閆豐梅

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原030003）

熱軋帶鋼生產(chǎn)線物料跟蹤原理及應(yīng)用

閆豐梅

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西太原030003）

介紹了太鋼1 549 mm熱連軋西門子SIMATIC TDC自動(dòng)控制系統(tǒng)的物料跟蹤的原理、跟蹤的特性、數(shù)據(jù)傳送流程以及與過(guò)程計(jì)算機(jī)的通信等。帶鋼跟蹤控制是熱軋自動(dòng)化過(guò)程控制的基礎(chǔ)，L1控制的核心,是實(shí)現(xiàn)熱軋工藝自動(dòng)控制的關(guān)鍵。

跟蹤內(nèi)部ID外部ID

太鋼不銹鋼股份有限公司（全文簡(jiǎn)稱太鋼）1549mm熱連軋基礎(chǔ)自動(dòng)化是采用德國(guó)西門子SIMATIC TDC（SIMATIC and Technology Drive Control），即工藝和傳動(dòng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)。其使用連續(xù)功能圖（CFC）和順序功能圖（SFC）來(lái)編程。基礎(chǔ)自動(dòng)化控制按功能性質(zhì)可分為軋件跟蹤與傳輸—MTR(物料跟蹤)、速度邏輯控制（MRG）和線協(xié)調(diào)器（LCO）、設(shè)備控制—壓下、設(shè)定控制（SDH）和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采集（ADH）、模軋（SIC）等。軋線時(shí)序以及邏輯功能的控制全由MTR與LCO（線協(xié)調(diào)器）共同來(lái)控制其邏輯時(shí)序的動(dòng)作。

物料跟蹤在基礎(chǔ)自動(dòng)化的控制中是一個(gè)核心控制，物料跟蹤的目的是根據(jù)板坯在軋線中的位置來(lái)確定各相關(guān)設(shè)備的動(dòng)作，進(jìn)行設(shè)定值的輸出，如，側(cè)導(dǎo)的對(duì)中、高壓水的開閉、輥道的升降速、立輥的投入、精軋跟蹤的啟動(dòng)、L2的設(shè)定與計(jì)算以及ADH實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的采集。物料跟蹤功能的實(shí)現(xiàn)通過(guò)在軋線上位置準(zhǔn)確定義的熱金屬檢測(cè)器信號(hào)、軋制力信號(hào)和軋制方向信號(hào)來(lái)監(jiān)視和計(jì)算板坯位置。這樣就可以確定板坯頭部和尾部的位置了。當(dāng)板坯到達(dá)軋線上某一特定位置時(shí)，順序控制就啟動(dòng)某一設(shè)備動(dòng)作。

1 跟蹤的原理

所謂的軋線物料跟蹤就是控制鋼坯的活動(dòng)，控制軋線設(shè)備的動(dòng)作時(shí)序，傳輸軋線數(shù)據(jù)。在TDC程序內(nèi)部，它是通過(guò)每一塊鋼坯的內(nèi)部ID（BASIC ID）作為識(shí)別來(lái)確認(rèn)與傳送。板坯的傳輸是生產(chǎn)工藝所要求的基本功能之一，它要以設(shè)備和工藝允許的最大速度來(lái)傳輸。為了能根據(jù)工藝要求對(duì)軋線上的多塊鋼坯進(jìn)行傳輸以及控制，基礎(chǔ)自動(dòng)化需要知道每塊鋼所處的位置以及其位置的變化，這樣就引進(jìn)了軋線物料跟蹤—MTR（Material Tracking），用它來(lái)協(xié)調(diào)各控制單元并獲取數(shù)據(jù)。軋線跟蹤在基礎(chǔ)自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化中分別進(jìn)行，但各級(jí)的要求不同并且以基礎(chǔ)自動(dòng)化的位置跟蹤結(jié)果為依據(jù)?；A(chǔ)自動(dòng)化的跟蹤實(shí)質(zhì)上是對(duì)生產(chǎn)線各軋件的位置及其變化進(jìn)行跟蹤的，并為順序控制提供設(shè)備動(dòng)作‘DO ACTION’信號(hào)。必要的材料跟蹤信號(hào)及實(shí)際值由基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)L1傳送給L2過(guò)程計(jì)算機(jī)，以便過(guò)程計(jì)算機(jī)對(duì)板坯進(jìn)行跟蹤以及數(shù)學(xué)模型的計(jì)算。基礎(chǔ)自動(dòng)化的位置跟蹤結(jié)果通過(guò)報(bào)文的形式上送到L2自動(dòng)化。過(guò)程自動(dòng)化的跟蹤實(shí)質(zhì)上是對(duì)各軋件的數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤以使數(shù)據(jù)和軋件能對(duì)上號(hào)，能正確地設(shè)定計(jì)算和自學(xué)習(xí)，同時(shí)也利用一些‘ACTION點(diǎn)’(時(shí)序啟動(dòng)點(diǎn))來(lái)啟動(dòng)某些程序。下面主要以熱連軋粗軋區(qū)的跟蹤與數(shù)據(jù)傳輸為例來(lái)說(shuō)明。

1.1 定義粗軋的跟蹤區(qū)域

粗軋的跟蹤是從軋線的第一個(gè)熱檢HMD0開始的，它位于粗軋第一組輥道的開始。跟蹤結(jié)束點(diǎn)為粗軋的最后一組輥道的結(jié)尾。跟蹤首先要精確地確定軋線的設(shè)備的物理位置，使PSH（原始數(shù)據(jù)采集）參數(shù)具有唯一性、連續(xù)性。每個(gè)軋線設(shè)備（包括檢測(cè)器件）物理位置的改變都會(huì)引起跟蹤的錯(cuò)誤，跟蹤要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的情況來(lái)確定跟蹤環(huán)的數(shù)目，跟蹤的環(huán)最多可以分為18個(gè)段（18個(gè)MTR01塊）。跟蹤根據(jù)設(shè)備點(diǎn)數(shù)目確定（ACTION點(diǎn)）—用幾個(gè)ANXOF塊。MTR01塊數(shù)目（在一個(gè)MTR01塊中最多有兩個(gè)檢測(cè)器，否則重新對(duì)輥道進(jìn)行邏輯劃分。）跟蹤連接了所有跟蹤所需的HMD信號(hào)。跟蹤區(qū)域見圖1。

圖1 跟蹤區(qū)域圖

1.2 跟蹤的定義

軋線跟蹤分為數(shù)據(jù)跟蹤和物料跟蹤。數(shù)據(jù)（ID）跟蹤包含外部ID(鋼卷號(hào))、內(nèi)部ID(Basic ID)、ME_CODE（L2與L1的通訊報(bào)文）報(bào)文交接確認(rèn)；物料跟蹤包含物料定位及物料長(zhǎng)度計(jì)算。跟蹤為其他的各LFE（邏輯功能單元）提供板坯的頭和尾位置、帶鋼的長(zhǎng)度、剩余長(zhǎng)度等。MTR定義各LFE所需的動(dòng)作點(diǎn)的ACT/NEXT的信息，MTR激活新BOOK IN的鋼坯的PDH(原始數(shù)據(jù))設(shè)定計(jì)算，PDH能夠從MTR中請(qǐng)求到相關(guān)的板坯的位置，MTR對(duì)一些嚴(yán)格的信號(hào)設(shè)置窗口MTR采集可逆軋制的道次信號(hào)。跟蹤定義見圖2。

圖2 跟蹤定義圖

1.3 跟蹤特性的表現(xiàn)

（1）在窗口內(nèi)檢得（打開窗口）有效，在關(guān)閉窗口內(nèi)檢失有效。

（2）如果在打開/關(guān)閉窗口內(nèi)不檢得/檢失，程序自動(dòng)產(chǎn)生。

（3）帶鋼實(shí)際速度對(duì)跟蹤起著非常關(guān)鍵的作用，速度不準(zhǔn)將造成跟蹤超前或滯后。

（4）當(dāng)前和下塊帶鋼長(zhǎng)度對(duì)每個(gè)動(dòng)作起取決性作用，啟動(dòng)軋線ACTION點(diǎn)的計(jì)算。

（5）自動(dòng)和人工吊消跟蹤及ID號(hào)，以確定本塊鋼跟蹤結(jié)束。

2 數(shù)據(jù)的傳送

MTR接受爐區(qū)的Discharge抽鋼信號(hào)，L1發(fā)送TEL1000報(bào)文，L2接受TEL1000報(bào)文后，確認(rèn)是軋制還是模軋數(shù)據(jù)，然后發(fā)送TEL1001報(bào)文，攜帶具體鋼坯的數(shù)據(jù)。粗軋、精軋都接受到本塊鋼的設(shè)定數(shù)據(jù)。跟蹤流程圖見圖3。

當(dāng)MTR接受到TEL1001，MTR認(rèn)為DATA OK，這時(shí)，鋼坯從爐區(qū)運(yùn)鋼到粗軋。如果HMD0 ON時(shí)，MTR BOOK IN,跟蹤啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)LCO，啟動(dòng)軋線的順序邏輯控制。同時(shí)L1將BOOK IN信號(hào)通過(guò)報(bào)文發(fā)送到L2，L2分別啟動(dòng)粗軋、精軋模型服務(wù)器，分別對(duì)本塊鋼進(jìn)行預(yù)計(jì)算。

MTR在TDC中的數(shù)據(jù)傳送是通過(guò)BASIC ID來(lái)實(shí)現(xiàn)的，鋼卷號(hào)（EXTERNAL ID）在L1的各TDC中是不傳輸?shù)?。MTR從TEL1001中獲取數(shù)據(jù)以后，要告訴各LFE本塊鋼的BASIC ID，LCO要根據(jù)BASCI ID進(jìn)行入口、軋制、出口區(qū)的邏輯數(shù)據(jù)交接以及判斷時(shí)序。在動(dòng)作點(diǎn)，MTR根據(jù)動(dòng)作點(diǎn)的ACT ID、NEXT ID以及鋼坯的位置來(lái)判斷，是否從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取設(shè)定數(shù)據(jù)，進(jìn)行設(shè)定。當(dāng)ACT ID=NEXT ID時(shí)，各動(dòng)作點(diǎn)進(jìn)行下一道次或下一塊鋼的數(shù)據(jù)設(shè)定。

在跟蹤啟動(dòng)的時(shí)候，會(huì)通過(guò)以太網(wǎng)TCP/IP與HMI進(jìn)行通訊，將鋼坯的信息顯示在HMI上。操作工如果發(fā)現(xiàn)來(lái)料與數(shù)據(jù)有問題，可以通過(guò)HMI來(lái)吊銷本塊鋼的數(shù)據(jù)（REMOVING TRACKING）或手動(dòng)同步新的鋼坯數(shù)據(jù)，這時(shí)L1發(fā)送TEL1050報(bào)文，L2返回TEL1051報(bào)文。與TLE1001報(bào)文不同的是，TEL1050是帶上鋼卷號(hào)去申請(qǐng)本塊鋼的數(shù)據(jù)。

當(dāng)鋼坯運(yùn)送到距離精軋飛剪前10 m的時(shí)候，要進(jìn)行粗軋、精軋數(shù)據(jù)的交接，粗軋根據(jù)位置判斷，給精軋發(fā)送TAKEOVER握手信號(hào)，精軋根據(jù)軋機(jī)的設(shè)備狀況是否能夠接受粗軋送來(lái)的鋼坯，然后給粗軋發(fā)送應(yīng)答TAKEOVER信號(hào)。雙方OK后，精軋BOOK IN本塊鋼的數(shù)據(jù)。當(dāng)鋼坯的尾部離開粗軋最后一組輥道的結(jié)束點(diǎn)的時(shí)候，粗軋MTR發(fā)送本塊鋼BOOK OUT信號(hào)。本塊鋼在粗軋的跟蹤結(jié)束。

3 與L2數(shù)據(jù)的傳送（SDH、ADH）

L1為宏跟蹤，L2為微跟蹤。L2是通過(guò)L1發(fā)送的各種報(bào)文來(lái)進(jìn)行跟蹤的。報(bào)文為應(yīng)答式的，屬于雙工作業(yè)。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采集ADH與設(shè)定數(shù)據(jù)采集SDH屬于單工作業(yè)，SDH是L2向L1發(fā)送，ADH是L1向L2發(fā)送。報(bào)文分為多種，有申請(qǐng)數(shù)據(jù)報(bào)文，如TEL1000,TEL1050報(bào)文（相應(yīng)的TEL1001,TEL1051為應(yīng)答報(bào)文），狀態(tài)信息報(bào)文TEL1010,它給L2發(fā)送跟蹤的五個(gè)主要的階段INLINE(BOOK IN MTR)、INPRODUCTION、PRODUCT、FINISHED(LAST MEAS VALUE SEND ADH)、BOOK OUT,設(shè)定預(yù)計(jì)算報(bào)文TEL1042(TEL1043為應(yīng)答報(bào)文)，TEL1038為位置檢測(cè)，它為L(zhǎng)2提供9個(gè)位置檢測(cè)點(diǎn)，分別提供每一點(diǎn)的占有、頭部上升沿、頭部下降沿、尾部上升沿、尾部下降沿。TEL1041為材質(zhì)信息報(bào)文，提供PRE與POST軋機(jī)前后信息。TEL1034,TEL1036為提取實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)報(bào)文，其中TEL1036攜帶著鋼坯的軋制道次號(hào)，每一道次的軋制長(zhǎng)度。L1與L2報(bào)文的通訊是通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊的。

SDH設(shè)定是根據(jù)板坯的位置及ID號(hào)進(jìn)行設(shè)定的。它從L2接受報(bào)文然后分配數(shù)據(jù)到各邏輯單元（LFE）。根據(jù)MTR的要求，SDH將根據(jù)L2的“開”、“關(guān)”指令來(lái)分配設(shè)定值。MTR根據(jù)DO ACTION點(diǎn)的ACT LENGTH與NEXT LENGTH來(lái)進(jìn)行設(shè)定點(diǎn)的動(dòng)作位置，設(shè)備進(jìn)行設(shè)定以及邏輯時(shí)序動(dòng)作。

4 各ACTION的設(shè)定數(shù)據(jù)

每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)及動(dòng)作點(diǎn)都有其相應(yīng)的物理位置或相應(yīng)的設(shè)備，對(duì)于每個(gè)ACTION點(diǎn)，MTR都有如下的描述：ID號(hào)、占有/空、動(dòng)作點(diǎn)（每一個(gè)設(shè)備點(diǎn)都有它的起始位置和結(jié)束位置）、環(huán)境（前任設(shè)備，后續(xù)設(shè)備）。什么時(shí)候占有（第一個(gè)MTR塊，在鋼坯BOOK IN時(shí)候占有）。在傳輸中間過(guò)程中，在哪組的物理位置上，哪組占有，當(dāng)BOOK OUT時(shí)，最后一個(gè)MTR塊OFF，最后一個(gè)MTR塊沒有后續(xù)設(shè)備。）、定位特點(diǎn)（變長(zhǎng)，不變長(zhǎng)）、功能（每一個(gè)動(dòng)作點(diǎn)能夠激活其他的LFE的動(dòng)作）。

輸入MTR的是

SW：PDH報(bào)文

HW：HMD，壓力，速度

輸出MTR的是相關(guān)各動(dòng)作點(diǎn)的ID號(hào)、板坯長(zhǎng)度、頭尾位置以及到達(dá)個(gè)動(dòng)作點(diǎn)的可能的時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

這種跟蹤與傳統(tǒng)的跟蹤在硬件上要求簡(jiǎn)單，熱檢在這里不是很關(guān)鍵，它只起到一個(gè)位置同步的作用（一些特殊的熱檢進(jìn)行邏輯控制），影響跟蹤的精確度，但不會(huì)影響到跟蹤；對(duì)電氣輥道速度特性要求比較高；要求通道暢通，否則就會(huì)造成跟蹤超前或滯后，造成廢鋼。

（編輯：苗運(yùn)平）

Abstract:This text introduce the principle and feature of the material tracking,data transport flow and communicate with process computer in tisco 1 549 mm.The material tracking is the basic of the automation control,the core of L1,it′s the key of the automation control.

Key words:material tracking,basic ID,external ID

Apply and Theory on Hot Strip Material Tracking

YAN Fengmei
（Shanxi Taiyang Stainless Steel Co.,Ltd.,Taiyuan 030003,China）

TG333.7+1

B

2010－12－13

1672-1152（2011）01-0032-03

閆豐梅(1968-)，女，現(xiàn)為太鋼熱連軋廠TDC區(qū)域負(fù)責(zé)人，工程師。Tel:13753181626，E-mail：LHF1668@ 126.com