镀锡线物料跟踪原理及应用

2021-01-04王会占蔡志全

工业技术与职业教育 2020年4期

王会占,蔡志全

（1.首钢京唐钢铁联合有限责任公司，河北唐山 063200；2.唐山工业职业技术学院，河北唐山 063299）

0 引言

镀锡机组是高强度连续生产的产线，物料跟踪（Material Tracking，简称MTR）是计算机过程控制系统中连续生产必不可少的一环，其主要目的是确定物料在生产线上的具体位置，为其他控制逻辑提供物料的位置信息，触发相应的其他控制功能并协调各控制功能间的数据通讯；同时在计算机人机界面（Human Machine Interface，简称HMI）跟踪画面显示当前物料的运行位置，便于操作人员直观了解和操作[1]。

物料跟踪包括钢卷跟踪与带钢跟踪。钢卷跟踪即静态（线下）跟踪，是指从入口上料区（开卷机区域）到出口下料区（卷取机区域）的钢卷信息跟踪；带钢跟踪即动态（线上）跟踪，是指从开卷机开卷直至卷取机卷曲的动态跟踪[2]。

1 MTR的功能

MTR的基本功能有2个，一是钢卷及带钢信息跟踪功能；二是通信接口功能。

钢卷跟踪是对钢卷带头位置进行跟踪；位置包括从第1个鞍座、开卷机至焊机、活套的入口区域，从电解清洗、电镀锡至钝化处理的工艺段区域，从卷取机至最后一个鞍座的出口区域。带钢跟踪是对开卷机至卷取机区域的带钢信息进行跟踪，包括钢卷号、宽度、厚度、长度、工艺处理方法等信息。

MTR的通信接口功能可以将二级下发的设定值传给子功能（如将张力的设定值传给LCO）；钢卷下线后，MTR将成品卷的信息发给二级。MTR将带钢信息可视化，显示在HMI人机界面上[2]。在初始调试阶段，MTR还可以模拟带钢的运行。

2 MTR区域划分

为了跟踪的精确性，MTR会把整个生产线（从焊机到飞剪）划分为几个部分（section），每一部分再细分为一定数量的段（segment）。电镀锡生产线上一个完整的带钢分为9个区域，分别为入口段、入口活套1段和入口活套2段[3]、电清洗段、酸洗段、电镀锡段、后处理段、出口活套段、出口段。section划分，如图1。

图1 section划分

每一部分又根据工艺要求分若干小段（最多可分为59个小段），在每一小段进行数据更新。segment划分示例，如图2。

图2 segment划分示例

3 入口上卷跟踪

入口区域含有2个小车，2个开卷机，4个鞍座，MTR会使用电文来存储这些数据。通过小车的编码器位置信息、占位开关信号及光栅定位信号，反馈钢卷的位置变化，并通过HMI人机界面更新画面，确保画面显示的钢卷位置与实物一致。

当接收到小车移动、鞍座钢卷占位、小车下降、小车无钢卷占位信号后认为钢卷已从上卷小车放置到当前鞍座。相反，当检测到小车上升、小车钢卷占位、小车移动、鞍座无钢卷占位信号则认为小车从当前鞍座将钢卷取走。当检测到小车运送钢卷进入开卷机区域、开卷机膨胀信号后认为钢卷已从小车放置到开卷机上。

4 线跟踪

MTR进行线跟踪的起点为焊机，当MTR收到焊机发来的焊接完成信号后，开始进行生产线上带钢的跟踪与定位。HMI界面上焊接前后两卷钢卷的颜色是不同的，分界点为焊缝处。MTR主要通过检测编码器和焊缝检测仪2个信号计算和校正带钢的精确位置。全线各段的机械长度是固定的，在带钢运行时，MTR根据各部份的对应速度编码器的值，计算出带钢所走的长度，带头位置显示在HMI画面上,并根据长度变化进行移动[4]；焊缝检测仪的作用是校正MTR计算的带钢长度与实际长度的误差，在焊缝检测仪处对带头位置进行校正，实现带钢同步的功能。

5 出口下卷跟踪

出口下卷跟踪是指从出口剪切到形成卷取机上一个产品卷开始，包括小车卸卷到梭车、步进梁接收钢卷，直至天车吊走的过程。运卷小车及梭车的编码器位置反馈给MTR，并在HMI界面上更新显示，实现动态跟踪。步进梁的光栅占位信号检测钢卷在某个鞍座的位置上，同时钢卷在HMI界面上对应的位置显示出来。

6 线同步功能

线同步又可称为带钢同步，是指通过 MTR 的同步功能强制把处理线上的带钢信息进行人为变更。带钢同步主要分为 2个部分。第1部分为入口开卷机上的钢卷同步，若发现钢卷信息在开卷机上显示错误，可在“Synchronization Entry”中将对应开卷机上的钢卷信息进行写入；带头位置与实际位置不符时，可通过定位光栅检测到的实际带头位置进行同步；也可以焊接状态进行同步[5]，如果该钢卷已焊接完毕而HMI界面显示未焊接时，需按下“Welded”按钮。

7 常见故障分析

实际生产中，会遇到各种各样的物料跟踪故障，这里列举几个常见的故障。故障1，钢卷内圈松，开卷机打滑，导致编码器计算不准，带头位置显示到达焊机实际未到，无法焊接；故障处理方法，可手动点动该开卷机上的带钢，使带头到达焊机，然后使用带头同步功能，将带头重新同步到焊机。故障2，自动焊接失败，手动焊接成功后，HMI界面显示未焊接；故障处理方法，使用焊接同步功能，强制焊接完成信号。故障3，卷取机上卷号信息不对，打印标签错误；故障处理方法，使用卷号同步功能，手动输入卷号同步，重新打印标签。