热轧板坯跟踪与精准定位系统研发

翟秋菊

摘 要：结合现有技术积累和经验总结，深入研究热轧板坯库内设备功能和作业工艺流程。以实现热轧板坯跟踪与精准定位为目的，以升降辊道、输送辊道、吊装天车三种主要输送设备为动作跟踪对象。将热轧板坯跟踪与精准定位系统划分为三个主要功能：板坯全行程跟踪功能，板坯精准定位功能，通讯功能。用于定位板坯在成品库内的实时位置，满足热轧板坯库所有作业的跟踪需求，实现板坯在连铸、成品库、加热炉等多工艺流程中的信息统一，为板坯成品库的信息化和智能化管理提供了坚实的基础。

关键词：板坯;跟踪;精准定位

0引言

热轧板坯成品库是连接连铸和加热炉的重要纽带，也是热轧板坯入库和出库的门户。随着自动化和信息化技术在钢铁企业的应用不断深入发展，板坯成品库的现有技术也在不断提升。作为实现板坯成品库全自动的前提，热轧板坯跟踪与精准定位系统已经是整个库区不可或缺的部分。轧板坯跟踪与精准定位系统不仅能够保证板坯在输送辊道上实时跟踪，还能够保证板坯在成品库内的精准定位，是实现热轧板坯成品库信息化和智能化的基石。

1 总体思路

结合现有技术积累和经验总结，深入研究热轧板坯库内设备功能和作业工艺流程，以实现热轧板坯跟踪与精准定位为目的，以升降辊道、输送辊道、吊装天车三种主要输送设备为动作跟踪对象，将热轧板坯跟踪与精准定位系统划分为三个主要功能：板坯全行程跟踪功能，板坯精准定位功能，通讯功能，用于定位板坯在成品库内的实时位置，满足热轧板坯库所有作业的跟踪需求，实现板坯在连铸、成品库、加热炉等多工艺流程中的信息统一，为板坯成品库的信息化和智能化管理提供了坚实的基础。

2 系统构成

为了实现板坯跟踪和精准定位，提高热轧库区管理和调度的整体质量，根据现场实际情况，按照安全第一、保证效率的方针，将系统分为L1和L2两层，其中L1包括两套PLC，采用西门子S7-300架构。L2采用C#语言编程，Oracle数据库存储数据。L1和L2之间通讯采用TCP/IP协议，两套PLC之间采用无线网络通讯。整个系统均采用模块化编程，将整个程序分为若干个功能块。系统构成如图1所示。

3板坯全行程跟踪

热轧板坯库内的板坯全行程跟踪是对板坯在热轧库区内的全方位跟踪，功能聚焦点在板坯所处区域和位置。

板坯跟踪范围为连铸出口升降辊道、板坯热送辊道、板坯称重辊道、保温炉区域、板坯修磨区域、板坯合格品区域、修磨机、待手修区、外采板坯码放区、无计划区等，包括了从连铸出口到加热炉入口的所有区域。

板坯跟踪的实现首先考虑板坯数据存储，将数据区分为三部分，分别为：原始数据区、跟踪数据区、备份数据区，如表1所示。原始数据区用于存储所有连铸产出的热板坯和存储在热轧板坯库内的热板坯基础原始数据，包括：ID、板坯号、材质、板坯尺寸、生产日期等内容;跟踪数据区用于存储辊道上、天车上和板坯库内所有板坯的跟踪信息，包括：板坯号、板坯当前位置、板坯当前状态、板坯头部位置等内容;备份数据区用于存储7天以内的出库板坯数据，用于板坯回退和信息回溯功能。

板坯全行程跟踪是板坯在热轧库内的宏跟踪，功能实现基础依靠板坯精准定位功能，跟踪数据由PLC内的板坯精准定位程序提供。

4板坯精准定位

板坯精准定位是板坯全行程跟踪的基础，更是热轧板坯成品库实现全自动控制的重要手段。在板坯成品库全自动控制中，板坯定位、天车定位、辊道定位、跺位占用信息、板坯码放状态等都离不开板坯精准定位技术的使用。板坯精准定位功能的高低直接影响着板坯成品库自动化水平的高低。

板坯精准定位的工作对象是指板坯在库房内由天车或辊道动作所引起的一系列位置和状态变化，此种变化由天车PLC或辊道PLC负责记录分析。其目的是通过确定板坯在库房内具体位置和状态决定是否启动相关的功能程序，对跟踪的板坯准确地进行各种控制、数据采样、操作指导并将其跟踪信息发送至板坯全行程跟踪功能中以实现板坯的全行程可视化跟踪管理。当板坯在库房内或辊道上的实际位置与PLC系统中计算位置不一致时，板坯精准定位系统自动修正，从而防止放歪、放空等事故的发生，满足安全生产的要求。精准定位由PLC完成，毫秒级的循环周期保证了跟踪的实时性和准确性。精准定位和设备控制是互为犄角的关系，两者同时工作，前者为后者提供板坯位置信息，后者为前者提供动作和状态依据。

根据运输板坯的设备不同，板坯精准定位分为两部分，即天车吊运板坯精准定位和辊道输送板坯精准定位。

4.1天车吊运板坯精准定位

在整个板坯吊运过程中，板坯精准定位实时监控天车的大车位置、小车位置、主钩高度、板坯宽度、负载状态，依据内部逻辑综合判断天车动作所在过程;实时记录板坯取、放跺位信息;实时记录板坯信息等。汇总所有信息形成以时间为X轴，空间为Y轴，板坯信息为Z轴的精准定位信息。将精准定位信息通讯至板坯全行程跟踪功能，为板坯全行程跟踪提供详实可靠的数据。

由于板坯多层码放，会造成Z轴方向的累积误差，因此设置板坯高度激光校正功能，当板坯的计算高度与实际检测高度偏差值大于预设值时，系统自动修正偏差预设参数。系统实时采集偏差预设参数，通过长时间运行形成专家库，逐步提高板坯吊运高度设定精准度。

4.2辊道输送板坯精准定位

辊道定位跟踪主要采用的方式是当板坯头部到达首个热金属检测器（HMD）时开始跟踪，当前段辊道的编码器开始计数，直至板坯进入下一组辊道，当前段辊道的编码器清零并将终止距离值赋值给下一组辊道的编码器作为起始值，依次类推，直至板坯移除辊道。在不同辊道之间安装有热金属检测器（HMD），用于校正编码器数值，防止因板坯打滑而出现的计数误差。系统还会实时监视热金属检测器（HMD），当发现热金属检测器（HMD）损坏后，會发出报警。

5通讯功能

热轧板坯跟踪与精准定位系统与天车控制系统、辊道控制系统和库区管理系统均有通讯接口，传输数据包括天车传感器信息、天车动作状态信息、天车控制命令信息、辊道传感器信息、辊道动作状态信息、辊道控制命令信息、库区跺位信息、库区板坯初始信息等内容。

6结语

热轧板坯跟踪与精准定位系统的研发，实现了热轧板坯在热轧成品库内的实时跟踪和精准定位，实现了板坯在连铸、成品库、加热炉等多工艺流程中的信息统一，为板坯成品库的信息化和智能化管理提供了坚实的基础。