热轧板坯库智能调度控制系统研究

魏斌

摘 要：热轧板坯库处于热轧板坯连铸产线和热轧薄板产线中间，急需一套自动化、信息化、智能化板坯库区控制系统，板坯库区为行车库区，板坯在包括行车、热送辊道、保温炉、过跨转运车、板坯修磨机等自动化设备上运行。建立集自动化一级、二级和信息化三级系统于一体的智能库区控制管理系统，优化板坯库物流运行效率，提高企业生产率。

关键词：智能化热轧板坯库；行车；热送辊道；保温炉；过跨转运车；板坯修磨机；自动化一级系统；自动化二级系统；信息化三级系统

中图分类号：TP29 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）12-0014-02

近年，随着国家智能制造2025战略规划的持续进行，钢铁冶金行业也在加快进行生产物流、制造产线以及生产组织的自动化，信息化，智能化技术改造，以进一步提高生产效率，降低企业运行成本。热轧板坯库处于热轧板坯连铸产線和热轧薄板产线中间，作为热轧薄板轧制的中间缓冲库，库区调度组织和库区设备作业流程复杂，现场工作环境恶劣危险，急需一套自动化、信息化、智能化板坯库区控制系统。

1 整体设计思想

板坯库区为行车库区，板坯在包括行车、热送辊道、保温炉、过跨转运车、板坯修磨机等自动化设备上运行。其智能控制系统针对库区各系统存在的一些问题，以库区各自动设备传动级和一级系统的恢复为基础，搭建起库区各设备二级智能控制系统和库区智能调度系统，从而将库区各自动设备捏合为一个整体，实现库区自动设备控制流、信息流的贯通，结合计算机网络技术，建立集自动化一级、二级和信息化三级系统于一体的智能库区控制管理系统，优化板坯库物流运行效率。

2 系统设计原则

根据无人天车库管理理念，结合目前国内先进的信息化系统的建设思路和功能实施的宝贵经验，进行本设计，原则主要体现在以下方面。

先进性：无人行车改造采用当前国内先进的硬件系统集成方案，保证在一定投资下的资源共享和动态分配，较好地满足系统在系统优化阶段对硬件系统资源的调整需求。

可靠性及稳定性：系统进行模块化设计开发而成，确保每个模块功能相对稳定和高效运行，同时保障板坯库二级控制系统与无人行车PLC系统、热送辊道PLC系统、过跨转运车PLC系统、其他地面PLC系统之间以及与库区智能调度系统、MES系统之间进行实时信息交互。

适用性：系统的设计不仅适用于板坯库的智能运行管理，而且可广泛推广应用于其他类似企业的行车库，是一套可配置、可二次开发的、可快速投入使用的高科技产品。

安全性：系统在规划过程中就强调了系统的安全性，在硬件系统设计中针对网络安全、服务器安全采用防火墙机制、杀毒软件、专用VLAN、冗余和集群等措施，保证了物流系统运行环境的安全。应用系统中充分保证了操作层用户和用户权限的有效管理和操作记录跟踪。数据层启动了数据有效性校验、数据备份和恢复机制。

可扩展性：集成的硬件环境，具有很强的可扩展性，对新扩展的硬件资源，可立即动态地分配给指定的应用系统，保障了系统的初期投资和顺利运行。应用系统的模块化设计针对客户的需求，进行模块化的功能堆叠，既强化了系统的完整性，又扩展了系统的功能。

可操作性：应用系统的界面设计简洁、统一，布局合理，用户操作方便，具有良好的人机交互性。满足用户对响应速度的操作要求。

3 系统主要功能模块

热轧板坯库库区分两跨，每跨两部行车。其中热送辊道负责将连铸成品板坯从连铸下线运送到库区或加热炉区域，返回辊道主要是将加热炉无法送到轧线的板坯送到库区，垛位是库区存放板坯的地方，每一垛包含多列，每列码放多层板坯（最多不超过20块），X1、X2垛位为人工修复板坯区域，停车位是外运板坯的入口。

板坯库无人行车及库区管理系统，分为计划层、任务层以及执行层。

计划层通过分析相应仓库的作业类型及物料作用，有计划的制定物料的仓储位置以及分配最优行车进行作业，并进行库区所有板坯自动定位及板坯信息跟踪。

任务层依据作业计划，对板坯逻辑地址向物理地址转换，将行车复杂的动作分解成容易执行的单个动作，并具体解决多部行车的避让、防撞控制。

执行层具体执行行车的单个动作，通过行车微摆动控制、加减速控制等控制实现大车、小车位置精确控制；夹具高度控制，实现无人驾驶。

3.1 板坯库智能调度系统

该系统主要负责板坯物料的跟踪调度功能，针对热轧薄板产线MES系统下发的上料计划和连铸产线的下线和直供计划，合理调度板坯物料的热坯直供、入库、码放和出库业务，以实现库区全自动运行为目标，搭建起热轧板坯中间库的新的管理平台，优化各设备资源的协同联动，进一步提高热轧板坯中间库的生产物流效率。板坯库库图如图1所示。

3.2 板坯库智能执行系统

该系统主要负责执行库区智能调度系统下发的作业计划的执行，包括控制命令的发送；合理分配各设备执行作业计划的时机；提供算法，协调各设备运行等。以实现库区全自动运行为目标，构建起热轧板坯中间库各设备运行的协调联动控制平台。热轧板坯库智能执行系统示意图如图2所示。

4 应用前景

该系统应用前景广阔，该系统位模块化系统，系统功能可实现拆分、组合和扩展，可广泛应用于各种行车库，如坯料库、钢卷库、集装箱码头、散料堆场等，结合库区其他自动化设备，实现行车库物流管理无人化、自动化、信息化、智能化，可为企业生产组织效率的提高提供极大的助力。