CN101408757B - 一种热轧生产管理级图形化轧线物料跟踪的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种热轧生产管理级图形化轧线物料跟踪方法。主要解决生产管理人员无法远程监控热轧轧线生产和设备情况的技术问题。本发明的技术方案为：一种热轧生产管理级图形化轧线物料跟踪方法，包括以下步骤：a、轧线信号跟踪步骤：通过轧线跟踪信号采集器，采集从加热炉出口到卷取结束的关键位置跟踪信号数据，通过通讯软件发送到生产管理计算机MES上。b、轧线信号过滤步骤：通过轧线跟踪信号过滤器，对接受的跟踪信号进行分析过滤处理，将有效跟踪信号保存到数据库中。c、轧线信号监视及图形仿真步骤：根据轧线跟踪信号监视器收集到的跟踪信号变化信息输入轧线跟踪图形仿真器，在MES客户端实时绘制出带钢动作图形，模拟现场实际轧制情况，实时反应出带钢位置和轧机设备状态。本发明主要在MES上实现对轧制过程物料位置实时跟踪并动态绘制跟踪图。

Description

一种热轧生产管理级图形化轧线物料跟踪的方法

技术领域：本发明涉及一种热轧轧线物料跟踪方法，特别涉及一种热轧生产管理级图形化轧线物料跟踪方法。

背景技术：热轧轧线生产的特点是连续性强、速度快、控制复杂，生产的控制离不开基础自动化控制系统(L1)，国内外知名的轧钢企业同时有过程控制系统(L2)。为了掌握生产过程信息及模型运行情况，在L2上一般均有物料轧制过程跟踪图，实时跟踪带钢轧制的全过程，以便对生产过程做出及时的调整。L2级轧线物料跟踪图的实现依靠来自L1的现场各种监测仪表的跟踪信号(位置、速度等)，大约有10000点，采样频率一般在秒级，跟踪图上带钢的逻辑位置与实际位置对应，发映出带钢的实际位置，以便启动L2模型设定计算等相关控制功能，实现对带钢轧制过程的控制。

为了提高热轧生产的效率，提高生产管理水平，国内外知名的轧钢企业利用信息化手段建立了热轧生产管理系统(MES)，包括轧制计划的编制、原料的组织供应到成品出厂的全过程物流控制等功能。MES收集钢卷产出后的实绩数据，使管理人员能及时掌握热轧生产情况。

热轧是钢铁企业影响最终成品的关键工序。随着管理的深入，管理人员迫切需要及时掌握热轧生产过程状况及设备状况，以便对生产的组织及设备抢修等做出及时的反应。L2轧线过程跟踪图由于受投资及过程计算机性能等限制，只限于在轧钢操作及过程控制管理现场使用。MES收集到的轧制实绩数据需要在钢卷产出后才生成，同时不够形象直观，满足不了更多相关管理人员的上述需要，因此迫切需要在MES生产管理级实现图形化物料跟踪技术。

如果简单的将L2过程级跟踪图移植到MES生产管理级系统(响应速度为分钟级)上，一方面过高的采样频率及大量的采样点数将大大增加L2和MES计算机及网络的资源开销，另外管理人员只需要通过跟踪图掌握现场轧钢情况，不能进行控制操作，L2过程级跟踪图不能满足管理人员的应用需求。

发明内容：

本发明的目的提供一种在热轧生产管理级计算机系统(MES)上实现对轧制过程物料位置实时跟踪并动态绘制跟踪图的方法，主要解决生产管理人员无法远程监控热轧轧线生产和设备情况的技术问题。

本发明的技术方案为：一种热轧生产管理级图形化轧线物料跟踪方法，包括以下步骤：a、轧线信号跟踪步骤：通过轧线跟踪信号采集器，采集从加热炉出口到卷取结束的关键位置跟踪信号数据，通过通讯软件发送到生产管理计算机MES上。b、轧线信号过滤步骤：通过轧线跟踪信号过滤器，对接受的跟踪信号进行分析过滤处理，将有效跟踪信号保存到数据库中。c、轧线信号监视及图形仿真步骤：根据轧线跟踪信号监视器收集到的跟踪信号变化信息输入轧线跟踪图形仿真器，在MES客户端实时绘制出带钢动作图形，模拟现场实际轧制情况，实时反应出带钢位置和轧机设备状态。

所述的轧线信号监视步骤具体为：首先与数据库建立连接，读取跟踪信号的初始状态，然后启动跟踪信号监控线程，周期性地读取跟踪信号数据库中各跟踪位置信号的值，当跟踪信号无变化执行退出命令，当跟踪信号有变化，则读取跟踪信号状态变化，向启动对象即轧线跟踪图形仿真器发送信息。

所述的图形仿真步骤具体为：启动跟踪信号监视器，初始化跟踪图，根据跟踪消息读取该消息的详细信息，设置跟踪对象具体信息，周期性地读取，跟踪对象的动作调度，进行带钢的前移、后退、延伸、收缩、转动的动作执行。

本发明的有益效果：突破了原来只能在过程计算机上查看图形化轧线物料跟踪的限制，选择很少量的跟踪信号实现了在热轧生产管理级系统进行轧线图形化物料跟踪，使得在热轧现场L2以外的大量管理人员能实时形象直观地监控热轧轧线生产过程及设备状态，并且对系统影响很小。为生产及设备管理人员远程实时掌握热轧现场生产情况，进行生产技术分析，及时调整热轧生产组织方案及制定设备抢修措施提供了帮助。

附图说明：

图1是本发明系统结构示意图。

图2是本发明的轧线跟踪信号监视器逻辑示意图。

图3是本发明的热轧跟踪图形仿真器逻辑示意图。

具体实施方式：

如图1：所示，本发明的提供的热轧MES图形化物料跟踪的方法包括：

a、轧线信号跟踪步骤：通过轧线跟踪信号采集器，选择确定从加热炉出口到卷取结束有代表性的轧线关键位置信号跟踪点，在过程计算机上L2将跟踪信号采集并通过通讯软件发送到生产管理计算机MES上。

b、轧线信号过滤步骤：通过轧线跟踪信号过滤器，MES接受过程计算机发送的跟踪信号，对跟踪信号进行分析处理。保存有效跟踪信息到数据库中，并记录轧制间隔时间(超过一定范围视作停机时间)等跟踪信息。

c、轧线信号监视及图形仿真步骤：通过轧线跟踪图形仿真器，MES客户端应用包括轧线跟踪信号监视器和轧线跟踪图形仿真器，轧线跟踪信号监视器监视跟踪信号数据库中跟踪信号的变化，向轧线跟踪图形仿真器发送消息。轧线跟踪图形仿真器根据接收到的跟踪信号绘制带钢动作图形。

各模块具体说明如下：

(1)轧线跟踪信号采集器

首先根据轧线设备的布置及MES轧线物料跟踪图所需要的动作情况，确定L2轧线过程计算机与MES系统的跟踪信号通讯电文结构，如下表：

表1 L2与MES跟踪信号通讯电文结构

数据项名称	含义
		COIL_NOPOSITIONPOINT_VALSEND_TIMEFMSTATUSRMSTATUSR2PASSCBXFLAG	钢卷号信号位置采样点值发送时间精轧机架状态粗轧轧机架状态可逆机架返回道次数热卷箱使用标志

跟踪位置包括加热炉抽钢信息，粗轧机架1、粗轧机架2、热卷箱、精轧1机架、精轧末机架，卷取机。

跟踪位置信号举例：

表2：轧线跟踪位置举例

跟踪位置	采样点值	说明
			RF1RF2RF3RM1RM2CBXFM0FM6DC1DC2WGT	1111，01，01，01，01，01，01，01	1#加热炉抽钢信息2#加热炉抽钢信息3#加热炉抽钢信息(预留)粗轧水平轧机R1带钢头部咬钢、尾部抛钢信号粗轧水平轧机R2带钢头部咬钢、尾部抛钢信号热卷箱带钢头部咬钢、尾部抛钢信号精轧水平轧机F0带钢头部咬钢、尾部抛钢信号精轧水平轧机F6带钢头部咬钢、尾部抛钢信号1#卷取机DC1带钢头部咬钢、尾部抛钢信号2#卷取机DC2带钢头部咬钢、尾部抛钢信号卷取区域称重机称重信号。

采样点值POINT_VAL为1表示带钢头部到达该位置，目前以带钢头部进入机架的咬钢信号来表示，0表示其尾部离开，2表示带钢在该位置轧废，3表示跟踪异常。

FMSTATUS为精轧机F0～F6轧机状态信息，7位字符串对应7个机架，0表示该位对应轧机故障，1表示该轧机正常。

RMSTATUS为粗轧机R1、R2轧机状态信息，2位字符串对应2个机架，0表示该位对应轧机故障，1表示该轧机正常。

CBXFLAG热卷箱使用标志规约为1不使用，0使用。

轧制时当带钢头尾到达定义的位置时，L2跟踪采集器收集该位置信号，并通过通讯软件将这些信号发送到MES系统。粗轧/精轧轧机状态信息、可逆机架返回道次数、热卷箱使用标志以及轧废信号，由于会发生变化，故随每个跟踪位置点信息附加发送。

(2)轧线跟踪信号过滤器

MES轧线跟踪信号过滤器周期性扫描跟踪信号接受电文，对信号的接受时间、跟踪信号值等进行有效性判断，将有效跟踪电文信息插入到跟踪信息表中。

表3  跟踪信息表结构

数据项名称	含义
		POINT_IDPOSITIONPOINT_VALCHANGE_FLAGCOIL_NORECEIVE_TIMESEND_TIMEFMSTATUSRMSTATUSR2PASSCBXFLAG	信号标识跟踪位置信号标志改变标志钢卷号接收时间L2发送时间精轧机架状态粗轧机架状态R2道次数热卷箱使用标志

跟踪信息表固定保留定义的跟踪位置的跟踪信息，同一位置有新信号接受到时，更新该位置的信息。

根据信号接受时间的对比，记录停机间隔时间。

(3)轧线跟踪图形仿真器

如图2、3所示，在MES客户端跟踪画面上，为了显示清晰，把轧线设备布置成上下两层，定义带钢图形类(mybar)，其属性包括序号、层号、信号ID、信号值、钢卷号、当前头部x坐标、目标头部x坐标、高度、当前宽度、目标宽度、反向移动标志、进入热卷箱标志、目标卷取机号、带返回机架的道次号等，其方法包括移动(of_move)、延伸(of_growth)、收缩(of_shrink)、清除(of_reset)等。

mybar类方法的功能说明：

of_move(movestep)，根据步长movestep移动带钢头部到达其目标头部位置。如果movestep为正，则前移，如果movestep为负，则后退。

of_growth(growstep)，根据步长growstep在带钢头部到达其目标头部位置前将其宽度延伸到其目标宽度。

of_shrink(shrinkstep)，根据步长shrinkstep在带钢头部到达其目标头部位置前将其宽度收缩到其目标宽度。

of_reset()，清除该带钢对象数据，置该带钢对象为非活动状态，以被新的带钢生成时使用。

在MES客户端上启动跟踪图后，轧线跟踪图形仿真器首先启动跟踪信号监视器，并初始化跟踪图，设置某跟踪位置的带钢目标移动位置，设置跟踪图对象的初始状态，如轧机状态、仪表状态(模拟)、热卷箱状态、卷取机状态等。

跟踪信号监视器在取得跟踪信号的初始状态后，启动跟踪信号监控线程，周期性地(一般为1秒)读取跟踪信号数据库中各跟踪位置信号的值，当读到某位置信号的改变时，表明该位置带钢有新的动作，将该位置POINT_ID发送给跟踪图形仿真器。

轧线跟踪图形仿真器在接受到某POINT_ID的消息时，读取该POINT_ID的跟踪信息数据，每次接受到板坯从加热炉抽出时，产生带钢mybar实例，并在周期性画面刷新(刷新周期根据轧线布置确定)中，根据该POINT_ID的当前带钢位置及目标带钢位置，确定该带钢mybar对象是前移、后退、延伸、收缩等动作，并根据带钢经过位置更新轧机、仪表状态，启停热卷箱、卷取机转动。

●若带钢当前头部位置小于目标头部位置，则带钢前移。

●若带钢当前头部位置大于目标头部位置而且是返回道次，则带钢后移。

●若带钢经过轧制并且带钢当前宽度小于目标宽度，则带钢延伸。

●若是返回道次并且带钢当前宽度大于目标宽度，则带钢收缩。

带钢头部进入热卷箱并且是使用热卷箱的情况下，启动热卷箱模拟动作动画，尾部离开时停止。

带钢头部进入某指定卷取机时，启动卷取机图形对象转动，尾部进入时停止转动。

带钢经过某机架时，显示该位置的钢卷号。

轧线跟踪图形仿真器在接受到轧机故障状态信息时，显示红色轧机图形。一旦某mybar接受到信号值大于1或者卷取结束时，将该mybar清除。

在后退移动的时候，将原前移时带钢尾部(靠近加热炉方向)视作头部处理。在带钢从跟踪图一层转到二层或从二层退到一层时，进行层次修改和mybar图形对象连接处理。

一般轧线上会同时有几块钢在轧制，因此需要根据轧制节奏设置带钢移动节奏，进行防碰撞处理，并且根据实际允许进钢情况和带钢位置对带钢进入轧机进行等待处理。

Claims (1)

1.一种热轧生产管理级图形化轧线物料跟踪方法，其特征是包括以下步骤：

a、轧线信号跟踪步骤：通过轧线跟踪信号采集器，采集从加热炉出口到卷取结束的关键位置跟踪信号数据，通过通讯软件发送到生产管理计算机上；

b、轧线信号过滤步骤：通过轧线跟踪信号过滤器，对接受的关键位置跟踪信号进行分析过滤处理，将有效关键位置跟踪信号保存到数据库中；

c、轧线信号监视及图形仿真步骤：根据轧线跟踪信号监视器收集到的关键位置跟踪信号变化信息输入轧线跟踪图形仿真器，在生产管理级计算机系统客户端实时绘制出带钢动作图形，模拟现场实际轧制情况，实时反应出带钢位置和轧机设备状态；

所述的轧线信号监视步骤具体为：首先与数据库建立连接，读取关键位置跟踪信号的初始状态，然后启动关键位置跟踪信号监控线程，周期性地读取关键位置跟踪信号数据库中各跟踪位置信号的值，当关键位置跟踪信号无变化执行退出命令，当关键位置跟踪信号有变化，则读取关键位置跟踪信号状态变化，向启动对象即轧线跟踪图形仿真器发送信息；

所述的图形仿真步骤具体为：启动跟踪信号监视器，初始化跟踪图，根据跟踪消息读取该消息的详细信息，设置跟踪对象具体信息，周期性地读取，跟踪对象的动作调度，进行带钢的前移、后退、延伸、收缩、转动的动作执行。

Images