0 引言

　　國內許多冷床板坯跟蹤系統中，裝鋼機、出鋼機行程無法自動計算，只能手動進行裝出鋼操作，步進梁也只能在半自動狀況下運行。操作人員勞動強度大，企業生產成本高，而產品產量低。萊鋼厚板廠熱處理車間冷床自動控制系統利用數據庫技術，實現了板坯跟蹤全自動控制。本技術采用s7-400控制系統，完成生產過程控制、數據采集、工藝顯示、歷史數據存儲、故障報警及報表打印等功能。

　　1 技術原理

　　對冷床板坯信息跟蹤程序進行開發與應用，建立冷床板坯實時數據庫，記錄冷床板坯數量、規格、位置等信息;板坯被步進梁抬起前進時，板坯位置信息實時更新，根據當前裝料側和出料側板坯位置信息，計算出裝鋼機和出鋼機行程，實現自動裝出鋼、冷床鋼坯的周期運動和數據跟蹤[1]。

　　數據庫中第一個雙整型數存放數據庫當前指針，數據庫中第2個雙整型數存放當前數據庫中存放的板坯數量。每只板坯占據22個字節(176位)，共能存放最多50只板坯的信息。

　　根據指針的數據，可以計算出板坯的數量。例如指針為1824，則當前板坯數量為：(1824-64)/176=10只。

　　裝鋼時，根據數據庫中第10只板坯的后沿位置，可以計算出第11只板坯的釋放位置，這樣裝鋼機可以自動裝鋼。

　　第11只板坯裝入后，根據裝鋼完成信號，數據庫第11只板坯信息位置處依次填入板坯的長、寬、位置等信息。同時數據庫指針變為1824+176=2000，即指向了第12只板坯的起始位置，同時板坯數量更新為11。

　　當步進梁向前移動一個步距(設為500mm)，數據庫中所有板坯前沿、后沿位置信息都增加500。

　　當第1只板坯到達出鋼位時，根據它的前沿位置計算出出鋼機的出鋼行程，從而實現自動出鋼。

　　當出鋼完成后，根據出鋼完成信號，數據庫中第1只板坯的信息清零，然后將第2只板坯的信息移動到第1只板坯的信息位置處;將第2只板坯的信息清零，然后將第3只板坯的信息移動到第2只板坯的信息位置處;依此類推，直到第11只板坯的信息移動到第10只板坯的信息位置處。數據庫指針變為2000-176=1824，即指向了第11只板坯的起始位置，同時板坯數量更新為10。這樣，就實現了完整的冷床數據跟蹤過程。跟蹤數據庫結構如表1所示。

　　表1 跟蹤數據庫結構

地址	名稱	數據類型
0．0	指針	雙整
4．0	板坯數量	雙整
8．0	板坯1前沿位置	實型
12．0	板坯1距出料端位置	實型
16．0	板坯1寬度	實型
20．0	板坯1后沿位置	實型
24．0	板坯1長度	實型
28．0	板坯1手動裝鋼標志	布爾
28．1	板坯1長度超長標志	布爾
30．0	板坯2前沿位置	實型
34．0	板坯2距出料端位置	實型
38．0	板坯2寬度	實型
42．0	板坯2后沿位置	實型
46．0	板坯2長度	實型
50．0	板坯2手動裝鋼標志	布爾
50．1	板坯2長度超長標志	布爾
……	…….	……
1086．0	板坯50前沿位置	實型
1090．0	板坯50距出料端位置	實型
1094．0	板坯50寬度	實型
1098.0	板坯50后沿位置	實型
1102．0	板坯50長度	實型
1106．0	板坯50手動裝鋼標志	布爾
1106．1	板坯50長度超長標志	布爾

　　根據控制要求，經過綜合對比分析，決定選用Siemens公司S7-400 PLC控制系統,監控軟件采用SIEMENS公司的WinCC。

　　本工程自動化總體方案以“集散控制、分層結構”為主要特點，整個自動化系統可分為3層：現場檢測與終端執行;分散的數據處理、過程控制;集中操作監視(2)。

　　結合本生產線工藝布置和特點，冷床控制系統使用了3臺S7-400控制器、2臺DELL工控機，PLC配置6個ET200從站。2臺DELL工控機作為操作站，運行WinCC監控站軟件，負責維護集成歷史數據庫和提供人機接口，訪問PLC的數據。采用一臺EPSON針式打印機打印生產報表和過程數據。

　　S7-400是模塊化大型PLC系統，采用標準的以太網通信。DELL工控機采用主頻為2.5GHz的pentiumⅣCPU，512MB SDRAM 內存，80GB UltraSCSI 接口硬盤。 S7-400控制器和DELL工控機采用工業以太網通信，通信速率為10Mbps。

　　該生產線的控制以過程控制為主，兼有大量的邏輯控制。主要功能是完成控制參數的監視和調整、邏輯聯鎖、故障及報警的處理、歷史數據的采集及歷史趨勢的顯示和打印，生產報表的生成和打印等。

　　上位機的功能包括：過程監控畫面顯示、報警顯示與處理、報表打印、歷史趨勢顯示與存儲等。圍繞以上功能編制上位機軟件。

　　4 過程監控畫面

　　配備功能鍵盤，可以選擇畫面和改變設定值。

　　根據冷床功能開發設計出不同的畫面供操作者選擇，例如冷床主畫面、步進梁跟蹤畫面、冷卻水畫面、冷床監控畫面等。冷床跟蹤畫面可顯示下列數據：板坯號、批次、冷床板坯數量及板坯位置。

　　畫面中含有報警信息，所有報警均可在屏幕顯示，存儲在硬盤里，并能打印出來。大約有100條報警信息。

　　過程數量記錄(趨勢)：大約有50個過程值被記錄在測量文檔中，存儲時間為1個月。所有過程值在屏幕上顯示。

　　5 系統的安裝調試及運行改進

　　5.1 實驗室調試

　　在控制軟件及工藝畫面和報表編制完后，首先利用信號發生器對控制器I/O模板的每一通路進行檢測，看輸入、輸出是否正常，模擬現場情況測試程序，檢查程序運行是否正常。發現錯誤的地方立即進行修改，直到準確無誤為止。

　　5.2 現場調試

　　經過冷調和熱調兩個階段，使系統逐步滿足控制要求。

　　5.3 系統測試

　　(1)系統硬件測試。

　　該系統采用S7-400系統，查閱運行以來的操作值班記錄及維護記錄，得出硬件的運行率為100%，沒有出現因設備硬件而影響生產的情況。

　　(2)被控參數的測試。

　　整個生產線工藝較復雜，被控參數較多。對所有被控參數的控制精度(即設定量和實際量的差別)在不同時刻進行了測試和記錄，由測試結果可知，被控參數基本能穩定在設定值的正常波動范圍內。

　　(3)系統的報警功能。

　　當現場報警參數超限后，畫面中出現紅色報警。當參數恢復正常后，操作員按下報警確認按扭，報警消失。

　　(4)干擾性能測試。

　　當附近有大功率電機啟動及使用電焊機時，該系統的正常工作不受影響。

　　5.4 運行改進

　　進入正常生產后，根據生產中的實際情況，進一步修改、完善軟件，以最大限度滿足生產的需要。

　　6 技術創新點

　　本項目成本低，效益高，主要技術特點如下：

　　(1)建立先進先出跟蹤數據庫，利用指針實現數據庫內數據的定位、修改。

　　(2)開發出板坯信息的監控畫面，使操作工對冷床板坯信息一目了然。

　　(3)根據板坯位置信息，計算出裝鋼機和出鋼機行程,實現自動裝出鋼。

　　該系統已投入運行，在冷床正常生產時有著良好的控制效果。該項目實施后，減小了工人的勞動強度，大大增強了系統穩定性，生產節奏整體提高，增加了年產鋼量，取得了良好的經濟效益。

　　參考文獻

　　[1] 陳守仁.工程檢測技術[M].北京:中央廣播電視大學出版社,1996

　　[2] 王有銘,簏守禮,韋光.控制軋制[M].北京:冶金工業出版社,1986