王 瑛，丁 正

(馬鞍山鋼鐵股份有限公司，安徽馬鞍山 243000)

引言

熱軋生產(chǎn)線鋼卷成品的自動(dòng)稱重設(shè)備負(fù)責(zé)對(duì)每個(gè)鋼卷進(jìn)行稱重并發(fā)送重量記錄。鋼卷稱重設(shè)備平常進(jìn)行定期維護(hù)和校準(zhǔn)。在實(shí)際連續(xù)生產(chǎn)的使用過程中，可能因?yàn)楸Ｗo(hù)限位的頂桿和秤體之間的間隙過小、壓頭突然損傷、數(shù)據(jù)傳輸丟包等種種情況，導(dǎo)致稱重讀數(shù)不準(zhǔn)確，有時(shí)偏差甚至超過數(shù)噸。尤其，在國(guó)內(nèi)某熱軋廠，鋼卷秤采集的重量數(shù)據(jù)不是通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送[1]，而是采用BCD 碼方式通過十多芯電纜傳輸，若某單芯電纜連接出現(xiàn)異常，重量數(shù)據(jù)將會(huì)成批量出錯(cuò)。而且，該情況不易被發(fā)覺，若將該重量的鋼卷及記錄發(fā)送給客戶，會(huì)導(dǎo)致計(jì)量異議[2-3]，也嚴(yán)重影響企業(yè)形象。因此，除了設(shè)法提高稱重設(shè)備本身的穩(wěn)定性之外，還需要設(shè)計(jì)了一種自動(dòng)核查鋼卷重量的方法，對(duì)偶發(fā)的稱重值異常進(jìn)行及時(shí)報(bào)警。

1 鋼卷重量精確估算

為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)稱重值不準(zhǔn)確的情況，需要將鋼卷的理論重量和實(shí)際稱重結(jié)果進(jìn)行比較，當(dāng)偏差超過設(shè)定范圍時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，提示維護(hù)人員進(jìn)行檢查處理。在熱軋二級(jí)系統(tǒng)中，其鋼卷預(yù)估重量，是通過連鑄坯重量粗略計(jì)算的，中間存在燒損、氧化、切頭尾等工序，實(shí)際值與估算值偏差很大，報(bào)警精度難以得到保證。因此，首要工作是找到新的方法來提高理論重量的精度。

1.1 重量的初步計(jì)算

在熱軋線精軋機(jī)的出口（如圖1 所示），布置有多功能測(cè)寬和單點(diǎn)測(cè)厚儀表，對(duì)當(dāng)前通過該儀表檢測(cè)點(diǎn)的帶鋼進(jìn)行實(shí)時(shí)寬度和厚度的測(cè)量。

圖1 卷重初步估算原理圖

同時(shí)PLC 采集精軋末機(jī)架F7 工作輥的實(shí)時(shí)線速度，被視為帶鋼通過儀表檢測(cè)點(diǎn)時(shí)的實(shí)時(shí)線速度。設(shè)定鋼卷的平均密度ρ=7.8。鋼種密度系數(shù)K，初始值為1。

根據(jù)公式（1）來估算的鋼卷重量。

公式（1）中，t0——帶鋼頭部到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)間；

t1——帶鋼尾部離開檢測(cè)點(diǎn)時(shí)間；

L——帶鋼實(shí)時(shí)寬度值；

H——帶鋼實(shí)時(shí)厚度值；

V——帶鋼實(shí)時(shí)速度值。

設(shè)定測(cè)寬儀檢測(cè)實(shí)時(shí)寬度大于50 mm時(shí)為帶鋼頭部到達(dá)檢測(cè)點(diǎn)時(shí)間點(diǎn)，檢測(cè)寬度小于50 mm 時(shí)為帶鋼尾部離開檢測(cè)點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)。此時(shí)計(jì)算所得到的值基本接近于實(shí)際值，但是偏差較為不穩(wěn)定，絕對(duì)值還超過數(shù)百千克，需要進(jìn)一步提高精度。

1.2 密度系數(shù)K的確定

由于熱軋生產(chǎn)線生產(chǎn)鋼種類目較多，其密度也存在一定差異。為了精確估算鋼卷重量，需要確定所有鋼軋密度系數(shù)K的值。首先需要將所有鋼種進(jìn)行編號(hào)，編號(hào)與鋼種一一對(duì)應(yīng)，二級(jí)系統(tǒng)將鋼種號(hào)傳輸?shù)揭患?jí)PLC系統(tǒng)中。

首先檢測(cè)并確定鋼卷秤處于標(biāo)準(zhǔn)正常狀態(tài)時(shí)，當(dāng)生產(chǎn)線正在生產(chǎn)某編號(hào)鋼種時(shí)，將以上估算值Wt與實(shí)際稱重值W0進(jìn)行比較，多次試驗(yàn)獲取每個(gè)鋼種的密度系數(shù)ki的平均值。公式如下：

需記錄并確定所有ki系數(shù)，然后以ki系數(shù)取代K，得到最終公式（3），提高估算精度：

公式（3）中，W—鋼卷最終估算重量，

Ki—鋼卷密度系數(shù)。

1.3 實(shí)際精度效果

完成對(duì)各鋼種的密度系數(shù)Ki設(shè)定后，對(duì)同一鋼種的重量估算值有較高的精度。如圖2 所示，稱重儀表最終讀數(shù)為21.04 t，鋼卷重量估算值為20.9679對(duì)，偏差為0.072 t。

圖2 卷重估算與實(shí)際值比較示例圖

2 報(bào)警的輸出

將估算重量值W 與鋼卷運(yùn)輸線的托盤小車跟蹤信號(hào)捆綁傳輸至稱重位置，與自動(dòng)稱重的記錄值W0進(jìn)行差值比較。取偏差絕對(duì)值：

當(dāng)偏差Δ 大于一定范圍時(shí)，就可能存在異常。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在報(bào)警的投入使用前，有2個(gè)因素需要考慮。一是，在鋼卷稱重前，有剪切取樣的可能，根據(jù)取樣大小的不同，會(huì)有幾十到幾百公斤的重量損失；二是，軋機(jī)軋制帶鋼可能存在軋破爛尾等，儀表掃描時(shí)可能不準(zhǔn)確。經(jīng)驗(yàn)證明，上面兩種情況一般不會(huì)連續(xù)出現(xiàn)5 卷，因此，設(shè)定當(dāng)連續(xù)5 卷出現(xiàn)重量估算值與實(shí)際稱重值偏差大于某設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)輸出報(bào)警。具體算法如下：

設(shè)定重量異常計(jì)數(shù)值C，在PLC 程序中編輯使C=C+1，該段程序在沒有報(bào)警觸發(fā)條件下不運(yùn)行。C的初始值為0。當(dāng)出現(xiàn)偏差Δ 大于設(shè)定值時(shí)，激活C=C+1一個(gè)掃描時(shí)間，C的計(jì)數(shù)值為1。連續(xù)出現(xiàn)偏差Δ 大于設(shè)定值時(shí)，C 值累加1。C 值＞5 時(shí)，系統(tǒng)輸出報(bào)警聲音。在C 值＞5之前，若重量偏差出現(xiàn)1次正常值，則C=0，計(jì)數(shù)值清零。這樣既能避免出現(xiàn)誤報(bào)警，又能及時(shí)發(fā)現(xiàn)真實(shí)稱重異常情況。

3 鋼卷估算重量的其它應(yīng)用

鋼卷的估算重量還被應(yīng)用在其它方面。如在卷取機(jī)生產(chǎn)過程中，數(shù)臺(tái)卷取機(jī)是各自單獨(dú)工作的。其卷筒設(shè)備的壽命，有一個(gè)預(yù)設(shè)定值，一般是150 萬t左右。當(dāng)超過預(yù)設(shè)定值，繼續(xù)使用會(huì)有一定風(fēng)險(xiǎn)。因此，會(huì)有維護(hù)人員定期人工計(jì)算生產(chǎn)噸位，這樣工作量大，而且可能出現(xiàn)錯(cuò)誤?？梢岳蒙鲜龇椒ň_估算的鋼卷重量，按照實(shí)際生產(chǎn)的卷取機(jī)進(jìn)行各自累加計(jì)算，即可輕松獲得卷筒實(shí)際生產(chǎn)噸位數(shù)值。當(dāng)累加噸位數(shù)超過了預(yù)設(shè)值，直接觸發(fā)報(bào)警，以提醒更換維護(hù)，極大地提高了工作效率。

4 結(jié)束語

以上所述的鋼卷重量的精確估算方法，沒有額外投入資金設(shè)備，只利用精軋機(jī)出口原先配置的多功能儀表及PLC 系統(tǒng)等設(shè)備，通過后期的數(shù)據(jù)處理，獲得較為準(zhǔn)確的重量估算值。根據(jù)此方法能夠及時(shí)準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)稱重計(jì)量錯(cuò)誤。如果稱重設(shè)備出現(xiàn)異常，一般生產(chǎn)5卷即可有報(bào)警輸出，此時(shí)計(jì)量有錯(cuò)誤的鋼卷仍在運(yùn)輸線上，生產(chǎn)及維護(hù)人員有較為充裕的時(shí)間來處理故障。這樣極大消除了計(jì)量異議，減少了異議賠付金額，同時(shí)提高了企業(yè)技術(shù)水平，維護(hù)了企業(yè)形象。