摘 要：本文將簡(jiǎn)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(dòng)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(dòng)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(cè)元件檢測(cè)鋼坯的位置是否合適，在活動(dòng)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(dòng)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(dòng)梁上，P94僅僅是個(gè)邏輯存儲(chǔ)位，在活動(dòng)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(chǔ)位，P100是全零的置零位。鋼坯跟蹤信息有鋼坯爐號(hào)、鋼坯重量、鋼坯長(zhǎng)度、鋼坯在活動(dòng)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(cè)長(zhǎng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(chǎng)檢測(cè)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(dòng)控制系統(tǒng)的一級(jí)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(duì)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(duì)操作站上的事件和報(bào)警打印，現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)設(shè)備作為輸入點(diǎn)經(jīng)Master控制站程序處理后，輸出信號(hào)控制現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)控制系統(tǒng)有三種控制狀態(tài)，為手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)。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(chǎng)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(dòng)操作。在自動(dòng)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(dòng)，擋板跟著鋼坯的前進(jìn)方向后退，在最終擋板檢測(cè)接近開關(guān)有信號(hào)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(dòng)，等到了零位時(shí)，停止，鋼坯入爐完成。推鋼機(jī)再動(dòng)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(dòng)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(dòng)步進(jìn)梁又有正循環(huán)、逆循環(huán)和踏步循環(huán)三種動(dòng)作循環(huán)。 3.2.1 正循環(huán) 　　在手動(dòng)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(dòng)步進(jìn)梁的正循環(huán)動(dòng)作。在加熱爐處在自動(dòng)和半自動(dòng)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(dòng)步進(jìn)梁的正循環(huán)動(dòng)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(dòng)步進(jìn)梁的正循環(huán)動(dòng)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(dòng)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(dòng)控制的情況下，才能啟動(dòng)步進(jìn)梁動(dòng)作的逆循環(huán)。啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)和半自動(dòng)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(dòng)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(hào)、長(zhǎng)度、重量、鋼坯在爐內(nèi)的位置放于DAT\QP數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(chǔ)器內(nèi)。當(dāng)正常軋制時(shí)，啟動(dòng)跟蹤信號(hào)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(dòng)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(duì)鋼坯進(jìn)行清爐控制時(shí)，鋼坯只出不進(jìn)，啟動(dòng)StepTraking=1,由于此時(shí)無進(jìn)爐鋼坯，推鋼機(jī)不產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)，活動(dòng)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(hào)是由操作工在Advant500操作站的人機(jī)對(duì)話框內(nèi)手動(dòng)寫入，重量是靠爐前的稱重系統(tǒng)稱重后自動(dòng)存入P98:TEXT寄存器內(nèi)，長(zhǎng)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(cè)，經(jīng)長(zhǎng)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(huì)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(cè)而來，即QP1=AOC147（位置變送器在P1位的檢測(cè)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(dòng)梁上位置變送器的后退位置與前進(jìn)位置之差，即檢測(cè)到的活動(dòng)梁前進(jìn)行程。 　　為避免活動(dòng)梁設(shè)定的執(zhí)行步距與位置變送器檢測(cè)到的實(shí)際步進(jìn)距離產(chǎn)生的偏差會(huì)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(dòng)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(duì)話框圖內(nèi)能直接觀察到活動(dòng)梁上是否存在鋼坯和將要出爐鋼坯的爐號(hào)、長(zhǎng)度、重量、爐內(nèi)位置，即P94。在制作人機(jī)對(duì)話框時(shí)，將活動(dòng)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(hào)、長(zhǎng)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(duì)每一支鋼坯的爐號(hào)、長(zhǎng)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。