厚板廠軋制區(qū)域自動化控制系統(tǒng)整合優(yōu)化分析

劉虎成，韓學敏

（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。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，提高鋼板性能指標與塊品種率指標，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系統(tǒng)連接以太網(wǎng)和PLC進行數(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軋機的數(shù)據(jù)通訊為例，在改造過程中，通過過程計算機和人機交互界面、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)和軋機調(diào)零觸發(fā)等出發(fā)變量值進行監(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。待進入?yún)^(qū)域間過程時計算機通訊與事先設(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)。可見利用該種數(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空了的條件下進行，才能夠確保軋機軋制。且在選擇模型計算操作時，應(yīng)檢查加熱爐至熱矯直機的工作狀態(tài)，禁止與軋制融合，避免軋機設(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交互界面終端取消或者是選擇進行操作。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、粗精軋機自動軋鋼等區(qū)域性能，減少軋制期間的人工干預操作，緩解工作壓力的同時，提升軋制節(jié)奏，改善軋制工藝，提升鋼板性能指標與塊品種率指標，確保整個自動化控制系統(tǒng)正常運行，達到引進系統(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)工藝具有復雜性，為了提升整體自動化控制水平與模型控制準確度，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。