智能送坯系统在板坯连铸机生产中的应用

李田海

（河钢股份唐钢公司信息自动化部，河北 唐山 063000）

1 系统设计背景

以前生产中存在的问题：板坯从连铸切割机发出切割完成信号后，生成板坯数据，然后存入连铸二级系统，由连铸二级服务器发送到板坯信息管理服务器，完成连铸坯的数据生成与连铸部分的数据传递。连铸区域与加热炉区域靠两台横移台车运送两个连铸机（1#机两流，2#机一流）共三流板坯板坯。

①连铸切割室操作工需要将板坯手动操作运送到输出一辊道（1#机），横移小车辊道（2#机）以完成板坯的去毛刺；需要专人操作。此时需要和板坯库联系确认板坯是热装还是下线。②出钢室（横移台车）连铸操作工操作移载小车将2#连铸机生产的板坯运送直加热炉中；③出钢室操作工（板坯库管理）根据生产需求，对板坯服务器上的板坯数据进行热装、上线和下线的手动操作；完成二级层面的板坯信息发送。需确认实际板坯的操作与二级数据的一致性，两者需要手动确认，由于全程手动操作（冷坯上装和横移台车向加热炉输送板坯的随机性导致数据信息发送的不及时）经常造成数据更新不及时或不一致，从而制约了装钢节奏。④横移台车手动操作，需要行走定位和板坯接收定位；行走定位使用接近开关作为检测元件，由于连铸的高温环境，造成冷却水（辊道冷却水漏水）和高温（板坯渣）导致元器件寿命短；⑤加热炉完成装钢自动改造后，接收连铸发送的板坯数据后，自动生成板坯模型；此时才具备接钢条件，启动装钢辊道，连铸才可以送坯。系统经常在等待板坯数据，致使装钢节奏慢。

2 系统总体设计原则

完成一级系统从连铸切割到加热炉装钢辊道的板坯物料跟踪，新增二级跟踪系统同步跟踪物料的数据信息，实现整体数据流的连贯性，同步完成三级系统的板坯数据管理，同时控制部分现场设备；尽可能的减少现场（连铸机1#机，2#机的两个切割操作室、横移台车操作室、移栽机操作室和三级板坯库管理）的手动操作，规范工艺流程，提高设备工作效率和准确性，减少人为导致的工艺事故，增加设备的稳定性和可靠性等[1]。

主要涉及内容如下：①辊道自动控制，包括切后辊道、去毛刺辊道、输出一辊道、输出二辊道、横移台车辊道（二号机为切后辊道、输出辊道、横移小车辊道、上线辊道），辊道系统跟踪板坯位置实现自动跟踪和控制，简化切割操作室、横移车操作室、二号机出钢操作室的操作。②规范板坯下线、上线操作；板坯只在固定位置下线，固定位置上线；简化板坯库管理操作工的操作[2]。③横移台车行走自动定位、横移台车接坯和出坯的自动控制；简化操作；④二级系统优化和功能开发，实现二级系统的板坯信息跟踪和控制，完成热装、上线、下线的数据流；进而实现连铸到加热炉的数据传递。

根据生产实际需求，连铸智能送坯系统设备以利旧为主，PLC控制系统、操作台、HMI、二级系统设备利旧，在原有系统上进行控制软件升级；根据控制需求合理增加检测仪表，新增PLC远程I/O柜实现信号接入，1#连铸机两个铸流PLC和公共PLC，二号机铸流和公共PLC；增加1#连铸机一级系统和2#连铸机一级系统的通讯[3]。

系统升级改造后，具有手动和自动两种模式，设备正常运转为自动模式时，故障状态为手动操作，且手动操作有更高的优先级，控制流程与原手动操作一致，便于操作人员及时处理突发事故。

手动模式：设备的启、停动作由操作工手动操作完成。自动模式：设备按预定义的工艺流程自动运行。异常处理：主要涉及异常板坯（弯）无法正常自动定位控制或事故状态（设备、工艺、自动化等），均需手动操作；方法与现在一致；

智能送坯系统设计的跟踪项目有：一级系统的物料跟踪和控制和二级系统的数据流同步跟踪与控制。

3 一级控制系统

（1）铸流跟踪功能。每个铸流板坯跟踪按现有区域划分，分为五个跟踪区域，在每个区域对板坯进行速度控制和板坯定位，并把板坯的位置等信息传送给二级系统，保证二级对板坯信息的同步跟踪；如果板坯切割后需要下线，则把一级系统接收二级的下线信号板坯运送到“板坯下线”位等待板坯下线，操作完成后删除一级系统的板坯跟踪信息。需要上线的板坯，则接收二级系统的上线指令，生产板坯跟踪模型依据现有信号进行跟踪定位。

（2）辊道变频控制。连铸输出二辊道和横移车车上辊道由现在的MCC控制改为变频器控制，用来实现辊道的调速，精确定位板坯定位和板坯在横移台车上的“摆钢”功能。

（3）横移台车控制功能。横移台车需要接收三个铸流的板坯，接钢指令由辊道板坯状态决定接钢顺序；两车均接到板坯后向加热炉的出钢顺序由加热炉的出钢顺序即加热炉的装钢需求进行手动预选择。

车行走：横移台车车体行走根据需求，通过激光测距仪检测，实现板坯定位传感器用激光测距仪取缔以前使用的接近开关，使得位置信息更精确，自动定位到目标位置（接钢、装钢、维修等），简化手动操作流程。

车上辊道：板坯自动定位到铸流的第五个跟踪区域（横移台车车上辊道），此时，如无加热炉装钢请求信号则在接收板坯位置摆钢，接收请求后系统会依据加热炉的工艺需求（出钢操作室手动操作）接收哪个横移车上的板坯，车到位后运送板坯到加热炉装钢辊道。

4 二级过程控制系统设计

二级系统新增客户端，基于.net平台，采用C/S结构，利用C#语言来实现前台界面管理、辊道板坯及设备的动态跟踪和控制以及板坯上线、下线、热装及板坯库的管理，实现三级系统原移载机操作室客户端的功能。后台跟踪和控制：后台跟踪涵盖从切后辊道到横移台车的所有设备。匹配板坯上下线操作的辊道动作；三级服务器上冷坯库的信息管理。

5 HMI画面部分

新增一级系统的辊道横移台车跟踪画面，采用Wincc V6.0设计，动态跟踪板坯位置以监控设备运行状态。共涉及三个控制室，画面控制与现场设置一致，包括板坯数据管理、板坯位置信息管理、横移车送坯管理。

6 结语

板坯连铸机智能送坯系统的投入使用，使得唐钢连铸机板坯信息以及板坯传递依靠人工进行，影响生产节奏的情况彻底改善，有助于提高连铸板坯传送效率，更好地满足了快节奏的生产需求。