异形坯连铸机中智能钢坯计数法的应用

蔡 森，崔大成，蔡 悝

1 前言

目前，连铸机钢坯管理采用人工计量钢坯支数的方法，现有的技术手段存在计量误差，导致钢坯支数计量不准确的情况时有发生，难以满足炼钢厂对成本核算的要求。

通过新型连铸机智能钢坯计数法的应用，配以功能强大的数据采集和处理软件，满足准确计量钢坯支数和炼钢厂对炼钢成本核算的要求，同时减少工作人员的劳动强度和人工计算产生的误差，做到钢坯准确计数。通过对连铸机钢坯自动在线计数，准确快速地获得连铸机实时生产绩效数据［1］。

2 智能钢坯计数系统配置

2.1 硬件部分

硬件包括西门子可编程序控制器PLC、输出区辊道、限位开关和上位机部分，PLC之间通过以太网实现通讯。

2.2 软件部分

软件采用模块化编程，主要包括数据采集器、数据处理器、SQL数据库、操作员界面等模块。PLC负责采集称重数据及数据规范化预处理，数据处理器对数据进行目标处理，SQL数据库进行数据存储和共享处理，只允许授权用户的特定访问与修改，提高数据安全性，最后由操作员界面提供数据查询及报表打印服务。

3 智能钢坯计数的实现

3.1 智能钢坯计数的原理

山钢股份莱芜分公司型钢1#连铸机为1机3流配置，每个流的最后一组辊道上安装两个接近开关，采用双限位开关并联方式采集钢坯支数信号，通过电缆与PLC连接，用于检测是否有钢坯停在这组辊道上。每当钢坯接近开关产生一次信号，触发PLC系统进行一次计数累加器累加。

通过累加器将钢坯支数累加一次，写入数据库的单支钢坯表单中，生成单支铸坯数据，给钢坯管理操作人员显示单支钢坯数据。以此类推，可以得到整个炉次和班次钢坯计数的精确计量，实现钢坯管理自动化、智能化，以提高炼钢厂准确判定钢坯支数计量的目标［2］。

通过两个信号源对钢坯计数进行计量，防止某一信号误发影响钢坯计数准确，提高了计量控制的可靠性和稳定性，减少了生产成本和人员的劳动强度，实现智能钢坯计数，钢坯计数流程如图1所示。

图1 钢坯计数功能流程

3.2 智能钢坯计数的系统设置

系统设有PLC匹配的上位机，通过PLC的控制，在操作室内的上位机显示系统设置“监控操作画面”，可以显示实时钢坯支数报表。点开“操作运行界面图”，设置“开浇”“去坯头”“正常切”“去坯尾”“式样切”“接近开关正常”“加 1”“减 1”“清零”9个按钮。设置“每个班次、流次设定值”的输入区域和“累计每班次、每流次总支数”的显示区域。“开浇”“正常切”的信号与“接近开关正常”计数程序进行连锁，当每个信号同时具备条件时才开始计数，整个浇次完成后计数才能结束并清零。

3.3 智能钢坯计数的控制原理

在工作开始前，操作工根据生产实际，在上位画面上确定班次、流次计数值是否为零，每个计数所需信号是否正常。开浇之后，PLC采集到钢坯到达输出区辊道接近开关信号后，对钢坯支数进行累加，并显示钢坯总支数。以此类推，可以得到整个炉次和班次钢坯计数的精确计量［3］，如图2所示。

服务器中包括数据处理软件、数据库软件、信息发布与数据纠错软件，负责对数据进行目标处理并进行数据存储和共享处理，只允许授权用户的特定访问与修改，提高数据安全性；提供数据查询及报表打印服务。

3.4 智能钢坯计数的报表生成

以预设的生产班次时间为参照，累计每班、每流的钢坯生产支数，并对每班、每流的铸坯支数进行累计，生成生产报表。表格用来显示系统设备的运行状态，可显示出PLC的流号和当前工作状态。用一个小色块表示，绿色表示正常，红色表示异常。表格显示包括每一流的单支钢坯和本班次累计支数。表格中的每一行都对应一个铸流，每一列对应显示各铸流的同一项支数参数，该属性值可以在系统维护模块中修改。每列显示的内容包括各个铸流的单支支数、本流累计支数、本班累计支数等，具体数值的数据格式根据属性设置显示。

另外，各显示值可以根据用户需要进行分类查询，包括本班数据显示和上班数据显示。所有查询的结果显示值均为前面的所有项，同时在正确进行身份验证后，用户以不同权限进行数据修正。

3.5 强大的图形软件功能

该系统采用WinCC图形软件，具有良好的人机交互界面，功能完备，其软件实现的主要功能有：1）自、手动功能。在自动状态下，钢坯计数系统自动计数无需人工操作。在手动状态时，操作人员可在上位机上手动输入钢坯支数，进行钢坯支数统计。2）以预设的生产班次时间为参照，累计每班、每流的钢坯生产支数，并对每班、每流的铸坯支数进行累计，生成生产报表。3）上位机可以实时显示钢坯支数的计数状态与相应参数，如累计每班次、每流次总支数等。4）钢坯支数报表可有选择地存盘，方便实用。5）可查询生产记录，可查询累计每班次、每流次总支数等信息。

3.6 智能钢坯计数的故障分析

生产中每个铸流计数出现故障时，在WinCC画面弹出报警信息。每班次都要求形成一个日志文件报警，记录内容包括故障流号、故障时间和错误值，以便故障分析。当整个浇次完成后计数才能结束。按“计数结束”后，才可以“清零”操作。

4 结语

异形坯连铸机智能钢坯计数的实现，以较少的投资额和改进时间，使钢坯支数计数数据更为准确，钢坯计数准确率达到99.7%，为炼钢厂提供及时、准确、全面的生产数据，实现钢坯管理自动化、智能化，达到准确判定钢坯支数计量的目标。该智能钢坯计数技术运行安全稳定可靠，减少了人工计数的误差率，提高了生产管理水平和成本核算的精确性。

参考文献：

［1］吕晓茜，江楠，鲍红宾，等．“一机多能”化理念在莱钢板坯连铸机的设计与应用［J］．山西冶金，2012（4）：15-18.

［2］ 毛汉平，纪扬.莱钢4#矩形坯连铸机过程控制系统［J］.冶金自动化，2000（3）：23-26.

［3］ 王建军，龙志坚，张宏勋，等.图像处理技术在钢坯计数中的应用［C］//张嗣瀛.1996中国控制与决策学术年会论文集.沈阳：东北大学出版社，1996：1 166-1 169.