張明正

（天鐵熱軋板有限公司，河北涉縣056404）

0 引言

天鐵1750熱軋帶鋼廠有兩座空氣、煤氣雙蓄熱步進梁式加熱爐，其中2#加熱爐于2006年投產(chǎn)，該爐的服務器不僅要負責2#加熱爐的溫度控制和爐內跟蹤等工作，還負責協(xié)調1#爐和2#爐的裝鋼、出鋼及外部通訊，即爐群管理，稱為協(xié)調機。自投產(chǎn)以來，2#加熱爐在運行中出現(xiàn)一些問題。為了更好地適應生產(chǎn)的需要，決定對該爐進行整體改造，其中對協(xié)調機控制系統(tǒng)、內外部通訊、操作畫面等進行優(yōu)化改造，調試運行后，該系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，從而降低了故障發(fā)生率，提高了經(jīng)濟效益。

1 系統(tǒng)配置

加熱爐過程控制系統(tǒng)（加熱爐L2級）采用HP ProLant DL585服務器及赫斯曼MS20-1600TAHP交換機。

采用Oracle 9i數(shù)據(jù)庫對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行存貯和數(shù)據(jù)庫管理，采用Visual Stutio.NET 2005編程，主要使用VB.NET對協(xié)調機主程序和人機交互界面（HMI）進行編程，與自動控制系統(tǒng)（L1級）的通訊采用西門子的Simatic Net PC-Software CD 2005，通過其中的OPC協(xié)議實現(xiàn)對PLC中數(shù)據(jù)塊的讀和寫。

2 協(xié)調機存在主要問題和改造措施

2#加熱爐在運行幾年中出現(xiàn)了一些問題，雖然對程序經(jīng)過多次優(yōu)化，但有些問題仍然存在。在此次改造中，重新對2#加熱爐的過程控制系統(tǒng)（L2級）進行設計和優(yōu)化。

2.1 硬件設備改造

在多座加熱爐共用的情況下，綜合生產(chǎn)計劃和加熱爐實際工作狀況，由加熱爐二級控制系統(tǒng)（簡稱協(xié)調機）自動決定板坯裝爐的爐號、爐列，以滿足工藝和產(chǎn)量上對板坯加熱生產(chǎn)的要求。

協(xié)調機服務器是加熱爐二級與外部通訊核心，包括與一級爐內跟蹤通訊、軋線二級裝出鋼通訊、生產(chǎn)計劃管理接收等主要功能。一旦其出現(xiàn)故障，將直接導致停產(chǎn)，因此該服務器使用了穩(wěn)定可靠的容錯服務器。但運行幾年后，發(fā)現(xiàn)該服務器其中一片機架出現(xiàn)故障，已處于單片機架運行狀態(tài)，現(xiàn)已沒有備件更換，且該服務器備件價格昂貴，可使用現(xiàn)有的HP ProLant DL585服務器進行替代，既提高了服務器的運行穩(wěn)定性，又節(jié)約了備件成本費用。

2.2 協(xié)調機程序更換

協(xié)調機主程序在運行一段時間之后，內存占用率比較高，需要利用軋線更換軋輥時間或向軋線調度室申請時間，對協(xié)調機主程序進行重新啟動，否則會引起現(xiàn)場操作畫面卡頓、無法正確接收和發(fā)送通訊電文，嚴重影響生產(chǎn)節(jié)奏。

更換協(xié)調機主程序，將主程序劃分為軋制計劃處理、二級數(shù)學模型、二級通訊、一級信號4個子程序，出現(xiàn)問題可單獨重新啟動。對2#加熱爐的數(shù)據(jù)庫重新創(chuàng)建數(shù)據(jù)表。調試運行時服務器內存的占用率明顯降低，數(shù)據(jù)庫中表和數(shù)據(jù)的訪問速度有所提高，程序卡頓的現(xiàn)象得到明顯改善。

改造期間將協(xié)調機與L3板坯庫管理系統(tǒng)（簡稱SYC）、L3軋制計劃管理系統(tǒng)（簡稱PCC）、軋線過程控制系統(tǒng)（簡稱軋線L2級）、粗軋自動控制系統(tǒng)（粗軋L1級）、與1#加熱爐的L2和L1之間通訊程序重新進行編程和在線調試，確保數(shù)據(jù)傳遞正常，服務器運行穩(wěn)定。各級控制系統(tǒng)的功能結構如圖1所示。

圖1 三級控制系統(tǒng)功能結構圖

2.3 軋制計劃處理

L3生產(chǎn)計劃管理系統(tǒng)（簡稱PCC）會同時給軋線L2級和加熱爐協(xié)調機發(fā)軋制計劃電文（電文號為G01R）和軋制計劃明細電文（電文號為G02R），有時出現(xiàn)加熱爐協(xié)調機接收不完整的情況。例如：下發(fā)一個軋制計劃，其含有20塊板坯的數(shù)據(jù)，但實際接收17塊板坯的數(shù)據(jù)，即使重新向PCC申請，也時常無法申請到，嚴重影響裝鋼節(jié)奏。

通過分析，發(fā)現(xiàn)軋線接收軋制計劃非常完整且及時，經(jīng)過多次編程調試，加熱爐的軋制計劃傳輸由原來的電文傳輸改為數(shù)據(jù)庫傳輸。將2#加熱爐的數(shù)據(jù)庫和軋線數(shù)據(jù)庫之間建立數(shù)據(jù)連接，當有新的軋制計劃發(fā)下時，2#加熱爐數(shù)據(jù)庫只接收PCC下發(fā)的新計劃通知G01R，之后2#加熱爐數(shù)據(jù)庫去軋線數(shù)據(jù)庫讀取新軋制計劃的詳細數(shù)據(jù)。經(jīng)過多次測試，二號加熱爐接收軋制計劃準確無誤。在生產(chǎn)節(jié)奏較快時，完整的、及時的接收軋制計劃非常重要，可以保證正常的裝鋼、出鋼節(jié)奏。

2.4 物料跟蹤

在近幾年的生產(chǎn)過程中，爐內的板坯位置跟蹤，有時會出現(xiàn)跟蹤板坯的數(shù)量和實際不一致，手動修正無效，影響爐內板坯的溫度模型計算、在爐時間的統(tǒng)計等。

精確的物料跟蹤對加熱爐二級控制系統(tǒng)的溫度模型計算非常重要。改造后，加熱爐二級從一級PLC獲取裝料和出料動作時刻的信號，結合由軋線L2或PCC得到的鋼坯信息（包括規(guī)格、鋼號、爐號、成分、入爐溫度和軋制品種等），可自行實現(xiàn)爐內的物料跟蹤，并在全爐鋼溫計算的基礎上建立爐內鋼坯和出爐鋼坯更完整的檔案系統(tǒng)。例如，出爐鋼坯包括加熱歷史和溫度信息，爐內鋼坯包括了位置、溫度和預計在爐時間等動態(tài)信息。

爐內物料跟蹤的主要依據(jù)是步進操作信號和步距等，由于步進機構的誤差，在工藝上所采取的γ射線或激光等定位措施，就是針對此誤差的修正。爐內鋼坯位置跟蹤的修正，是指接收這類信息所進行的相應修正，目的是提高爐內鋼坯跟蹤的精度。

精確的物料跟蹤對裝鋼、出鋼電文正確發(fā)送非常重要，沒有正確的跟蹤，軋線二級就無法正常進行裝鋼計算、出鋼計算，對軋線模型計算產(chǎn)生一定的影響；軋線一級也無法正常進鋼；三級生產(chǎn)管理系統(tǒng)也無法正常對板坯進行吊銷操作和重新安排生產(chǎn)計劃等操作。

2.5 操作畫面

裝鋼操作畫面中“已入爐”區(qū)域的板坯記錄，需要依靠操作人員手動刪除的方法維護，有時還會出現(xiàn)非生產(chǎn)數(shù)據(jù)的字符，使工作效率偏低；出鋼畫面存在已出爐板坯的數(shù)據(jù)無法修正清除等問題。

此次改造重新對裝鋼、出鋼人機交互界面（HMI）進行編程和調試，對2#加熱爐數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表重新創(chuàng)建和規(guī)劃。新的操作界面操作效率更高，不再存在上述問題，并增加了相應的操作日志，出現(xiàn)操作故障、系統(tǒng)故障時有利于維護人員查找問題原因，及時解決處理。新建數(shù)據(jù)表規(guī)劃合理，有利于今后的維護和管理。2#加熱爐數(shù)據(jù)表見圖2。

圖2 2#加熱爐數(shù)據(jù)表

3 熱爐控制系統(tǒng)其他改造和優(yōu)化

加熱爐儀表控制自動化系統(tǒng)在改造前基本沒有運行，改造后加熱爐儀控自動化系統(tǒng)將調試運行，而且根據(jù)生產(chǎn)需要增加了一些儀表，這些儀表數(shù)據(jù)也將通過相應的配置和編程傳送給加熱爐二級，參與加熱爐模型計算。例如：在加熱爐裝爐輥道處增加一個LAND高溫計，分別在出鋼畫面和加熱操作畫面顯示入爐板坯溫度，能夠統(tǒng)計當天和當月的熱裝比。

此外，還增加了一些硬件和軟件配置。例如：改變出料激光檢測器的測量方式；增加計算機位置，與現(xiàn)有的計算機互為備用；增加軋線反饋拋鋼溫度曲線畫面；增加1#爐、2#爐相關數(shù)據(jù)報表，能夠查詢班產(chǎn)量、日產(chǎn)量等，統(tǒng)計出各班的煤氣用量和當天的煤氣總量等，為今后加熱爐數(shù)據(jù)分析提供直觀和有效的圖表。

4 結語

經(jīng)過幾個月的現(xiàn)場編程和調試，2#加熱爐過程控制系統(tǒng)已投入生產(chǎn)。此次改造中，對爐體及附屬工藝設備、加熱爐砌筑、水冷系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)等也進行了改造。加熱爐二級系統(tǒng)的穩(wěn)定運行與現(xiàn)場設備緊密相關。在實際生產(chǎn)中，經(jīng)過持續(xù)檢驗和優(yōu)化二級控制系統(tǒng)，使其更加穩(wěn)定，熱軋生產(chǎn)更加順利，實現(xiàn)了此次改造目標。