CN102847723B - 一种应用于冷连轧机物料跟踪的过程控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明要解决的技术问题是对冷连轧机生产线上的所有钢卷在过程控制系统中进行物料跟踪，首先对生产线上的每一个钢卷建立一个钢卷对象模型，然后通过设计与基础自动化系统的通讯报文，确定与基础自动化通讯报文的触发时机，利用基础自动化报文信息实时对生产线上的钢卷进行位置跟踪及状态更新，记录每一个钢卷的状态、位置。本发明可以应用于冷连轧轧机的过程控制系统的物料跟踪。

Description

一种应用于冷连轧机物料跟踪的过程控制方法

技术领域

本发明属于轧钢过程控制领域，特别适用于冷连轧轧机过程控制系统的物料跟踪。

背景技术

冷连轧机生产线是连续生产，速度快，质量要求高，采用全自动生产方式，广泛使用自动控制技术和计算机技术。由于最终生产完成的钢卷成品信息数据要发送到上层管理计算机系统，所以过程控制计算机系统要完成对每一个钢卷的物料跟踪，这样才能准确无误的把每一卷生产完成的钢卷信息存储到数据库中并发送到上层计算机系统，过程控制系统从轧机入口一直跟踪到轧机出口步进梁，记录冷连轧机生产的每一个钢卷的跟踪信息，直到钢卷在出口步进梁上被吊车吊走。一般的冷轧生产线过程控制系统对钢卷进行跟踪在数据库中只有一条数据，不对钢卷对象进行建模，不对钢卷的物理、逻辑和带钢形态进行区分，钢卷的各种数据和跟踪信息不清晰明确。通过对该领域现有技术检索，查询到以下专利或文献。

检索策略：冷连轧and 物料跟踪

检索范围：中国知网，国家知识产权局网站中国专利检索系统

检索结果：

文献1中，介绍了冷连轧处理线过程计算机控制系统的一般功能，并研究了过程计算机物料跟踪的相关功能，但没有对钢卷进行模型化，不能对刚卷在不同形态时的状态进行同步跟踪。也不能实现断带后的钢卷跟踪。

文献2中，主要重点分析了跟踪系统的各种功能在连续酸洗冷连轧线中的运用，文章主要描述了基础自动化级的物料跟踪功能描述。从文中可以看出，作者主要描述了基础自动化级跟踪中的焊缝跟踪和变规格轧制，没有对过程控制级的物料跟踪进行说明。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于冷连轧机物料跟踪的过程控制方法，解决的问题是对冷连轧机生产线上的钢卷进行物料跟踪，记录每一个钢卷在不同形态下的状态、位置。

本发明是通过下面的方案来实现的：

一种应用于冷连轧机物料跟踪的过程控制方法，其特征在于，在过程控制系统中建立钢卷对象模型，确定钢卷在整个生产过程中的状态种类以及把整个轧机区域划分为多个逻辑跟踪区域，在数据库中建立钢卷跟踪信息表，制定过程控制系统与基础自动化的通讯报文内容，确定通讯报文的触发时机。

根据物料跟踪的需要建立钢卷对象模型，把钢卷划分为物理卷、逻辑卷、带钢三种形态。

所述的钢卷跟踪信息表，其中包括1）物料表；2）物理卷数据表；3）逻辑卷数据表；4）带钢数据表；每一个钢卷在上述4个表中都有对应自己的信息；其中物料表中一个钢卷有4条数据，4条数据分别对应钢卷的4中形态分别记录着热轧物理卷、逻辑卷、带钢、出口冷轧物理卷的状态。

所述制定过程控制系统与基础自动化的通讯报文内容，内容包括：1）请求钢卷信息报文（基础自动化->过程控制计算机）2）钢卷信息报文（过程控制计算机->基础自动化）3）设定值请求报文（基础自动化->过程控制计算机）4）设定值报文（过程控制计算机->基础自动化）5）钢卷状态报文（基础自动化->过程控制计算机）6）钢卷状态接收报文（过程控制计算机->基础自动化）7）钢卷剪切完成报文（基础自动化->过程控制计算机）8）准备生成成品数据报文（过程控制计算机->基础自动化）9）钢卷出口信息报文（过程控制计算机->基础自动化）。

确定通讯报文的触发时机，完成整个钢卷在轧机段的物料跟踪。

本发明的有益效果是：可对冷连轧机生产线上的钢卷进行物料跟踪，记录每一个钢卷在不同形态下的状态、位置。

附图说明

图1-1、图1-2 钢卷对象模型示意图。

图2钢卷跟踪逻辑区域划分示意图。

图3通讯报文顺序流程图。

图4钢卷跟踪数据库分析图。

具体实施方式

下面对本发明的具体内容作进一步详细说明。

一种应用于冷连轧机物料跟踪的过程控制方法，具体内容叙述如下：

101.在过程控制系统中建立钢卷的对象模型，在oracle数据库系统中定义钢卷形态、钢卷在轧机段的各种状态、钢卷在轧制线上的逻辑区域，并最终在数据库中建立对一个钢卷对象的完整跟踪信息数据库表。

102.通过过程控制系统与基础自动化通讯报文和报文触发时机；并根据从基础自动化接收的报文信息实时更新钢卷各种形态下的状态，并把钢卷各种形态下的数据信息发送给基础自动化。

在步骤101中，具体包括以下内容：

201.建立钢卷的对象模型，把一个钢卷分为物理卷、逻辑卷和带钢三种形态，数据库中分别用BD、LO、ST表示，物理卷表示酸洗之前的热轧卷或是出口冷轧成品钢卷。逻辑卷是物理卷的一部分,拥有的物料信息如钢卷的厚度、宽度、外形等，逻辑卷以焊缝来区分，一个物理卷中可能包含1-2个逻辑卷的信息。带钢包含产品生产所需的数据和设定值信息。设定值包含简要的出口值,如出口厚度,出口长度,剪边宽度等。三者对应关系：一个物理卷最多可包含2个逻辑卷,一个逻辑卷最多包含3条带钢。但最常见的情况是一个物理卷包含一个逻辑卷，一个逻辑卷内包含一条带钢组成。

202.确定钢卷在轧机中的不同状态：带钢进入轧机入口为1，在轧机段轧制为2，轧制完成为3，出口步进梁称重完成为4，从出口步进梁吊走为5。

203.在数据库中建立钢卷跟踪信息表，其中包括1）物料表，一卷带钢轧制完成后物料表中有4条对应数据，4条数据分别对应钢卷的4中形态（入口热轧物理卷、逻辑卷、带钢、出口冷轧物理卷）下的状态，如表1所示，过程控制系统会根据基础自动化发送的报文信息实时更新不同钢卷的status状态值。2）物理卷数据表，数据包括热轧卷的重量、内外径等信息。3）逻辑卷数据表，数据包括热轧来料卷的钢质、来料厚度、宽度等信息。4）带钢数据表，数据包括钢卷要轧制的成品厚度、剪边宽度、轧制成冷轧卷后的带钢长度等信息。每一个钢卷在上述4个表中都有对应自己的信息。

表1 物料表数据结构定义

在步骤102中，具体包括以下步骤：

301.确定过程控制与基础自动化的通讯报文，这里我们把过程控制系统称作为二级，基础自动化系统称作为一级，在二级系统里会为钢卷的每一种形态生成一个唯一的标识号为me_id；同时二级系统也会为一级系统生成一个唯一的标识号为basid，basid同样是钢卷在一级不同形态下的唯一标识号。具体报文设计如下：

1）钢卷信息请求报文1050（一级->二级）和钢卷信息报文1051（二级->一级）一级请求钢卷的信息数据，数据包括物理卷中包含的逻辑卷数量及对应逻辑卷的长度、逻辑卷包含的带钢数量及带钢的长度信息，还包括过程控制系统为基础自动化系统产生的钢卷各个形态的标识号basid，basid作为基础自动化中对钢卷或带钢的唯一标识，因为同一个卷号中有物理卷和带钢多种形态数据，所以钢卷号不能作为跟踪钢卷的唯一标识。

2）带钢设定值请求报文1042（一级->二级）和带钢设定值报文2（二级->一级），一级向二级请求钢卷带钢形态的轧制设定值数据，二级发送带钢数据和根据带钢数据计算出的设定值数据发送给一级。

3）钢卷状态报文1010（一级->二级）和钢卷状态接收反馈报文1011（二级->一级），一级根据带钢或物理钢卷所在不同位置发送带钢或物理卷的状态信息给二级，二级在接收到数据后更新相应带钢或物理卷的在数据库me表的状态信息。

4）带钢轧制完成报文1004（一级->二级），一级发送轧制完成的带钢长度计值给二级。

5）带钢轧制完成反馈报文1005（二级->一级），报文包括出口生成的新的冷轧物理卷的basid和钢卷的计算长度，用来给一级做轧机出口钢卷跟踪用。

6）新生成的出口钢卷信息报文3（二级->一级），报文包括钢卷在轧机出口物理卷形态的外径、钢质、出口宽度、钢卷长度、钢卷外径、钢卷重量信息。

302.确定报文的触发时机：

1）当带钢焊缝距离轧机入口245米时，基础自动化发送请求钢卷信息报文到过程控制计算机请求钢卷的物料信息，二级查询钢卷的跟踪信息me表，把钢卷的各个形态的信息给基础自动化。

2）当带钢焊缝距离轧机入口40米时，一级根据钢卷物料信息报文中的me_id向二级请求钢卷轧制所需设定值报文，二级发送带钢轧制设定值数据给一级。

3）当钢卷进入轧机进行轧制时，一级发送带钢状态报文二级，二级更新数据库中对应带钢的状态为2。

4）当前卷轧制完成后，一级发送带钢轧制完成报文通知二级钢卷已轧制完成，此时二级在数据库中生成相应带钢的成品信息，并生成出口冷轧物理卷信息发送给一级。同时一级发送带钢的状态报文，此时二级更新数据库中对应带钢的状态为3。

5）当钢卷移动到出口步进梁称重位后，一级发送钢卷状态报文，此时二级更新数据库中对应出口冷轧物理卷的状态为4。

6）当钢卷移动到出口步进梁最后一位时，一级发送钢卷状态报文报文，此时过程控制系统更新数据库中对应出口冷轧物理卷的状态为5，完成整个钢卷的跟踪。

实施例：

1.如图1-1、图1-2所示，在oracle数据库中建立钢卷对象模型，创建对钢卷各种形态跟踪所需的数据库表，包括“物料表”，“物理卷数据表”，“逻辑卷数据表”，“带钢数据表”，“合金含量表”。其中物料表中一个钢卷有3条对应数据，3条数据分别对应钢卷的3种形态（物理、逻辑、带钢）下的状态，过程控制系统会根据基础自动化发送的报文信息实时更新不同钢卷的status状态值。物理卷数据表数据包括热轧卷的重量、内外径等信息。逻辑卷数据表数据包括热轧来料卷的钢质、来料厚度、宽度等信息。带钢数据表数据包括钢卷要轧制的成品厚度、剪边宽度、轧制成冷轧卷后的带钢长度等信息。合金含量表数据包含来料钢卷内含有的各种化学成分的比重。各个数据库表的关系示意图如图4所示。

2.如图2所示，定义钢卷在轧制线的逻辑区域分段，当钢卷到达不同的区域触发不同的跟踪动作，1）当钢卷在1机架到出口卷取区域轧制时钢卷的带钢形态状态为2。2）当钢卷在出口卷取剪切完成后钢卷的带钢形态状态为3。3）当出口钢卷到达出口步进梁称重位时，更新钢卷物料形态状态为4。4）当出口钢卷在出口步进梁最后一个位置被吊车吊走时，更新钢卷的物料形态状态为5。

3.如图3利用TCP/IP协议与基础自动化通讯，确定与基础自动化通讯的报文及报文内容，确定各个报文的触发时机，并通过基础自动化发送的报文来实时对生产线上的钢卷进行跟踪以及钢卷状态的更新。

4.在鞍钢莆田冷轧厂1450mm冷连轧机中对程序进行测试跟踪并应用，跟踪效果非常好，同时也为基础自动化的物料跟踪提供了强有力的保证。

Claims (2)

1.一种应用于冷连轧机物料跟踪的过程控制方法，其特征在于，在过程控制系统中建立钢卷对象模型，确定钢卷在整个生产过程中的状态种类以及把整个轧机区域划分为多个逻辑跟踪区域，在数据库中建立钢卷跟踪信息表，制定过程控制系统与基础自动化的通讯报文内容，确定通讯报文的触发时机；根据物料跟踪的需要建立钢卷对象模型，把钢卷划分为物理卷、逻辑卷、带钢三种形态；所述的钢卷跟踪信息表，其中包括1)物料表；2)物理卷数据表；3)逻辑卷数据表；4)带钢数据表；每一个钢卷在上述4个表中都有对应自己的信息；其中物料表中一个钢卷有4条数据，4条数据分别对应钢卷的4种形态分别记录着热轧物理卷、逻辑卷、带钢、出口冷轧物理卷的状态。

2.根据权利要求1所述的一种应用于冷连轧机物料跟踪的过程控制方法，其特征在于，所述制定过程控制系统与基础自动化的通讯报文内容，内容包括：1)请求钢卷信息报文：从基础自动化发送给过程控制计算机；2)钢卷信息报文：从过程控制计算机发送给基础自动化；3)设定值请求报文：从基础自动化发送给过程控制计算机；4)设定值报文：从过程控制计算机发送给基础自动化；5)钢卷状态报文：从基础自动化发送给过程控制计算机；6)钢卷状态接收报文：从过程控制计算机发送给基础自动化；7)钢卷剪切完成报文：从基础自动化发送给过程控制计算机；8)准备生成成品数据报文：从过程控制计算机发送给基础自动化；9)钢卷出口信息报文：从过程控制计算机发送给基础自动化。