钢卷自动下线功能解析

唐钢股份有限公司信息自动化部 张科科

1 引言

钢卷库做为产品存储和运输的中间环节，对于企业整个生产环节和物流环节起到了重要的桥梁作用。随钢铁企业智能物流的发展，对库区信息化的程度的要求也越来越高。酸轧的下线钢卷作为钢卷库的入口，自动下线的投入可以实现产品从原料生产到中间存贮再到运输的信息无缝链接，提高了企业物流，信息流的同步性。

2 工艺要求

钢卷自动下线入库是天车无人化的一部分,主要实现酸轧生产钢卷的自动入库，根据实际工艺要求，主要实现以下功能：

无人天车系统在接收到酸轧卡罗塞尔芯轴卸卷信号后，根据MES下发的钢卷信息（钢种、宽度、厚度、下一道工序等）结合库区的库位，自动生成钢卷的放卷库位。

天车系统与步进梁进行实时通讯，获取钢卷的跟踪信息，根据钢卷的运行轨迹，提前控制天车提前到达吊装区域，当钢卷到达后，根据预定的锁梁策略进行步进梁锁定。天车自动吊装钢卷，并对钢卷进行验证，然后放到预定的库位中。

作业完成后实时更新钢卷库的库位信息，并及时反馈给MES。

3 功能实现

钢卷自动下线系统主要有以下分系统构成：

任务分配系统：主要任务是接收MES下发的酸轧生产计划，结合钢卷的下道生产工序，以及库区的码垛原则，系统自动合理分配库位。

WMS系统：依据目标库位分配的结果，选择最优的运输路径。同时在最优的运输路径中，合理分配天车，提高效率，降低由于分配不均导致的天车负荷不均。

PLC系统：天车PLC接收到WMS发送的作业指示信息后。根据目标位置、实际位置及障碍物位置计算出天车行走的最优路径及速度，然后控制天车驱动部分精确的达到目标位置。

地面PLC系统：及时反馈给天车二级钢卷的跟踪轨迹和步进梁的工作状态，根据酸轧的生产节奏和天车的运行状态，及时对步进梁进行锁定和解锁。

为满足工艺的要求，特设计以下三个子功能来保证自动下线过程中钢卷跟踪信息的准确、以实现天车提等待的功能。

3.1 钢卷的预跟踪

通过地面PLC和酸轧步进梁PLC进行通讯，检测和步进梁的运动轨迹，当步进梁开始动作时，步进梁PLC向地面PLC发送钢卷前进还是后退的状态，地面PLC收到步进梁移动状态后，提前将当前钢卷的位置进行更新，无人天车接受到更新后的坐标位置。天车提前进行移动，并将钩子下降到安全等待位。

通过实时发送酸轧步进梁上钢卷检测传感器的状态，如钢卷前进时，当检测到钢卷前进位有卷时，则实时更新库位信息，二级系统确认钢卷到位后，告知无人天车进行自动吊卷作业。

3.2 定义锁梁策略

天车接收到下线工单后，立即发出锁梁请求，这时候以轧线生产优先，当酸轧的下芯轴位置有钢卷时，意味着酸轧有钢卷随时可能向前移动，不允许锁梁。如酸轧1#鞍座没卷，则以天车下线优先，步进梁随时锁梁。

当步进梁锁定完成后，天车主钩开始自动下降开始取卷，地面PLC向步进梁PLC发生正在吊卷信号。如果钩子高度在4米以上时，步进梁1#鞍座有卷时，步进梁自动解锁，天车停止作业。如钩子下降到4米以下时，则步进梁无法解锁，直到天车取卷完成提升到4米以后，地面PLC向步进梁发出解锁信号后，步进梁自动解锁。

3.3 钢卷判断功能

MES提前将生产的钢卷信息下发给天车二级系统，通过步进梁PLC发送给天车二级系统取卷鞍座上的当前钢卷号，天车二级系统通过钢卷号将筛选出的需要执行的钢卷的信息（钢卷宽度，钢卷重量，钢卷外径）下发给天车PLC。

无人天车可以在执行任务时，通过测量钢卷宽度，钢卷重量，钢卷外径来核实钢卷信息，保证所吊即所需。

宽度核实：通过天车吊具上的激光测距编码器来测量当吊具夹紧钢卷时的宽度，与数据库中的钢卷宽度进行比较。

重量核实：通过天车上安装的电子称来数据库中的钢卷重量进行比较。

钢卷外径核实：通过天车吊具上的传感器计算钢卷外径并与数据库中的钢卷外径进行比较。

4 应用效果

设计完成的钢卷自动下线系统现成功运行于唐钢高强汽车板的轧后库区，与传统的人工作业相比，在以下几个方面存在巨大的优势：

钢卷半自动出入库系统 国内同类技术人员配置 一个无人天车主控+一个天车工 两个协调人员+两个库位管理人员+两个天车工工作效率 平均下线时间：3分/卷。 平均下线时间：6分/卷。库位管理无人天车可以在执行任务时，通过测量钢卷宽度，钢卷重量，钢卷外径来核实钢卷信息，保证所吊即所需，准确性高天车系统自动更新库位信息系统需要库位管理人员一卷一核实(对比标签)，库位信息更新不及时，甚至存在错误。

[1]么坤.唐钢高强汽车板成品库无人天车自动下线过程控制系统设计与应用[J].电子世界,2017(6).