)計

選擇配置較高的1580熱軋SIS系統(tǒng)作為鏈接數(shù)據(jù)庫和圖像橋接的配置服務(wù)器。

通過上述應(yīng)用，缺陷預(yù)覽終端成功接入機組運行信號、生產(chǎn)計劃、缺陷信息和圖片。終端綜合上述數(shù)據(jù)，實現(xiàn)鋼卷缺陷的預(yù)警、預(yù)覽應(yīng)用。缺陷預(yù)覽終端的典型界面如圖5所示。

圖5 缺陷預(yù)覽系統(tǒng)典型界面

3 結(jié)束語

本文實現(xiàn)了一種經(jīng)濟有效的鋼卷表面缺陷預(yù)覽系統(tǒng)，將主軋線SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用到熱軋精整生產(chǎn)線。該方案不但節(jié)省了硬件投入，不對現(xiàn)有系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而且對上線鋼卷缺陷提前預(yù)覽，早期發(fā)現(xiàn)，為管理者和操作者全面掌握鋼卷質(zhì)量信息提供了很好的指導(dǎo)。