杜平1，胡贤磊1，李勇1，赵忠1，刘相华，，王建平2
(1．东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳110004；2．唐山钢铁集团公司，河北唐山063016)
摘要：介绍了唐山钢铁集团公司3500mm中厚板轧机采用的自主开发的二级计算机控制系统，其中的轧制过程轧件跟踪系统可根据检测仪表信号和控制信号对轧件进行跟踪，设有独立的Oracle跟踪用数据库以记录轧件信息，并通过人机界面对跟踪信息进行显示和跟踪修正，实现了轧制过程的自动跟踪。
关键词：中厚板轧机；过程跟踪；跟踪显示；跟踪修正
中图分类号；TG335．55 文献标识码：A 文章编号：1003-9996(2007)05-0046-04
Application of Plate Tracking in Rolling Process of Tanggang 3500mm Plate Mill
DU Ping1,HU Xian-lei1,LI Yong1,ZHAO Zhong1,LIU Xiang-hua1，WANG Jian-ping2
(1．The State Key Laboratory of Rolling &Automation，Northeastern University，Shenyang 110004，China；2．Tangshan Iron＆Steel Group Co．，Ltd．，Tangshan 063016，China)
Abstract：Two-level computer control system is used on the new 3500mm Tanggang plate mill，including plate tracking function．The plates are tracked on line with measuring signal and controlling signal．Oracle database used solely as process racking is built up．The plate information is recorded and the plate tracking information is displayed and corrected through HMI．Automatic tracking is realized through rolling process，and the other process control function and manufacturing execution system are also guaranteed．
Key words：plate mill；plate tracking；tracking display；tracking correction
1 前言
以利用数学模型计算轧制规程和全自动轧钢控制为核心的多级计算机控制系统是目前国内多数中厚板厂期望实现的目标。其中轧制过程跟踪系统是全自动轧钢的前提，根据跟踪信息可触发相应的过程计算程序、操作数据库、调用模型计算和产生控制信息，并为操作人员显示轧件位置、状态和轧制工艺等信息[1-6]。
唐山钢铁集团公司3500mm中厚板生产线主要设备实现了国产化，是完全依靠国内技术力量新建的中厚板生产线。其二级计算机控制系统中的过程控制实现了在线轧件的自动跟踪，保证了轧制规程的自动计算、调用和在线修正，并为MES(Manufacturing Executive System)的投入提供了可靠的数据来源。
2跟踪控制系统及工艺流程
2．1跟踪计算机控制系统
唐钢3500mm中厚板生产线主要设备布置见图1。全线设有24个热金属检测器和12个红外测温仪，用于轧件运动过程的位置检测。该生产线计算机控制系统分为2级：基础自动化级采用西门子SIMATIC TDC和S7～400PLC，过程控制级采用HP公司的Pro Liant ML570 G2。基础自动化级向过程控制级实时发送现场检测仪
表的数据及执行过程控制级的轧制规程，过程控制级负责轧线轧件的跟踪，轧制规程的制定、优化和自适应。过程机采用Microsoft Visual C++6．0编程软件，相对应的数据库为Microsoft SQL Server 2000模型计算数据库和Oracle跟踪数据库。过程跟踪采用了独立的数据库，以避免与模型数据库冲突，更有利于过程跟踪和MES系统的数据调用。
2．2 中厚板轧制工艺流程
连铸坯送入加热炉加热，加热到指定温度后出炉，经过高压水除鳞，再运输到粗轧区进行首阶段轧制，轧制到中间待温厚度时，运输到相应的待温区进行摆动待温，空冷到第2阶段开轧温度后，运送到精轧区进行第2阶段轧制，轧制终了运送到控冷区，按照目标温度对轧后钢板进行冷却，然后进入矫直机矫直，消除其残余应变[1,3]。
3 跟踪实现
3．1 区域划分
为实现对生产线上的轧件进行跟踪，将轧区按工艺和控制的需求从称重操作台到冷床前划分为4个大区域：加热炉区、轧制区、控冷区和矫直区，见图1。其中轧制区又分为5个小区，见表l。整个跟踪程序基于消息触发机制，每个区域对应一个数据库跟踪列表和一个内存队列，轧件在生产线上移动，触发检测仪表，检测仪表的信号触发跟踪程序。由加热炉区过程机、轧制区过程机和控冷区过程机根据触发信号进行跟踪数据库(Oracle数据库)的操作，同时由轧机过程机进行轧制区内存队列的写入和删除。
针对唐钢3500mm中厚板生产线的实际情况，分成双机架跟踪和单机架跟踪两种情况，当粗轧机和精轧机同时投入时采用双机架跟踪，只投入精轧机时采用单机架跟踪，单双机架的选择在HMI上进行。双机架跟踪时，整个轧制区分成表1所示的5个跟踪区域；单机架跟踪时，整个轧制区分成精轧前待轧、精轧在轧和精轧后3个跟踪区域。
3．2跟踪实现
在每一个区域，当钢板头部进入该区域或者钢板尾部离开该区域时，触发检测仪表(热检、测温仪等)，基础自动化采集检测仪表信号，通过通信接口传送给过程机，过程机根据检测信号向跟踪列表中添加或删除记录。同时更新内存队列和HMI，进行轧制规程计算、修正和显示，整个跟踪过程如图2所示。
3．2．1粗轧前跟踪
出炉操作员触发HMI出炉动作，钢坯出炉，出炉信号触发跟踪程序，向跟踪数据库的粗轧前列表(BEFORE—ROUGH—MILL)写入记录，包括板坯号、ID号、炉号、操作时间等。如果钢坯出炉触发信号错误，可以在加热炉区出炉HMI上进
行出炉修正，从粗轧前列表中删除错误的数据记录。如果出炉的钢坯由于温度、板坯质量等原因需要回炉，则触发回炉信号，相应ID号的钢坯从粗轧前列表中删除。每一个触发动作完成后，向HMI发送界面更新信号，及时更新界面显示。对应于粗轧前列表，在过程机中开辟对应的内存单元，存储粗轧前待轧板坯的信息，同时根据粗轧前待轧队列的第1块板坯的ID号从跟踪数据库查找其PDI数据，利用数据库中PDI数据和板坯信息进行轧制规程预计算，把计算结果存储在内存中，PDI数据相同的同一批轧件的轧制规程相同，并且保证在粗轧机和精轧机内没有轧件的前提下，根据规程发送触发信号向粗轧和精轧HMI发送轧制规程数据。
3．2．2粗轧跟踪
粗轧咬钢信号作为粗轧开轧触发，开轧后将粗轧前列表的第1条记录写入精轧在轧列表(ROUGH—MILL)，同时将内存中粗轧待轧队列中的第1块板坯移到粗轧在轧的内存队列，更新粗轧待轧队列的板坯信息。同时，发送粗轧前列表和粗轧列表更新代码给HMI，HMI及时更新界面显示信息。如果粗轧开轧信号有误，操作员可以根据粗轧HMI上的误粗轧开轧按扭进行跟踪修正，将粗轧在轧列表中的记录写入粗轧前待轧列表中，并删除粗轧在轧列表中记录，更新内存中粗轧在轧队列和粗轧前待轧队列。若由于粗轧钢坯轧废，要从粗轧在SLN表和内存队列中将轧废钢坯删除，操作员可根据粗轧HMI上的粗轧轧废删除按扭，将轧废钢坯删除，删除后返回钢坯的D号，自动记录删除钢坯的信息。在数据库操作完成后，HMI收到界面更新代码后更新显示信息。
3．2．3精轧前跟踪
粗轧抛钢信号作为粗轧终轧触发，粗轧终轧后将粗轧在轧列表的记录写入精轧待轧列表(ROUGH—FINISH—MILL)尾部，删除粗轧在轧列表中的记录，同时将内存中粗轧在轧队列中的在轧信息写入内存中精轧前队列尾部，删除内存中粗轧在轧队列中的在轧信息。终轧结束后将粗轧过程中的信息和轧后轧件信息写入数据库，作为轧件的跟踪信息。如果粗轧终轧信号有误，误将粗轧在轧钢板的信息删除，写入到精轧前队列中，操作员可以根据HMI上的误粗轧终轧按扭进行跟踪修正，将精轧待轧列表最后一块钢板的记录写回到粗轧在轧列表，并删除精轧待轧列表最后一块钢板的记录。同时更新内存中的精轧前待轧队列和粗轧在轧队列。数据库列表和内存队列更新完成后，发送粗轧在轧列表和精轧前列表更新代码给HMI，更新HMI显示信息。
3．2．4精轧跟踪
精轧咬钢信号稳定可靠，可作为精轧开轧触发，精轧开轧后将精轧前列表的第1条记录写入精轧在轧列表(FINISH—MILL)，同时将内存中精轧前待轧队列中的第1块板坯信息移到精轧在轧的内存队列，更新精轧待轧队列的板坯信息。操作员可以根据精轧HMI上的误精轧开轧按扭对数据库精轧在轧列表、精轧前待轧列表内存中精轧在轧队列和精轧前待轧队列进行修正。当钢板在四辊精轧机内轧废时，要从精轧在轧列表和内存队列中将轧废钢板删除，操作员根据粗轧MI上的粗轧轧废删除按扭，将轧废钢板删除，返回删除钢板的ID号，自动记录删除钢板的信息。在数据库操作完成后，HMI收到界面更新代码后更新显示信息，继续进行下一块钢板的跟踪。
3．2．5精轧后跟踪
当精轧末道次轧制时，将精轧在轧列表的信息写入粗轧后列表(AFTER—FINISH—MILL)尾部，更新内存中的精轧机轧后内存队列，以方便控制冷却跟踪系统提前读取Oracle跟踪数据库中的记录信息，进行控冷模型的计算。精轧机抛钢后删除精轧在轧队列，同时将内存中精轧在轧队列中在轧信息删除，向Oracle跟踪用数据库中增加该钢板精轧轧制过程的信息。轧制到最后三道次时，过程机根据实际测量的数据进行道次修正自学习。如果精轧结束信号有误，将精轧后列表最后一块钢板的记录写回到精轧在轧列表，删除精轧后列表最后一块钢板的记录。同时更新内存中精轧后的队列和精轧在轧队列。若由于精轧钢坯轧废，要从轧制队列中将轧废钢板删除，可在精轧HMI上设置精轧轧废删除按扭，删除后返回钢坯的ID号。记录删除信息。任何对Oracle跟踪数据库的操作后，过程机都要及时发送相应跟踪列表的更新代码，用于HMI显示信息的更新。
若精轧后钢板跟踪正常，则由轧区过程机写入记录，控冷过程机操作完成后删除；若出现跟踪异常，两者都可以进行删除操作，同时相互发送更新代码，进行内存队列和HMI界面显示信息更新。轧区跟踪结束后，与控冷区进行跟踪交接，后续跟踪由控冷区和矫直区过程机完成。
4结语
唐钢中厚板厂3500mm轧机的过程跟踪系统于2007年3月投入运行，经过3个月的现场应用表明，系统稳定，轧线上的轧件跟踪准确，跟踪信息能在HMI上显示，能对实际轧制过程中的轧件位置、工艺参数和控制轧制数据等信息进行记录、归档。操作员可以根据跟踪信息实时了解轧线上的轧制情况，可以通过跟踪系统查询轧件的数据信息。轧制过程跟踪的稳定运行为生产线全自动轧钢和轧制规程自动调用提供了保证，并可为制造执行系统(MES)的投入提供可靠的数据源。
参考文献：
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