自動化控制系統在熱軋板坯庫工序中的應用

張慧麗 劉蕊（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

自動化控制系統在熱軋板坯庫工序中的應用

張慧麗 劉蕊（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

針對熱軋板坯庫的入庫、倒跺需要人為干預手動操作的問題，通過將自動化控制系統運用到入庫、出庫、軋制計劃等工序的管理中，使工序運行更加便捷，節省了人力資源，降低了企業成本，提高了設備使用率和生產質量，確保了企業生產的順暢。

自動化 控制系統 熱軋 板坯庫 工序

1 前言

天鐵熱軋板坯庫的自動化控制系統在沒有投入使用之前，板坯庫的入庫、倒跺需要人為干預手動操作完成。在入庫過程中，雖然可以利用工業電視查看板坯現場運行情況，但是為了安全起見必須有現場指揮人員，指吊工在現場使用對講機聯系操作室，指揮操作工操作輥道，完成板坯的入庫。倒跺也需要工人在現場指揮，既帶來了很多不便，浪費了人力資源，也存在很多安全隱患。在自動化控制系統的投入使用后，入庫、出庫、軋制計劃、倒跺等工序可以自動執行，當系統接收到指令時，輥道可以按命令自動運轉，到達指定位置，不需要現場指吊工的喊話。倒跺也只需發送命令，天車在接到命令后自行操作。這樣不僅方便快捷，能夠保證整條生產線的節奏，而且節省了人力資源，減少了安全隱患，所以自動化控制系統的投入使用使得生產更加快速，提高了產量。

2 板坯庫概述

熱軋板坯庫為三跨平行布置，連鑄側為一號跨，靠加熱爐側為三號跨，中間為二號跨，每跨內設有2臺天車。板坯庫輥道分為A輥道和B輥道，具體包括A1～A8、B7～B14輥道。A輥道與加熱爐裝鋼輥道和連鑄出坯輥道相連接，主要用于給加熱爐提供板坯運輸；另一功能是直接熱裝熱送連鑄即時生產的板坯。B輥道為板坯下線輥道，與連鑄出坯輥道和熱軋軋制線直接連接。軋線要求或者在軋線故障下不能軋制的回爐坯或者中板也由此輥道下線。另外，在熱軋板坯庫與連鑄車間設有一個過跨臺車,傳送需要往返連鑄精整坯和扣翹頭板坯或者是從連鑄車間運來的下線的頭尾坯，以及一個板坯稱。該稱位于A8稱量輥道內，用來稱量每一塊進爐的板坯重量。板坯庫計算機控制的范圍是從板坯庫入口到加熱爐爐前輥道。

3 自動化控制系統功能的實現

3.1 自動化控制系統概述

根據生產工藝的要求，本計算機控制系統的主要功能是實現對板坯庫區的控制和管理，即包括板坯的入庫、出庫、倒垛的運行控制；物料跟蹤和對板坯庫區的管理，以及報表統計等功能；實現板坯入庫、出庫等作業的自動化管理，確保出入庫的板坯數據準確性；在整個生產環節中，能夠迅速、便捷地完成任務。

系統主要硬件設備包括1臺PC服務器和5臺操作與開發終端計算機。軟件系統由MES系統軟件支持，并包括1套服務器系統軟件和5套終端軟件。

3.2 自動化系統在板坯出庫管理中的應用

3.2.1 功能概述

板坯庫出庫的板坯分為加熱爐上料和外發板坯。上料板坯的出庫利用輥道輸送到加熱爐輥道。輥道的傳動運用了L1級和L3的共同協作。這里主要介紹在自動化控制系統下的加熱爐上料。

根據計劃室下達的軋制計劃，板坯庫操作人員應先去現場核對板坯規格及板坯號是否與計劃相符，如一切正常，則發送吊車作業命令。在系統“冷軋計劃”界面，激活已下達的裝鋼計劃，生成并發送形成出庫作業命令，此時出庫（送加熱爐）作業命令完成。然后，天車根據命令到達指定跺位，按照計劃的順序以及序號完成板坯上料，實現板坯出庫。

操作工利用工業電視監視現場上料情況。板坯物料跟蹤情況如圖1所示。

3.2.2 自動控制狀態下異常情況及處理方法

在沒有其它意外情況下，板坯庫利用自動化系統可以順利通暢地上料，實現板坯的快裝快送，操作工只需認真核對通過A8輥道的板坯與計劃表是否相符，并記錄板坯重量。但是也會有其它因素造成一些不便。

（1）板坯稱重時發現重量與計劃表不符

上料板坯在通過A8稱重輥道時會稱出板坯重量測出長度，發現和計劃表顯示的重量和長度信息不符。這就首先需要手動操作停止輥道，操作人員進入現場進行核對，如果確實與計劃表不符必須吊銷此板坯，并通知計劃室和精軋操作室；然后調查原因，確認是在板坯信息入庫時輸入有誤還是天車沒有根據指令吊運板坯發生吊錯跺位，如果是信息有誤，則要及時在操作日志內查找正確源信息，進行更正入庫。

（2）已進入加熱爐輥道由于板形條件不好不能裝鋼

翹頭和扣頭不嚴重的板坯能夠在板坯庫輥道上順利通過。但是在加熱爐輥道上的板坯由于要在加熱爐爐門口準確定位（爐門口的尺寸為10.3 m），翹頭和扣頭造成板坯的卡殼不能向前或者向后移動，或者是定位完成后板坯溜動不能安全裝鋼。此時，板坯庫需要協助加熱爐把板坯退回板坯庫，操作人員需要手動操作輥道，在現場指揮人員的指令下將板坯退回板坯庫，根據爐前吊銷坯信息將板坯入庫或者是直接用臺車送回連鑄，填寫退料明細。

（3）計劃室變更軋制計劃

正在進行的上料操作因為計劃室的通知需要馬上變更計劃。根據通知將某計劃表的某塊板坯截止，手動操作輥道，指揮天車把板坯放到相應的跺位，再根據新計劃表核對上料。

雖然會出現一些狀況，但是自動化系統的運用帶來的便捷是不可否認的。即使在配合手動操作時，自動化系統作業也能提供方便和準確的定位。例如，為保證裝鋼節奏和效率需要提前上料時，就可以手動在A2或A5中插入影像（如圖1中的條狀圖形），自動到達指定位置，而不影響A7吊車上料和輥道的自動運行。在下線與接收回爐坯及中板同時進行時，在手動操作定位回爐坯和中板過程中可以點擊輥道自動操作，下線坯可自動到達指定位置。但在操作時需密切關注輥道運行及下線板坯指定的庫區。

外發板坯是根據營銷部門下達的計劃，配合卡車的裝載量合理安排板坯出庫。在外發板坯系統出庫計劃頁面輸入車牌號，點擊計劃下達的板坯出庫，并打印單據。

3.3 自動化系統在板坯入庫管理中的應用

3.3.1 入庫功能的概述

本模塊負責板坯的核對及形成入庫作業命令，再由本模塊啟動吊車作業管理模塊。入庫的類型有5種：連鑄來坯的入庫、過跨臺車運送板坯的入庫、爐前吊銷坯的入庫、爐后返回坯的入庫及外來坯的入庫。這里主要介紹連鑄來坯。

連鑄生產出板坯后，板坯的板坯號、規格、鋼種以及化學成分等各種數據已經通過連鑄L2過程控制計算機系統發送到熱軋板坯庫管理系統，參照板坯的各項數據核對準確后才能入庫。在板坯庫的B14輥道裝有攝像頭，當板坯從連鑄運輸到板坯庫B14輥道時，入庫管理人員通過工業電視可以看到板坯號，并與板坯庫入庫管理系統的入庫信息進行核對，若各項信息相同，則在“輥道來坯核對畫面”中按照堆垛策略選擇合理跺位，然后點擊“入庫”按鈕，系統自動生成輥道吊車作業命令。吊車在接收到命令后，按照指令執行，完成入庫作業。如圖2所示。

圖2 板坯入庫界面

入庫管理系統主要是由L3級自動化完成。在入庫作業中傳送的各類信息較多，例如在最基本的界面上可以看到板坯號、鋼種、規格、爐次號等信息，以及連鑄L2級傳送的化學成分表，作為計劃室在編排計劃時的一項依據。

3.3.2 L3 級對坯庫管理系統功能的維護和加強

（1）當入庫信息有誤時，提示不能執行入庫

在入庫信息中，爐次號是一個單獨的顯示框，如果爐次號與板坯號顯示的不是同一爐次，則點擊入庫會提示“爐次號與板坯號不是同爐請聯系確認”。這樣就可避免因為疏忽造成錯誤，也加強了對進入板坯庫內信息的核對，避免對生產進程造成影響。

（2）入庫時頭尾坯標識的添加

板坯在實際生產過程中，某一澆次的頭、尾坯的規格、質量與該澆次中其它板坯相比都會存在差異。特別是相鄰兩澆次鋼種、成分差距較大時，對頭、尾的板坯更應進行特別處理，甚至要對一小部分板坯進行精整后才能供軋線軋制使用。而自動化會根據頭尾坯的寬度調整軋制線各項參數，這樣就便于區別和查找頭尾坯的標識，減少了人力在裝鋼過程中的工作量。

（3）查詢功能的添加

這是針對統計人員核算成材率而編制的一段程序。連鑄輸送的板坯重量數據是根據連鑄方面的板坯稱得的，而板坯庫出庫的重量是使用A8輥道的稱重測量測出的，所以在稱重測量上會出現一些偏差。該程序可實現查詢輸送到加熱爐L2稱重數據的功能，拷貝出所需的數據，進行成材率的核算。

3.3.3 操作過程中遇到問題及應對措施

（1）在連鑄L2級不能夠正常傳送信息時，若聯系連鑄L2補發信息還不能傳送，則應及時詢問連鑄出坯室準確的爐號、規格、鋼種，可以手動在界面內輸入信息，然后保存，待板坯通過時，依據堆垛策略入庫。由于板坯信息是手動輸入的，因此一定要認真核實板坯各項數據的準確性，確保與實物相符，以免造成嚴重失誤。

（2）計劃表中已經裝鋼的某塊板坯沒有消除。這是指板坯已經入爐或者是已經執行完吊車命令放置在輥道，但是計劃表中沒有消除，而且虛擬跺位上還有此板坯的信息。在這種情況下，由于天車已經執行過命令，為了保證庫圖信息的準確性，只能手動在堆垛策略中點擊“刪除庫圖”，根據提示刪除此塊板坯的信息。如圖3所示。

圖3 冷裝板坯軋制計劃操作界面

即使板坯庫管理系統會出現一些問題，但總體運行是良好的，而且方便快捷，效率高，提供的信息全面，尤其體現在其查詢功能中。例如在裝鋼過程中發現實物與信息不符，可以點擊操作日志查詢此塊板坯何時入庫、入庫時的規格、長度、跺位修改的次數，何時進行過修改等內容。根據統計報表可查詢、統計出板坯庫內現存板坯的重量及數量、鋼種、規格以及合格程度。因此該自動化管理系統能夠在生產中節約時間，提高效率。

3.4 自動化系統在吊車作業管理中的應用

3.4.1 功能概述

吊車作業命令包括入庫命令、出庫命令、倒垛命令等。其中的主要內容信息包括板坯號、原位置、目的位置和作業類別等，由其它有關功能模塊或由操作工通過畫面自動生成。本功能模塊負責將每條作業命令發給吊車執行，吊車上都裝有與板坯庫管理系統相連接的自動化終端系統，吊車根據顯示命令完成操作。

吊車作業命令由人工確認后發往吊車,在執行吊車作業命令時，要保證高優先級的命令先執行,且要保證板坯出庫的時序。吊車作業執行實際情況由物料跟蹤模塊啟動生產實際數據收集模塊統計、收集。

3.4.2 系統運行過程中的弊端及措施

吊車作業自動化系統由于板坯庫內的高溫和吊車本身的移動因素會產生系統的傳輸中斷，所以在天車的計算機終端設置了信號的選擇，在環境因素影響大時，可以選擇最強信號，以免因為沒有信號而接收不到指令，對生產造成影響。

4 結束語

自動化控制系統投入使用后，給工序的運行帶來了較多便捷，實現了板坯的入庫、出庫、倒垛、查詢等作業的自動化管理，以及板坯庫作業的機械化，加強了物料跟蹤和對板坯庫區的管理。作業過程和信息處理迅速、準確、及時，減少了人力及企業成本，提高了作業效率。同時，使現場生產節奏更加緊湊，充分提高了設備的使用率，提高了生產質量，減少了生產事故。

[1]張景近.熱連軋帶鋼生產[M].北京：冶金工業出版社，2005.

[2]孫一康.冶金過程自動化基礎[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[3]高金源.計算機控制系統[M].北京：高等教育出版社，2007.

Application of Automatic Control System to Slab Storage Process of Hot Rolling Mill

Zhang Huili,Liu Rui

Human intervention was necessary in stocking,piling and depiling at the slab warehouse of Hot Rolling Mill.This process was easier and shorter by the introduction of automation control system into the management of stocking,delivery and rolling planning process.Less manpower was needed and costs were reduced.Moreover,the equipment utilization rate and production quality were increased and smooth production was ensured.

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（收稿 2011－10－08責編潘娜）

張慧麗，畢業于天津輕工職業技術學院計算機與信息管理專業，現于天鐵熱軋板有限公司從事板坯庫庫管工作。