熱軋板坯庫智能調度控制系統研究

魏斌

摘 要：熱軋板坯庫處于熱軋板坯連鑄產線和熱軋薄板產線中間，急需一套自動化、信息化、智能化板坯庫區控制系統，板坯庫區為行車庫區，板坯在包括行車、熱送輥道、保溫爐、過跨轉運車、板坯修磨機等自動化設備上運行。建立集自動化一級、二級和信息化三級系統于一體的智能庫區控制管理系統，優化板坯庫物流運行效率，提高企業生產率。

關鍵詞：智能化熱軋板坯庫；行車；熱送輥道；保溫爐；過跨轉運車；板坯修磨機；自動化一級系統；自動化二級系統；信息化三級系統

中圖分類號：TP29 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）12-0014-02

近年，隨著國家智能制造2025戰略規劃的持續進行，鋼鐵冶金行業也在加快進行生產物流、制造產線以及生產組織的自動化，信息化，智能化技術改造，以進一步提高生產效率，降低企業運行成本。熱軋板坯庫處于熱軋板坯連鑄產線和熱軋薄板產線中間，作為熱軋薄板軋制的中間緩沖庫，庫區調度組織和庫區設備作業流程復雜，現場工作環境惡劣危險，急需一套自動化、信息化、智能化板坯庫區控制系統。

1 整體設計思想

板坯庫區為行車庫區，板坯在包括行車、熱送輥道、保溫爐、過跨轉運車、板坯修磨機等自動化設備上運行。其智能控制系統針對庫區各系統存在的一些問題，以庫區各自動設備傳動級和一級系統的恢復為基礎，搭建起庫區各設備二級智能控制系統和庫區智能調度系統，從而將庫區各自動設備捏合為一個整體，實現庫區自動設備控制流、信息流的貫通，結合計算機網絡技術，建立集自動化一級、二級和信息化三級系統于一體的智能庫區控制管理系統，優化板坯庫物流運行效率。

2 系統設計原則

根據無人天車庫管理理念，結合目前國內先進的信息化系統的建設思路和功能實施的寶貴經驗，進行本設計，原則主要體現在以下方面。

先進性：無人行車改造采用當前國內先進的硬件系統集成方案，保證在一定投資下的資源共享和動態分配，較好地滿足系統在系統優化階段對硬件系統資源的調整需求。

可靠性及穩定性：系統進行模塊化設計開發而成，確保每個模塊功能相對穩定和高效運行，同時保障板坯庫二級控制系統與無人行車PLC系統、熱送輥道PLC系統、過跨轉運車PLC系統、其他地面PLC系統之間以及與庫區智能調度系統、MES系統之間進行實時信息交互。

適用性：系統的設計不僅適用于板坯庫的智能運行管理，而且可廣泛推廣應用于其他類似企業的行車庫，是一套可配置、可二次開發的、可快速投入使用的高科技產品。

安全性：系統在規劃過程中就強調了系統的安全性，在硬件系統設計中針對網絡安全、服務器安全采用防火墻機制、殺毒軟件、專用VLAN、冗余和集群等措施，保證了物流系統運行環境的安全。應用系統中充分保證了操作層用戶和用戶權限的有效管理和操作記錄跟蹤。數據層啟動了數據有效性校驗、數據備份和恢復機制。

可擴展性：集成的硬件環境，具有很強的可擴展性，對新擴展的硬件資源，可立即動態地分配給指定的應用系統，保障了系統的初期投資和順利運行。應用系統的模塊化設計針對客戶的需求，進行模塊化的功能堆疊，既強化了系統的完整性，又擴展了系統的功能。

可操作性：應用系統的界面設計簡潔、統一，布局合理，用戶操作方便，具有良好的人機交互性。滿足用戶對響應速度的操作要求。

3 系統主要功能模塊

熱軋板坯庫庫區分兩跨，每跨兩部行車。其中熱送輥道負責將連鑄成品板坯從連鑄下線運送到庫區或加熱爐區域，返回輥道主要是將加熱爐無法送到軋線的板坯送到庫區，垛位是庫區存放板坯的地方，每一垛包含多列，每列碼放多層板坯（最多不超過20塊），X1、X2垛位為人工修復板坯區域，停車位是外運板坯的入口。

板坯庫無人行車及庫區管理系統，分為計劃層、任務層以及執行層。

計劃層通過分析相應倉庫的作業類型及物料作用，有計劃的制定物料的倉儲位置以及分配最優行車進行作業，并進行庫區所有板坯自動定位及板坯信息跟蹤。

任務層依據作業計劃，對板坯邏輯地址向物理地址轉換，將行車復雜的動作分解成容易執行的單個動作，并具體解決多部行車的避讓、防撞控制。

執行層具體執行行車的單個動作，通過行車微擺動控制、加減速控制等控制實現大車、小車位置精確控制；夾具高度控制，實現無人駕駛。

3.1 板坯庫智能調度系統

該系統主要負責板坯物料的跟蹤調度功能，針對熱軋薄板產線MES系統下發的上料計劃和連鑄產線的下線和直供計劃，合理調度板坯物料的熱坯直供、入庫、碼放和出庫業務，以實現庫區全自動運行為目標，搭建起熱軋板坯中間庫的新的管理平臺，優化各設備資源的協同聯動，進一步提高熱軋板坯中間庫的生產物流效率。板坯庫庫圖如圖1所示。

3.2 板坯庫智能執行系統

該系統主要負責執行庫區智能調度系統下發的作業計劃的執行，包括控制命令的發送；合理分配各設備執行作業計劃的時機；提供算法，協調各設備運行等。以實現庫區全自動運行為目標，構建起熱軋板坯中間庫各設備運行的協調聯動控制平臺。熱軋板坯庫智能執行系統示意圖如圖2所示。

4 應用前景

該系統應用前景廣闊，該系統位模塊化系統，系統功能可實現拆分、組合和擴展，可廣泛應用于各種行車庫，如坯料庫、鋼卷庫、集裝箱碼頭、散料堆場等，結合庫區其他自動化設備，實現行車庫物流管理無人化、自動化、信息化、智能化，可為企業生產組織效率的提高提供極大的助力。