棒材连轧二级过程控制系统的应用.docx
棒材连轧二级过程控制系统的应用石钢优质棒材连轧生产线于20*年建成投产，产品主要 涉及优质碳素构造钢、合金构造钢、弹簧钢和轴承钢等钢种, 年生产能力50万t,用于生产优质汽车专用钢的棒材连轧生 产线。该生产线自动控制系统由SIEMENS公司提供，采用 SIEMENS SIMATICPCS7 PLC控制系统实现了 18架轧机轧钢生 产自动控制，并由SIEMENS公司负责整个轧线的一级根底设 备控制系统和二级过程控制系统的设计、编程和调试。1建立二级过程控制系统的意义石钢信息化建设ERP系统于20*年正式上线，公司所属 各生产厂的一级设备控制系统均已采用集散控制系统DCS和 大型PLC控制系统。然而，由于尚未建立完善的生产制造执 行系统(MES),使得在管理信息化与过程自动化之间存在断 层，即存在高层管理ERP与底层自动化DCS之间的数字鸿沟, 导致无法将管理同生产严密结合，影响了 ERP等管理信息系 统的应用效果。在这种情况下，在轧钢厂率先应用二级过程 控制系统，可以起到生产过程控制与优化管理的桥梁和纽带 作用，从而以点到面，逐步推行，为建立完善的生产制造执 行系统(MES)平台打下良好根底，逐步从根本上实现管理、 经营、生产等的全面数字化，实现管控一体化，实现企业的 优化运行、优化控制与优化管理，对全面提升企业现代管理 水平和综合竞争能力，具有十分重要的意义。2二级过程控制系统的作用二级过程控制系统在企业信息化管理构图中的作用如 图1所示。二级过程控制系统L2建立在一级设备控制系统L1之上, 负责向一级设备控制系统L1提供轧钢生产控制所需的设定 数据，协调管理和更新数据参数，完成整个轧制流程的物料 跟踪，开展生产过程的监控和统计分析，以及打印生产报表。 在生产制造执行系统(MES)尚未完善的情况下，二级过程 控制系统L2也可以直接与ERP系统通讯，接收ERP系统下 达的生产作业计划，调整轧制顺序，组织生产排产，将轧制 计划下发到每一个工序制造点。以下按照轧钢生产流程顺序，介绍二级过程控制系统实 现的功能特点。5. 1生产订单和生产顺序管理二级过程控制系统依据以下三个基本原则，实现生产订 单的最优化管理：(1)同种成品集中生产一一以减少停机时间；(2)考虑用户交货时间要求，设定生产优先级；(3)各批坯料之间加热、轧制要求尽可能接近。生产订单存放在确定的生产顺序中，生产顺序将按照成 品尺寸和交货日期开展准备。另外，系统也支持来自生产调 度的设定(如按照加热炉中的坯料有相似的温度梯度和轧辐 /孔型的最正确使用方式)。新的生产顺序将被添加到已经存在的生产顺序末尾。操 作员可以修改生产顺序。5.2 炉号数据管理炉号数据包括炉号、钢种、坯料尺寸、坯料数量、重量、 已分配的数量及重量等信息。在操作画面上，操作员能够通 过插入操作输入新的炉号信息。5.3 轧制订单坯料分配坯料的种类很多，由操作员选择他要分配坯料的生产订 单。系统可弹出LOV画面显示坯料库中可用的炉号和钢种等 信息，操作员则选择相应的坯料。5.4 设定参数等工艺参数表的管理设定数据管理包括对轧机设备、水冷设备、精整区设备 （如打捆机、计数器）等工艺设备的控制指令表的管理。二 级系统在换品种后自动根据生产订单的要求将适当的工艺 设定参数下装到每台设备上，从而提高生产效率，减少停机 时间。另外，实现设定数据的优化管理功能，即在实际生产中， 操作人员可以根据生产情况对设备参数开展调整，经确认后, 将优化后参数上传到二级系统的数据库中，以备调用。如此 开展下去，工艺参数表将被逐步优化和完善，生产也将日益 规范。设定数据包括以下信息：（1）轧制表（包括速度、轧辐直径、孔型、截面、张 力、活套高度及其它参数）；（2）水冷表（包括物料长度、速度、入口温度、水管 类型及数量、单支管水流速和总管流速、出口温度等）；（3）其它辅助设备设定数据；（4）成品处理信息。5. 5物料跟踪物料跟踪的区域范围从加热炉上料后的入炉辘道开始 到打捆称重后结束。在整个跟踪过程中，冷床出口之前实现 了坯料的逐根跟踪，在冷床出口之后按成品收集情况实现坯 料的分层跟踪和按捆跟踪。物料跟踪反映了在整个过程区域中轧件的运动。它提供 了所需的以下信息：（1）设定值的分配和处理指令；（2）过程数据的获取和分配（如温度、长度、重量等 参数）。物料跟踪设计思想为根据实际轧制顺序、轧件按轧制订 单、炉号、钢坯的形式被跟踪。当坯料从加热炉前的上料台 架送到入炉辐道上时，控制室中的操作员须确认坯料数据属 于一个轧制订单。坯料通过称重后，每根坯料将得到一个单 独的识别号（物料ID）O当坯料进入到加热炉时，2级系统 将收到一个相应信号，以后在轧制流程的各个区域，依次接 收跟踪信号，触发相应的跟踪事件，实现物料跟踪功能。5.6轧辐和孔型管理轧辘管理对轧帽等设备的维护管理，轧辐信息是以机架 一轧辐一轧槽的形式来组织的，由操作人员输入轧辐的初始 信息，随后计算机自动计算轧辐的使用时间，在时间到限时 会提示操作人员发布指令给维护工人对其开展加工，当设备 加工以后，再输入新的状态信息。还可以开展查询和检索、 报表打印，提供信息给决策人员，便于组织生产。轧辐和孔型管理为操作员提供有关轧辐磨损的信息。一 套辐系包括2个轧辐（除了多机架模块）。这些数据称作轧 福数据。轧辐数据由操作员输入，修改和删除。轧辐数据包 括：（1）轧辐数据（赋值给每个机架）；（2）孔型数据（赋值给每个轧辐）。操作员根据计划的生产顺序协调轧辐间工作。5.7设备维护管理设备维护管理为操作员提供轧机工艺设备运行时间的 信息。二级系统自动跟踪记录各工艺设备的运行时间信息和 状态信息，当工艺设备的运行时间到达不同的设定点时，将 提示操作人员开展相应的维护检修处理。5.8延误信息管理二级系统从根底自动化系统接收生产延误的时间和报 警信息，如每一个报警的主要原因和在轧机位置或区域。由 操作员输入准确的延误原因，按要求打印报告。5.9生产报告管理在二级系统中，以生产和生产订单数据为根底，生成各 种报表，操作员可在任何时间根据需要打印。生产报表形式包括日报、班报、月报。日报和班报是基 于从根底自动化系统中接收的或人工输入的生产数据。主要 生产信息包含：（1）当日/班信息（日期、时间及其它）；（2）炉号信息（钢种及其它）；（3）轧制过程信息（轧制表、冷却程序）；（4）质量信息（轧废、温度）；（5）数量信息（钢坯的重量、数量）；（6）用户信息等；（7）其它还包括设备运行情况、机时能力、生产消耗 等报表。6石钢棒材连轧二级过程控制系统的应用特点与传统二级过程控制系统相比，石钢棒材连轧二级过程 控制系统具有以下特点：6. 1增加与ERP系统的数据交换功能二级过程控制系统与ERP系统数据交换包括两个部分:(1)生产订单信息的发送(ERP-L2)：二级过程控制 系统通过ODBC接口接收ERP系统下发的生产订单，内容包 括订单号、钢种、规格、执行标准、数量、时间等信息。根 据生产
