劉虎成，韓學(xué)敏

（山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司，萊蕪 271104）

隨著客戶都厚板產(chǎn)品精度與性能要求不斷提高，我國許多厚板廠對軋制區(qū)域自動化控制系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化升級，但是在整個設(shè)備系統(tǒng)的改造中，各廠家側(cè)重于設(shè)備基礎(chǔ)自動化控制的設(shè)計與調(diào)試，忽略軋制區(qū)域自動化控制系統(tǒng)自動化操作過程、數(shù)據(jù)信息有效銜接，使得整個軋制區(qū)域控制系統(tǒng)產(chǎn)生較大波動，直接影響到整個厚板廠的生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)。因此整合優(yōu)化厚板廠軋制區(qū)域自動化控制系統(tǒng)具有重要意義。

1 軋區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)規(guī)劃

為了改善軋制工藝，提高鋼板性能指標(biāo)與塊品種率指標(biāo)，厚板廠對軋區(qū)的設(shè)備控制系統(tǒng)優(yōu)化整合成同一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)架。另外，為保證基礎(chǔ)自動化與過程控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全，決定以以太網(wǎng)技術(shù)通過物理隔離連接方法連接各系統(tǒng)端口，防止現(xiàn)場工業(yè)和外界網(wǎng)絡(luò)連接時存在運行不穩(wěn)定性，使用數(shù)據(jù)交換平臺連接制造執(zhí)行系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊。然后在計算機(jī)中錄入生產(chǎn)線檢查信號與設(shè)備本體采集的信息，利用模型計算加以修正，利用過程控制計算機(jī)系統(tǒng)連接以太網(wǎng)和PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，順利完成過程工藝采集儲存、工藝數(shù)據(jù)采集實時物料跟蹤和規(guī)程優(yōu)化計算工作，并通過制造執(zhí)行系統(tǒng)編制生產(chǎn)計劃、管理產(chǎn)品和設(shè)定軋制工藝，直到產(chǎn)品生產(chǎn)結(jié)束為止。

2 過程控制系統(tǒng)

2.1 數(shù)據(jù)通訊

軋制區(qū)域控制系統(tǒng)由加熱控制區(qū)、ACC冷卻控制區(qū)與熱軋控制區(qū)等3個區(qū)域形成，每個區(qū)域的運行都有一個過程控制服務(wù)器，而數(shù)據(jù)通訊作為過程控制系統(tǒng)的重要部分，主要應(yīng)用COM作為連接客戶端，規(guī)劃與開發(fā)整個控制系統(tǒng)，完成數(shù)據(jù)的接收與傳送[1]。以重鋼中厚板廠4100mm軋機(jī)的數(shù)據(jù)通訊為例，在改造過程中，通過過程計算機(jī)和人機(jī)交互界面、區(qū)域間過程計算實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，基于COM技術(shù)上連接人機(jī)界面服務(wù)器中OPC客戶端，對出爐觸發(fā)、跟蹤隊列修正、人工軋廢觸發(fā)和軋機(jī)調(diào)零觸發(fā)等出發(fā)變量值進(jìn)行監(jiān)控，并做過濾與解釋處理，整合成系統(tǒng)可識別的處理事件。待進(jìn)入?yún)^(qū)域間過程時計算機(jī)通訊與事先設(shè)定的發(fā)送、接收電文數(shù)據(jù)類型與長度連接，按照信號產(chǎn)生處理之間發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)記錄和管理

為了增強(qiáng)軋制區(qū)自動化工業(yè)以太網(wǎng)的安全性，將物理隔斷應(yīng)用于1.3級制造執(zhí)行系統(tǒng)和1.2級控制網(wǎng)絡(luò)上，待到制造執(zhí)行系統(tǒng)完成編制調(diào)度計劃工作后，由三級數(shù)據(jù)交換平臺向軋區(qū)1.2級ORACLE數(shù)據(jù)庫傳送調(diào)度計劃與各區(qū)域工藝控制系數(shù)，方便數(shù)據(jù)記錄和管理模塊詳細(xì)寫入出爐、入爐的時間。然后由過程控制系統(tǒng)自動向1.2級數(shù)據(jù)庫傳輸出爐、開扎、中扎、開冷和返紅等具體執(zhí)行工藝數(shù)據(jù)，最終通過三級數(shù)據(jù)交換平臺Biztalk系統(tǒng)向制造執(zhí)行系統(tǒng)輸送1.2級數(shù)據(jù)庫的實際生產(chǎn)工藝參數(shù)?？梢娎迷摲N數(shù)據(jù)管理方式有利于在1.3級制造執(zhí)行系統(tǒng)與1.2級控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建中完成物理隔離，提高整個軋制區(qū)域自動化系統(tǒng)與二級工業(yè)以太網(wǎng)運行的安全性。

2.3 鋼板跟蹤

鋼板跟蹤系統(tǒng)主要是跟蹤與控制軋線上的物料，通過監(jiān)控加熱區(qū)、冷卻區(qū)與軋制區(qū)中坯料位置、狀態(tài)，然后結(jié)合物料所在的不同跟蹤接觸點調(diào)用數(shù)據(jù)通訊、模型計算和數(shù)據(jù)管理、記錄系統(tǒng)，最終自動調(diào)用不同的跟蹤邏輯實現(xiàn)對軋制區(qū)域位置與狀態(tài)跟蹤[2]。以重鋼中厚板廠4100mm軋機(jī)的物料微跟蹤優(yōu)化為例，改造前應(yīng)用的批軋模式包括2種：一軋兩待與一扎三待。其中前者在精軋機(jī)入口位置放置1塊待軋板，待溫輥道中擺放2塊可擺動的中間坯，由于中間坯長度不超過8m，成品長度小于28m，使得成材率低，無法滿足生產(chǎn)需求。而后者將1塊待軋板放置于精軋機(jī)入口位置，待溫輥道中擺放3塊擺動中間坯，但軋制要求為四塊，因此無法滿足生產(chǎn)節(jié)奏的需要。針對上述情況對批軋進(jìn)行提前判斷、分鋼處理等優(yōu)化，有空間剩余法替代空間累加法，從原先的3塊中間坯增加到5塊，增強(qiáng)鋼板在批軋區(qū)的跟蹤容錯性，然后由邏輯信號取代熱金屬檢測器的檢測信號，在分鋼前預(yù)設(shè)鋼板跟蹤位置分離功能，自動跟蹤批軋鋼板上的物料，提升批軋鋼板分鋼的效率。

2.4 模型計算

模擬軋制過程的數(shù)據(jù)計算對測試與調(diào)試具有重要意義，有利于工作人員利用模擬功能對軋制順序與修理故障實時監(jiān)控，并通過“虛假的軋制”測試模式模擬跟蹤，防止邏輯信號的干擾。但需要注意的是，該模式的運行必須建立在軋機(jī)空了的條件下進(jìn)行，才能夠確保軋機(jī)軋制。且在選擇模型計算操作時，應(yīng)檢查加熱爐至熱矯直機(jī)的工作狀態(tài)，禁止與軋制融合，避免軋機(jī)設(shè)備運行失去控制。另外，工作人員也可利用主操縱臺中人機(jī)交互界面終端取消或者是選擇進(jìn)行操作。且在模擬軋制時，還應(yīng)同步模型計算信號，其他操作亦是如此。

3 優(yōu)化效果

經(jīng)過優(yōu)化調(diào)試軋制區(qū)域自動化控制系統(tǒng)后，厚板廠分階段運行，改變了軋區(qū)6大控制模塊與2個大型儀表，提升了軋區(qū)的粗軋向加熱爐自動空冷、粗精軋自動打高壓水、厚度及寬度自動測量反饋、粗精軋機(jī)自動軋鋼等區(qū)域性能，減少軋制期間的人工干預(yù)操作，緩解工作壓力的同時，提升軋制節(jié)奏，改善軋制工藝，提升鋼板性能指標(biāo)與塊品種率指標(biāo)，確保整個自動化控制系統(tǒng)正常運行，達(dá)到引進(jìn)系統(tǒng)的改造水平[3]。

4 結(jié)束語

綜上，厚板廠軋制區(qū)域控制系統(tǒng)生產(chǎn)工藝具有復(fù)雜性，為了提升整體自動化控制水平與模型控制準(zhǔn)確度，必須整合優(yōu)化整個系統(tǒng)運行，重新規(guī)劃軋區(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，改善數(shù)據(jù)通訊、數(shù)據(jù)記錄和管理、鋼板跟蹤、模型計算等過程控制系統(tǒng)，才能實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全、快速、穩(wěn)定的傳送。