摘 要：本文將簡略介紹萊鋼中小型車間鋼坯入爐、步進(jìn)和在加熱爐的定位的程序?qū)崿F(xiàn)與工藝過程。程序是采用ABB AMPL編程語言編寫，實(shí)現(xiàn)了鋼坯在正常軋制、倒坯、清爐三種方式下的入爐、步進(jìn)、定位和跟蹤。 關(guān)鍵詞：推鋼機(jī);最終擋板;鋼坯跟蹤;活動梁;數(shù)據(jù)寄存器 ABSTRACTION：This article will briefly introduce billet entering the furnace, step-by-steps and localization procedure realization and the technological process of the Laigang zhongxiaoxing scale workshop .The procedure is compilated in ABB AMPL programming language,It realized entering the furnace, step-by-steps, localization and the track when billet in the normal rolling, under the semifinished product and clearing furnace. KEYWORDS：Pusher; Final back plate;Tracking of billet; moving beam; Data register 1工藝設(shè)備及功能 　　萊鋼中小型車間加熱爐為步進(jìn)式，生產(chǎn)能力為120 t/h，使用燃料為高爐、焦?fàn)t混合煤氣，爐體分為固定梁、活動梁、推鋼機(jī)、最終擋板、前后爐門、進(jìn)出爐輥道等設(shè)備。 　　在入爐時(shí)，通過入爐輥道的速度和最終擋板來控制鋼坯的位置，保證鋼坯停在合適的地方，避免刮爐墻等情況。然后再由推鋼機(jī)把鋼坯推上固定梁。 　　由于在出爐側(cè)沒有數(shù)字量的檢測元件檢測鋼坯的位置是否合適，在活動梁步進(jìn)的同時(shí)必須實(shí)現(xiàn)精確鋼坯跟蹤，才能使鋼坯能安全的送出加熱爐。在活動梁實(shí)現(xiàn)鋼坯的步進(jìn)的時(shí)候，為實(shí)現(xiàn)全程跟蹤，加熱爐共設(shè)有100個(gè)跟蹤位，記做P1、P2、P3…P100，P1、P2…P93位于爐內(nèi)活動梁上，P94僅僅是個(gè)邏輯存儲位，在活動梁上不存在其機(jī)械位置，P98位于爐外入爐輥道上，P95位于爐外出爐輥道上，P99是虛擬存儲位，P100是全零的置零位。鋼坯跟蹤信息有鋼坯爐號、鋼坯重量、鋼坯長度、鋼坯在活動梁上的位置等。部分機(jī)械設(shè)備和鋼坯在爐內(nèi)外的跟蹤位如圖1所示。鋼坯在入爐輥道上測長和稱重后，經(jīng)最終擋板和推鋼機(jī)到達(dá)爐內(nèi)P1位置后，通過安裝在活動梁上的平移液壓缸和提升液壓缸的位置變送器來控制缸體的運(yùn)動速度和行程，實(shí)現(xiàn)鋼坯在爐內(nèi)的步進(jìn)。 [align=center] 圖1鋼坯跟蹤位示意圖[/align] 2 系統(tǒng)配置 　　這套加熱爐自動控制系統(tǒng)為96年從瑞典ABB公司引進(jìn)，代表當(dāng)時(shí)的世界先進(jìn)水平，整個(gè)系統(tǒng)主要由操作站、PLC控制器、現(xiàn)場檢測控制設(shè)備三部分構(gòu)成。操作站和控制器通過Master Bus 300連接通信，并通過這個(gè)網(wǎng)絡(luò)與軋線的控制系統(tǒng)相連構(gòu)成整個(gè)中小型自動控制系統(tǒng)的一級系統(tǒng)，其配置圖如圖2所示。 [align=center] 圖2 系統(tǒng)配置圖[/align] 　　Advant 500操作站與Master控制站之間通過MB300總線進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)傳遞，磁帶機(jī)對操作站的系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件可進(jìn)行重新安裝，打印機(jī)可隨時(shí)對操作站上的事件和報(bào)警打印，現(xiàn)場的檢測設(shè)備作為輸入點(diǎn)經(jīng)Master控制站程序處理后，輸出信號控制現(xiàn)場電氣設(shè)備。在緊急情況下，操作員可通過后備手操器，強(qiáng)行干預(yù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 3 軟件實(shí)現(xiàn) 　　加熱爐的電動控制系統(tǒng)有三種控制狀態(tài)，為手動、半自動和自動。加熱爐電控系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)可分為入爐部分、鋼坯步進(jìn)部分和鋼坯跟蹤部分三部分組成。 3.1 入爐部分 　　這部分程序控制的現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備主要有入爐輥道、推鋼機(jī)和最終擋板等。在某些條件不能滿足或者緊急情況下沒個(gè)設(shè)備都可以進(jìn)行手動操作。在自動情況下，入爐輥道先是高速前進(jìn)，經(jīng)一個(gè)延時(shí)后變?yōu)榈退偾斑M(jìn)，在接觸到最終擋板后，輥道停止轉(zhuǎn)動，擋板跟著鋼坯的前進(jìn)方向后退，在最終擋板檢測接近開關(guān)有信號后，擋板再前進(jìn)一段，由于慣性鋼坯還要前進(jìn)，擋板再跟著鋼坯運(yùn)動，等到了零位時(shí)，停止，鋼坯入爐完成。推鋼機(jī)再動作，把鋼坯推上固定梁，然后回到原始位置。最后擋板再回到它的原始位置，等待下一只鋼的到來。 3.2 鋼坯步進(jìn)部分 　　為了能實(shí)現(xiàn)加熱爐的鋼坯入爐出爐、進(jìn)鋼倒鋼和清爐等功能，加熱爐的動作主要分為三種工作周期，分別是正常周期、只有進(jìn)料周期和只有出料周期。為了實(shí)現(xiàn)幾種控制周期，活動步進(jìn)梁又有正循環(huán)、逆循環(huán)和踏步循環(huán)三種動作循環(huán)。 3.2.1 正循環(huán) 　　在手動的情況下，只要推鋼機(jī)、步進(jìn)梁滿足條件，并且入爐和出爐側(cè)沒有鋼的情況下，選擇前進(jìn)周期按鈕，即可啟動步進(jìn)梁的正循環(huán)動作。在加熱爐處在自動和半自動狀態(tài)時(shí)，在加熱爐的正常周期或出料周期中，軋線要鋼并且鋼坯在出爐側(cè)準(zhǔn)備好，start auto cycle fwd條件滿足時(shí)即可啟動步進(jìn)梁的正循環(huán)動作;在加熱爐的進(jìn)料周期中，圖1中的P1位置有鋼并且P94位置沒有鋼，start auto cycle fwd條件滿足時(shí)即可啟動步進(jìn)梁的正循環(huán)動作。正循環(huán)的軟件流程圖如圖3所示。 　　在流程圖中，startfwdcycle為可以啟動步進(jìn)梁正循環(huán)的條件，四個(gè)判斷條件分別為步進(jìn)梁上部位置、步進(jìn)梁最后位置、步進(jìn)梁底部位置、步進(jìn)梁最前位置和步進(jìn)梁原始位置。 3.2.2 逆循環(huán) 　　在這套程序中，只有手動控制的情況下，才能啟動步進(jìn)梁動作的逆循環(huán)。啟動逆循環(huán)還要滿足以下條件：入爐側(cè)沒有鋼、推鋼機(jī)在最后位、步進(jìn)梁在初始位置和 [align=center] 圖3正循環(huán)流程圖[/align] 　　出爐側(cè)沒有鋼。在滿足這些安全條件后，選擇后退按鈕，即可啟動步進(jìn)梁逆循環(huán)。逆循環(huán)的程序流程圖如圖4所示。 　　在逆循環(huán)的流程圖中StartReverseCycle為啟動步進(jìn)梁逆循環(huán)的條件，其他的判斷條件和正循環(huán)中的注釋相同。 [align=center] 圖4逆循環(huán)流程圖[/align] 3.2.3 踏步循環(huán) 　　步進(jìn)梁的踏步周期只有在加熱爐的自動和半自動狀態(tài)才能選擇，在滿足安全條件時(shí)，設(shè)定一個(gè)延時(shí)后，選擇升降按鈕，步進(jìn)梁就開始踏步循環(huán)，直到延時(shí)結(jié)束。程序流程圖如圖5所示。 　　在逆循環(huán)的流程圖中StartUpDownCycle為啟動步進(jìn)梁踏步循環(huán)的條件，其他的判斷條件和正循環(huán)中的注釋相同。 [align=center] 圖5逆循環(huán)流程圖[/align] 3.2 鋼坯跟蹤部分 　　為實(shí)現(xiàn)鋼坯的跟蹤，把爐號、長度、重量、鋼坯在爐內(nèi)的位置放于DAT\QP數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)，以P2位置的鋼坯為例，這些數(shù)據(jù)存放在P2:TEXT、LP2、P2:REAL和QP2數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。當(dāng)正常軋制時(shí)，啟動跟蹤信號StartChaBilTra=1，依靠元素MOVE按圖6方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。 [align=center] 圖6正常軋制跟蹤[/align] 　　當(dāng)發(fā)現(xiàn)爐內(nèi)鋼坯不合格，需把鋼坯從爐內(nèi)倒出時(shí)，啟動StepTraking2=1，鋼坯便以圖7方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。 [align=center] 圖7倒坯跟蹤[/align] 　　當(dāng)對鋼坯進(jìn)行清爐控制時(shí)，鋼坯只出不進(jìn)，啟動StepTraking=1,由于此時(shí)無進(jìn)爐鋼坯，推鋼機(jī)不產(chǎn)生動作信號，活動梁上的鋼坯前移后，P1位置的數(shù)據(jù)寄存器的數(shù)據(jù)由P100的全零位給予補(bǔ)充。 　　P98位置鋼坯的爐號是由操作工在Advant500操作站的人機(jī)對話框內(nèi)手動寫入，重量是靠爐前的稱重系統(tǒng)稱重后自動存入P98:TEXT寄存器內(nèi)，長度的計(jì)算是通過入爐輥道的設(shè)定速度和爐前的光電管檢測，經(jīng)長度積分元素LINT得到寫入LP98寄存器內(nèi)，這些值一經(jīng)得到，不會因鋼坯在爐內(nèi)的位置改變而改變。鋼坯在爐內(nèi)由P97到P1位置時(shí)，QP1的數(shù)據(jù)是由推鋼機(jī)的位置變送器在P1位置檢測而來，即QP1=AOC147（位置變送器在P1位的檢測值 ），正常軋鋼時(shí)，鋼坯 在爐內(nèi)的位置按式①和式②計(jì)算： 　　QPn=QPn+W.B Step Done 式① 　　QP（n+1）=QPn 式② 　　從爐內(nèi)倒鋼時(shí)，鋼坯在爐內(nèi)的位置按式③和式④計(jì)算： 　　QPn=QPn- W.B Step Done 式③ 　　QP（n-1）=QPn 式④ 　　QP（n-1）、QPn、QP（n+1）分別表示爐內(nèi)P（n-1）、Pn、P（n+1）位置的跟蹤數(shù)值，W.B Step Done表示安裝在活動梁上位置變送器的后退位置與前進(jìn)位置之差，即檢測到的活動梁前進(jìn)行程。 　　為避免活動梁設(shè)定的執(zhí)行步距與位置變送器檢測到的實(shí)際步進(jìn)距離產(chǎn)生的偏差會累加到下一步進(jìn)周期，保證鋼坯在到達(dá)出爐側(cè)時(shí)能順利出鋼，活動梁的執(zhí)行步距需要進(jìn)行補(bǔ)償。步進(jìn)梁的誤差補(bǔ)償?shù)某绦蛄鞒虉D如圖8所示。 　　步進(jìn)梁的誤差補(bǔ)償和下一步的步距的計(jì)算公式為： 　　WBTrasERROR=StepWBDone-StepWBToDo（上一循環(huán)的） 式⑤ 　　StepToDo（下一循環(huán)的）=StepWBSet-WBTrasError 式⑥ 　　公式中的WBTrasERROR為步進(jìn)的誤差，StepWBDone為上一步的步進(jìn)值，StepWBToDo為下一步的步進(jìn)值，StepWBSet為步進(jìn)設(shè)定值。 [align=center] 圖8誤差補(bǔ)償流程圖[/align] 　　在流程圖中，PosTrasBmmBwd為在WBBackwardPosition采的ZT4的步進(jìn)梁的平移值，PosTrasBmmFwd為在WBForwardPosition采的ZT4的步進(jìn)梁的平移值。 　　在Advant500操作站的人機(jī)對話框圖內(nèi)能直接觀察到活動梁上是否存在鋼坯和將要出爐鋼坯的爐號、長度、重量、爐內(nèi)位置，即P94。在制作人機(jī)對話框時(shí)，將活動梁上的每一支鋼坯的位置QPn與L2=1、H2=21920進(jìn)行比較，如果QPn>L2，表示此位置上有鋼坯，顯示鋼坯的爐號、長度、重量、爐內(nèi)位置，讓它一直閃爍。否則用黑條框顯示，表示此位置上無鋼坯。 　　鋼坯跟蹤部分的程序流程圖如圖9所示。 [align=center] 圖9鋼坯跟蹤程序流程圖[/align] 4 結(jié)束語 　　該系統(tǒng)97年在萊鋼中小型車間投入運(yùn)行后，性能穩(wěn)定，可以進(jìn)行大、小鋼坯的燒制，并實(shí)現(xiàn)了鋼坯從入爐輥道到出爐輥道，對每一支鋼坯的爐號、長度、重量、爐內(nèi)位置進(jìn)行全程跟蹤，保證了正常的軋鋼生產(chǎn)，同時(shí),為操作人員操作提供了方便。