钢铁厂垛板机智能化控制研究与应用

史 强

(山东钢铁股份有限公司，山东271104)

宽厚板垛板机主要用于钢板吊运。随着莱钢宽厚板产量提升以及产品结构不断调整，8 mm～14 mm薄规格钢种的订单数量和比例明显增加。钢板宽度范围从1500 mm到3200 mm，长度范围从6000 mm到12000 mm，导致钢板单重范围变化大。垛板机的电磁铁磁力按20%递增，只有五个档位。

因垛板机电磁铁磁力变化幅度过大，导致在钢板上料时无法根据钢板重量准确调整磁力大小，如果电磁铁使用较大电流提高电磁铁磁力吊装，容易将多层薄规格钢板同时吊起；如果使用小磁力吊运，容易导致钢板掉落砸坏设备或导致人身伤害。

为进一步提高垛板机生产效率，保证信息与实物对应准确率，要求垛板机实现智能化改造，实时感知判断吸取吊运钢板状态，并进行自主调整。

1 现有设备及工艺条件

1.1 现场设备条件

现场设备条件见表1。

1.2 现场工艺条件

热处理生产过程中，钢板号、钢种、钢板尺寸、重量等信息由三级MES系统传输给垛板机二级控制系统，垛板机二级控制系统可实现垛位位置、垛位高度和上料位置、磁块数量的自动定位选择。

钢板实际位置、垛位高度和上料位置等信息由MES系统理论计算给出，不是实时监测所得，一旦MES信息与现场实物不符，极易造成电磁挂梁时降落过低，钢丝绳出槽，电磁铁吸取钢板不居中偏斜等问题。

操作工需要根据钢板厚度和重量，在操作画面中进行20%，40%，60%，80%，100%等磁力的人工选择，操作较为繁琐，需要频繁进行人工干预。

2 具体改造内容

2.1 电磁智能调磁控制系统升级改造

在垛板机上使用的电磁系统效果不佳，磁力调整只有五个档位，在实际使用过程中，电磁铁磁力调整变化幅度过大、准确度较差，需人工介入，延长了垛板机的工作周期，降低了垛板机的生产效率。根据现场需要对电磁系统进行升级改造，通过我公司软件开发、计算、支持在智能防摇系统平稳运行过程中，结合MES系统信息可精确实施无级控磁。

根据垛板机系统给出的命令，由调磁控制模块根据MES信息自动控制调磁器调节电磁吸盘的励磁电流及所需要的吸盘数量，调磁精度更加的准确，同时防止磁力不足或过分冗余，提高作业效率。改造的电磁智能调磁控制系统见图1。

表1 现场设备条件

图1 改造的电磁智能调磁控制系统

2.2 钢板位置智能识别系统

垛板机在钢板的吊装过程中，由于现有设备的局限性，不能准确的锁定钢板在宽度方面的中心，致使垛板机在吊运时不能准确吸取钢板的中心，导致钢板吸取存在重量上的偏移，在一定程度上影响生产。

在垛板机上增加钢板位置识别系统，使用激光轮廓扫描传感器LMS511-20100(响应时间10 ms～40 ms，测量精度±12 mm)安装在垛板机主梁上，由垛板机沿其大车方向行走，带动传感器扫描出整个场地，结合垛板机在行走过程中实时位置反馈，以及传感器扫描出来的2D轮廓信息，可以获得场地的3D数据模型，经过后期软件的数据处理与分析，计算出每个板材堆的中线位置，将钢板的长、宽尺寸、坐标位置等数据传送给智能管理系统，由智能管理系统结合MES信息来给定垛板机的位移信号，垛板机移动到给定的位置进行吊装，使垛板机能够实现钢板的自动识别，并完成自动对中功能。

2.3 钢板重量自动感应系统

在定滑轮一侧的钢丝绳上安装称重传感器对钢板的重量进行精确检测，并与MES给的重量信息进行对接，保证钢板重量的准确性。

分析传感器精度需求，提供传感器精度、响应速度等参数。称重传感器LKVE安装在钢丝绳定绳末端，可输出4 mA～20 mA的电流信号。该传感器重复精度高，可在严酷的工业环境下使用，且完全满足IP67的防护等级。

3 结语

通过对垛板机的智能化改造，实现钢板的自动识别，并完成自动对中功能。生产二级控制系统和MES系统实现了的无缝对接，实现MES下发计划后，垛板机自主执行上料或倒垛等任务。钢板号及重量实时监测并与MES系统的任务信息进行比对，确保所吊钢板与MES系统内钢板信息一致。设备改造后智能化程度更高，系统故障率更低，运行更加稳定。