第一節(jié)軋制過程的自動跟蹤

第八章軋制過程計算機控制的應(yīng)用

2023/2/61第一節(jié)軋制過程的自動跟蹤軋件跟蹤是軋制過程中計算機控制系統(tǒng)的主要功能之一。在軋制生產(chǎn)過程中，同一時刻往往有多根軋件在生產(chǎn)線的不同工序中進(jìn)行加工處理，而每根軋件的原始條件(如鋼種、坯料尺寸等)、加工狀況(如加熱溫度、軋件速度、張力以及半成品尺寸等）又各不相同。2023/2/62

例如熱連軋過程生產(chǎn)線較長，在生產(chǎn)線上，加熱爐區(qū)、粗軋區(qū)以及精軋區(qū)和卷取區(qū)各有一塊鋼在加工，而各個區(qū)段對軋件的要求也不相同。為了對整個軋制生產(chǎn)過程進(jìn)行自動控制，必須嚴(yán)格區(qū)別每根軋件的不向情況，針對它們在生產(chǎn)線上當(dāng)時所處的加工環(huán)節(jié)和狀況，及時地進(jìn)行相應(yīng)的自動控制。因此，必須對軋件進(jìn)行跟蹤。2023/2/63計算機控制系統(tǒng)的跟蹤功能是通過軋件跟蹤等一系列程序，根據(jù)生產(chǎn)線上各個區(qū)段的檢測器(冷鋼區(qū)段為冷金屬檢測器CMD，熱鋼區(qū)段為熱金屬檢測器HMD)和負(fù)荷繼電器LR等的狀態(tài)，不斷地更新各個區(qū)段跟蹤指示字的內(nèi)容來實現(xiàn)的。隨著軋件在生產(chǎn)線上的移動，計算機根據(jù)各區(qū)段跟蹤指示字的內(nèi)容判斷每根軋件的實際位置，針對軋制生產(chǎn)中的原始數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)和具體要求等分別進(jìn)行自動控制。所以，本章以具有典型意義的熱連軋為例，研究軋制生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)區(qū)、數(shù)據(jù)流動以及軋件跟蹤的基本方法。2023/2/64（一）軋制生產(chǎn)線上的數(shù)據(jù)區(qū)及數(shù)據(jù)流動現(xiàn)以某廠1700mm帶鋼熱連軋計算機控制系統(tǒng)為例來說明此間題。在熱連軋生產(chǎn)線上，同一時刻約有許多塊鋼存在，有的在加熱爐入口的上料輥道和入爐輥道上、加熱爐中、加熱爐出口輥道上，有的在粗軋機組中、精軋機組中和卷取機組中，它們在各個工序中的參數(shù)各不相同，因此，對熱連軋機的控制作用也各不相同。2023/2/65為了對生產(chǎn)線上的各種設(shè)備進(jìn)行自動控制，必須掌握每塊鋼在各個區(qū)段中的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)流動情況。根據(jù)生產(chǎn)工序要求的不同，現(xiàn)將數(shù)據(jù)區(qū)分為：原始數(shù)據(jù)區(qū)(IDA)、鋼坯數(shù)據(jù)區(qū)(SDA)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)(PDA)、鋼卷數(shù)據(jù)區(qū)(CDA)、運輸鏈數(shù)據(jù)區(qū)(CVDA)以及其他數(shù)據(jù)區(qū)。2023/2/66

(一)原始數(shù)據(jù)區(qū)

原始數(shù)據(jù)區(qū)IDA(InitialDataArea)存貯板坯和軋制計劃的原始數(shù)據(jù)。每根軋件都有自已的原始數(shù)據(jù)，例如鋼號、材質(zhì)、鋼坯尺寸、成品尺寸和質(zhì)量要求等。它們是設(shè)定計算和自動控制的必要參數(shù)。原始數(shù)據(jù)是以數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式構(gòu)成，它分為鋼坯數(shù)據(jù)和鋼批數(shù)據(jù)。鋼坯數(shù)據(jù)是指一塊鋼坯的有關(guān)數(shù)據(jù)，而鋼批數(shù)據(jù)則是指若干塊材質(zhì)和尺寸等要求相接近的副坯組構(gòu)成的一批數(shù)據(jù)。

2023/2/67在鋼坯投入生產(chǎn)之前，計算機操作人員將上述數(shù)據(jù)通過鍵盤輸入到磁盤中存貯。當(dāng)一塊鋼的原始數(shù)據(jù)被輸入列計算機的IDA數(shù)據(jù)區(qū)之后。這塊鋼坯就可以從板坯庫中拿出來投入生產(chǎn)。當(dāng)這一塊鋼坯被吊到上料輥道上，并在輥道上進(jìn)到指定輥道時，其數(shù)據(jù)一直留在IDA數(shù)據(jù)區(qū)中。若鋼坯已移到指定輥道上，上料操作臺的操作員用肉眼可以看到寫在這塊鋼上的號碼。此時操作室內(nèi)的CRT上也顯示出這塊鋼坯的IDA數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)，操作人員將寫在鋼坯上的號碼與CRT上顯示出來的號碼進(jìn)行校對(稱為識別)。2023/2/68當(dāng)這兩個號碼無誤時，操作人員便按一下識別按鈕，計算機就將IDA中屬于該塊鋼坯的原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到鋼坯數(shù)據(jù)(SDA)中，IDA數(shù)據(jù)區(qū)的結(jié)束使用時間就是SDA數(shù)據(jù)區(qū)的開始使用時間．移動數(shù)據(jù)是以識別按鈕的按下開始的。同時該塊鋼坯原來在IDA中所占據(jù)位置就騰了出來，供后面裝入的新原始數(shù)據(jù)使用。

IDA數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)是軋鋼生產(chǎn)中極為重要的參數(shù)，隨著軋件沿軋制線的流動，此數(shù)據(jù)應(yīng)按每塊每批的內(nèi)容無誤地一直往下面的數(shù)據(jù)區(qū)傳遞，直到鋼卷加工完畢為止。2023/2/69(二)鋼坯數(shù)據(jù)區(qū)

鋼坯數(shù)據(jù)區(qū)，也稱板坯數(shù)據(jù)區(qū)SDA(SlabDataArea)。SDA存貯已經(jīng)完成“板坯核對處理”和仍舊在加熱爐里的板坯數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)是進(jìn)行加熱爐順序控制、加熱爐溫度控制、輪制節(jié)奏控制所需要的。一塊鋼坯在SDA數(shù)據(jù)區(qū)中的內(nèi)容基本上包括三個部分：一是鋼坯數(shù)據(jù)，二是鋼批數(shù)據(jù)，此兩部分構(gòu)成這塊鋼坯在SDA中的原始數(shù)據(jù)；除了這些原始數(shù)據(jù)之外，隨著鋼壞沿生產(chǎn)線前進(jìn)，又要加進(jìn)對這塊鋼坯進(jìn)行控制用的各種必要的參數(shù)，這是SDA中的第三部分?jǐn)?shù)據(jù)。2023/2/610例如，在上料輥道上對鋼坯進(jìn)行識別時，對該鋼坯要進(jìn)行稱重，于是實際稱重值就進(jìn)入了SDA數(shù)據(jù)區(qū)。新加進(jìn)SDA中的數(shù)據(jù)還有鋼坯在入爐輥道上定位的設(shè)定計算值、裝爐時間、設(shè)定出爐時間、出爐溫度。在加熱期間計算出的軋制時間和軋制間隔時間等，也都要送入SDA數(shù)據(jù)區(qū)中。當(dāng)要對入爐輥道、加熱燃燒和軋制節(jié)奏進(jìn)行控制時，就可以從SDA數(shù)據(jù)區(qū)中取用必需的有關(guān)參數(shù)。SDA數(shù)據(jù)區(qū)的結(jié)構(gòu)形式如圖8—1所示。鋼坯從加熱爐中抽出時，此鋼坯的數(shù)據(jù)便由SDA數(shù)據(jù)區(qū)轉(zhuǎn)到PDA數(shù)據(jù)區(qū)中。

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生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)PDA(ProductionDataArea)存儲一塊板坯從加熱爐抽出以后，直到鋼卷從卷取機上卸下(翻卷)為止的生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)。PDA中的數(shù)據(jù)除一部分來源于SDA以外，大部分來源于粗軋、精軋、卷取幾個生產(chǎn)工序，包括設(shè)定計算數(shù)據(jù)、實際測量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)。當(dāng)鋼坯從爐內(nèi)抽出時，其數(shù)據(jù)就從SDA數(shù)據(jù)區(qū)轉(zhuǎn)移到PDA數(shù)據(jù)區(qū)中。考慮到從抽鋼至翻卷為止，在整個軋制線上只能同時容納8塊鋼，故PDA數(shù)據(jù)區(qū)設(shè)計成可容納8塊鋼的數(shù)據(jù)，每塊鋼的數(shù)據(jù)占用存貯器若干字。(三)生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)

2023/2/612由于PDA數(shù)據(jù)涉及到粗軋至精軋整個軋制過程，數(shù)據(jù)比較多，所以將PDA數(shù)據(jù)又分為粗軋PDA數(shù)據(jù)區(qū)和精軋PDA數(shù)據(jù)區(qū)。當(dāng)鋼坯未到達(dá)R4之前，它所用的PDA數(shù)據(jù)區(qū)叫做粗軋生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)，簡稱為粗軋PDA。而當(dāng)鋼坯己到R4軋機或已過R4之后，它所用的PDA數(shù)據(jù)區(qū)叫做精軋生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)，簡稱為精軋PDA。實際上精軋PDA就是粗軋PDA的名稱改變。2023/2/613當(dāng)鋼坯從加熱爐抽出后，這塊鋼坯原先在SDA數(shù)據(jù)區(qū)中的部分?jǐn)?shù)據(jù)使被移送到PDA中，這一部分稱為原始數(shù)據(jù)。另外，當(dāng)軋件沿軋制生產(chǎn)線前進(jìn)時．各檢測器動作的時刻都應(yīng)記錄下來，并記入PDA中，這部分?jǐn)?shù)據(jù)粗軋和精禮都要用到，所以叫做粗精軋共同數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)和粗軋精軋共同數(shù)據(jù)對粗軋PDA和精軋PDA都是共有的。當(dāng)鋼坯已到達(dá)R4之后．粗軋PDA改名為精軋PDA時，這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)要原封不動地轉(zhuǎn)移到精軋PDA中。2023/2/614

粗軋生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)PDA中除有上述兩部分?jǐn)?shù)據(jù)外，它主要用來存放粗軋機軋制過程中的各種參數(shù)。當(dāng)鋼坯從加熱爐中抽出后，必須按粗軋模型進(jìn)行計算，計算出粗軋各架軋機軋輥的開口度和各立輥開口度的設(shè)定值。當(dāng)軋件沿粗軋生產(chǎn)線前進(jìn)時，在粗軋機上采樣得到的各種實測值，這些設(shè)定值和實測值也都要放到粗軋PDA中，并用這些數(shù)據(jù)來對粗軋機進(jìn)行控制。2023/2/615精軋生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)PDA主要用來存放精軋機和卷取機的各種參數(shù)。當(dāng)一塊鋼坯已到達(dá)R4時，原來的粗軋生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)PDA就改名為精軋生產(chǎn)數(shù)據(jù)區(qū)PDA，其中的原始數(shù)據(jù)和粗精軋共同數(shù)據(jù)仍應(yīng)保留下來繼續(xù)使用。精軋和卷取模型設(shè)定計算的新結(jié)果存放在精軋的PDA中。此外，當(dāng)帶鋼經(jīng)過精軋到達(dá)卷取機時所實測的精軋和卷取機數(shù)據(jù)，也要存放到精軋PDA的數(shù)據(jù)區(qū)中，并用這些數(shù)據(jù)對精軋機和卷取機進(jìn)行控制。當(dāng)帶鋼已被卷完并翻卷時，該鋼卷的數(shù)據(jù)便從精軋PDA數(shù)據(jù)區(qū)中分別送到運輸鏈數(shù)據(jù)區(qū)CVDA中去，而精軋PDA數(shù)據(jù)區(qū)的位置就讓出來給下根帶鋼使用。2023/2/616(四)運輸鏈數(shù)據(jù)區(qū)

運輸鏈數(shù)據(jù)區(qū)CVDA(ConVeyerDataArea)用來存貯已經(jīng)在運輸鏈上的鋼卷數(shù)據(jù)。其中包括從精軋PDA中傳下來的數(shù)據(jù)、鋼卷質(zhì)量分類結(jié)果數(shù)據(jù)、鋼卷在運輸鏈上的稱重值和對鋼卷的各種質(zhì)量檢查結(jié)果。運輸鏈數(shù)據(jù)區(qū)保存成品鋼卷數(shù)據(jù)，供鋼卷產(chǎn)品報表使用。以上4個數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)是順序關(guān)聯(lián)的。當(dāng)一個軋件沿著加熱爐入口輥道到運輸鏈分叉口流動時，該軋件的數(shù)據(jù)也相應(yīng)地按如下方式在各數(shù)據(jù)區(qū)之間流動：IDA→SDA→PDA→CVDA。當(dāng)軋件在某道工序進(jìn)行加工時，與控制這個軋件有關(guān)的數(shù)據(jù)不斷地被加進(jìn)相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)里。2023/2/617

利用數(shù)據(jù)區(qū)的指針(pointer)和數(shù)據(jù)區(qū)圖(map)，使用輪換法來管理這類數(shù)據(jù)區(qū)。以PDA為例，管理圖是PDAMAP(i)(i＝1，2，…，10)。當(dāng)PDAMAP(i)的值為TRUE時，表示PDA(i)已經(jīng)被軋件占用；當(dāng)PDAMAP(i)的值為FALSE時，表示PDA(i)是空閑的。依次查詢空閑的數(shù)據(jù)區(qū)，供“當(dāng)前”軋件使用。數(shù)據(jù)區(qū)的建立與占有、清除和釋放，由應(yīng)用程序來完成。2023/2/618二、軋件跟蹤的目的和方法從上一節(jié)所述的內(nèi)容可以知道，用計算機控制生產(chǎn)過程，其關(guān)鍵是使軋件在軋制線上移動必須與該軋件的數(shù)據(jù)流向完全一致，并能隨時存取所必需的原始數(shù)據(jù)和軋制過程中出現(xiàn)的新數(shù)據(jù)，只有這樣才能使計算機根據(jù)實際情況進(jìn)行控制。跟蹤的目的就是使計算機隨時了解軋件在輪制生產(chǎn)線上的實際位置及其控制狀況。以便計算機能在規(guī)定的時間內(nèi)啟動各有關(guān)功能程序，對指定的軋件準(zhǔn)確地進(jìn)行各種控制、數(shù)據(jù)采樣、操作指導(dǎo)等，從而防止事故的產(chǎn)生。所以，軋件的跟蹤是軋制過程計算機控制系統(tǒng)的主要功能之一。

(一)跟蹤的目的

2023/2/619以往在生產(chǎn)過程沒有計算機控制的條件下，一般是采用接近開關(guān)、接觸鏈、接觸器、變壓繼電器和光電繼電器等，作為軋件位置的檢測裝置來完成軋件沿軋制線的跟蹤。這種方法雖然在當(dāng)時的生產(chǎn)中起到一定作用，但是它遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了軋制過程計算機控制迅速發(fā)展的需要。(二)跟蹤的方法2023/2/620在現(xiàn)代化的軋鋼車間里，由于廣泛采用了計算機對軋制過程進(jìn)行控制。在硬件方面是由設(shè)置在生產(chǎn)流程線上的高精度、高靈敏度的檢測器進(jìn)行軋件位置的觀察和及時發(fā)出跟蹤信號來實現(xiàn)跟蹤的。為了正確地對軋件進(jìn)行跟蹤，必須對某跟蹤區(qū)有無軋件下一個定義。現(xiàn)規(guī)定：不論軋件在生產(chǎn)線上是正向還是反向輸送，只要軋件的頭部(即位于下游側(cè)的那一端)位于某跟蹤區(qū)內(nèi)，或軋件的頭部巳離開此跟蹤區(qū)，但軋件的其他部分仍在跟蹤區(qū)內(nèi)，則認(rèn)為該跟蹤區(qū)有軋件?，F(xiàn)結(jié)合圖8—2中的示例來進(jìn)一步說明。2023/2/6212023/2/622由于軋件頭部已在i區(qū)，如圖中的(a)，(b)，(c)，(d)所示，因此就稱i區(qū)有軋件；軋件的頭部已離開i區(qū)，但軋件其他部分仍使此跟蹤區(qū)的檢測器處于接通狀態(tài)，所以也稱該區(qū)有軋件，如圖中的(e)所示。如果軋件頭部已離開i區(qū)，而此區(qū)的跟蹤檢測器又已處于斷開狀態(tài)，如圖中的(f)，(g)，(h)所示，便認(rèn)為i區(qū)無軋件。2023/2/623

根據(jù)生產(chǎn)條件變化情況的不同，軋件在生產(chǎn)線上可以正向輸送，也可以反向輸送。例如，R2軋機是可逆的，軋件在R2軋機的入口和出口輥道上應(yīng)能正反輸送。為了準(zhǔn)確地對軋件進(jìn)行各種控制，所以除丁要了解軋件的實際位置外，還應(yīng)判定軋件的輸送方向。為此．在軋件跟蹤系統(tǒng)中設(shè)置有判定跟蹤方向的功能，可根據(jù)前后兩區(qū)輥道的轉(zhuǎn)向來判定此時的跟蹤方向。2023/2/624

在軋制過程中，計算機對軋件進(jìn)行跟蹤的方法一般有如下兩種：

(1)可以針對生產(chǎn)線上的每一個跟蹤區(qū)，在計算機內(nèi)存設(shè)置一組單元作為跟蹤指示器，正如前面所述的PDAMAP；當(dāng)軋件在生產(chǎn)線上移動時，可以通過各種跟蹤程序?qū)⒅甘酒鞯膬?nèi)容(或稱為跟蹤指示器)隨著軋件的移動而移動，這樣便可以使計算機內(nèi)存中的跟蹤指示器的內(nèi)容與生產(chǎn)線上各軋件的實際情況建立起對應(yīng)的關(guān)系。計算機只要檢查一下內(nèi)存中的跟蹤指示器的內(nèi)容，就可以了解生產(chǎn)線上軋件的實際情況。2023/2/625

(2)可以針對生產(chǎn)線上的每一根軋件，在計算機內(nèi)存相應(yīng)的一組單元上設(shè)置一個跟蹤指示器，并使該指示器中的某些位與各跟蹤區(qū)對應(yīng)起來。如果此軋件在某跟蹤區(qū)時，則與此跟蹤區(qū)相對的位就置“1”，否則置“0”。當(dāng)軋件在生產(chǎn)線上移動時，跟蹤指示器反映此軋件控制情況的部分就不必移動了，而只要將此軋件到達(dá)或離開某跟蹤區(qū)的信息通過相對應(yīng)的位置為“1”或置為“0”就可以了。2023/2/626雖然各類跟蹤指示器的形式和內(nèi)容有所不同，但是它們都必須包括下述內(nèi)容：要指示該跟蹤區(qū)是否有軋件存在；要指示該跟蹤區(qū)內(nèi)軋件的數(shù)據(jù)地址。這樣計算機就可以隨時通過跟蹤程序去檢查計算機內(nèi)存中與該跟蹤區(qū)相對應(yīng)指示器的內(nèi)容，從而便能知道此跟蹤區(qū)中是否有軋件，此區(qū)的檢測器是否接通，以及軋產(chǎn)的數(shù)據(jù)地址．然后根據(jù)指示的數(shù)據(jù)地址去讀取軋件的各種數(shù)據(jù)。計算機了解到這些情況之后，使可以啟動有關(guān)的功能程序，去控制各種設(shè)備動作。2023/2/627三、熱連軋軋制線上的軋件跟蹤軋制線上軋件跟蹤的目的是要跟隨軋件在軋制線上的位置，還必須隨時收集各種數(shù)據(jù)，協(xié)調(diào)各程序之間的動作，以便在規(guī)定的時間內(nèi)準(zhǔn)確地對軋件的軋制過程進(jìn)行控制。此跟蹤自板坯從爐內(nèi)抽出并使抽鋼檢測器接通開始，一直到鋼卷翻卷結(jié)束。

全軋制線共劃分為16個跟蹤區(qū)，其中C輥道區(qū)有5個；粗軋和D輥道區(qū)有5個；精軋區(qū)有3個；卷取區(qū)有3個。在每個跟蹤區(qū)的入口處，設(shè)置有熱金屬檢測器(HMD)或γ射線檢測器，用來傳送跟蹤信號。2023/2/628在上述這些跟蹤區(qū)內(nèi)，由于D2區(qū)和D12區(qū)只能容納一根軋件，所以只要準(zhǔn)備一個跟蹤指示字，而其他所有跟蹤區(qū)都可容纖兩根軋件，所以要準(zhǔn)備兩個跟蹤指示字。因此共有30個跟蹤托示字(順字]組成跟蹤指示表(MY表)，其結(jié)構(gòu)形式與前述目相似。

在軋制線上，軋件跟蹤的方法與前述的完全相同。當(dāng)檢測器檢得信號之后，便通知計算機，在MPT表中的MPT字，始終跟隨著軋件在軋制線上的位置，使軋件的位置與MPT表中的跟蹤指示字的位置始終保持一一對應(yīng)的關(guān)系。由于軋制過程類型不同．其跟蹤區(qū)域的劃分、跟蹤功能的內(nèi)容要求也各不相同。2023/2/629四、冷連軋軋制線上的軋件跟蹤就五機架冷連軋軋制過程而言，在軋件位置跟蹤方面有：入口側(cè)運輸機、鋼卷定位器、軋制過程、鋼卷車、出口側(cè)運輸機和稱重機等各點的軋件跟蹤；而在軋制狀態(tài)方面有：喂料過程、加速過程、穩(wěn)速軋制過程、過焊縫和拋鋼的減速過程中的各種狀態(tài)的判別和核實。

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1．進(jìn)軋機前鋼卷的跟蹤

首先應(yīng)對入口側(cè)運輸機送來的鋼卷進(jìn)行核對。按照事先輸入計算機的預(yù)定軋制的各種數(shù)據(jù)，由計算機按照軋制順序向入口側(cè)運輸機附近操作點顯示鋼卷編號。操作人員將顯示的情況與鋼卷上的實際編號相對照，看順序和位置是否一致，并將核對的結(jié)果通知計算機：此外也可以在入口側(cè)運輸機上或在鋼卷定位器附近，對鋼卷的直徑和寬度等進(jìn)行自動測量，或自動讀取打印在鋼卷端部的標(biāo)記來自動判別鋼卷的編號。2023/2/631將經(jīng)過校對的鋼卷編號，按照鋼卷在入口側(cè)運輸機上的位置，順序地登記在跟蹤用的鋼卷跟蹤指示表中。隨著作業(yè)過程的進(jìn)行，鋼卷從入口側(cè)運輸機向前移送時，鋼卷跟蹤指示表里的內(nèi)容，也相應(yīng)地改寫下去。由入口側(cè)運輸機到1號軋機入口側(cè)的一系列的鋼卷處理，也都是通過依次地核實各自動操作裝置的順序控制信號、限位開關(guān)和壓力傳感器等信號的變化情況，來核實鋼卷的實際位置和狀況。如果順序控制上需要正確核實帶鋼頭部位置，應(yīng)設(shè)置喂料檢測裝置，利用它的信號進(jìn)行判斷。所核實的結(jié)果應(yīng)