数据库技术在热处理冷床板坯跟踪系统中的应用

　　0 引言

　　国内许多冷床板坯跟踪系统中，装钢机、出钢机行程无法自动计算，只能手动进行装出钢操作，步进梁也只能在半自动状况下运行。操作人员劳动强度大，企业生产成本高，而产品产量低。莱钢厚板厂热处理车间冷床自动控制系统利用数据库技术，实现了板坯跟踪全自动控制。本技术采用s7-400控制系统，完成生产过程控制、数据采集、工艺显示、历史数据存储、故障报警及报表打印等功能。

　　1 技术原理

　　对冷床板坯信息跟踪程序进行开发与应用，建立冷床板坯实时数据库，记录冷床板坯数量、规格、位置等信息;板坯被步进梁抬起前进时，板坯位置信息实时更新，根据当前装料侧和出料侧板坯位置信息，计算出装钢机和出钢机行程，实现自动装出钢、冷床钢坯的周期运动和数据跟踪[1]。

　　数据库中第一个双整型数存放数据库当前指针，数据库中第2个双整型数存放当前数据库中存放的板坯数量。每只板坯占据22个字节(176位)，共能存放最多50只板坯的信息。

　　根据指针的数据，可以计算出板坯的数量。例如指针为1824，则当前板坯数量为：(1824-64)/176=10只。

　　装钢时，根据数据库中第10只板坯的后沿位置，可以计算出第11只板坯的释放位置，这样装钢机可以自动装钢。

　　第11只板坯装入后，根据装钢完成信号，数据库第11只板坯信息位置处依次填入板坯的长、宽、位置等信息。同时数据库指针变为1824+176=2000，即指向了第12只板坯的起始位置，同时板坯数量更新为11。

　　当步进梁向前移动一个步距(设为500mm)，数据库中所有板坯前沿、后沿位置信息都增加500。

　　当第1只板坯到达出钢位时，根据它的前沿位置计算出出钢机的出钢行程，从而实现自动出钢。

　　当出钢完成后，根据出钢完成信号，数据库中第1只板坯的信息清零，然后将第2只板坯的信息移动到第1只板坯的信息位置处;将第2只板坯的信息清零，然后将第3只板坯的信息移动到第2只板坯的信息位置处;依此类推，直到第11只板坯的信息移动到第10只板坯的信息位置处。数据库指针变为2000-176=1824，即指向了第11只板坯的起始位置，同时板坯数量更新为10。这样，就实现了完整的冷床数据跟踪过程。跟踪数据库结构如表1所示。

　　表1 跟踪数据库结构

地址	名称	数据类型
0．0	指针	双整
4．0	板坯数量	双整
8．0	板坯1前沿位置	实型
12．0	板坯1距出料端位置	实型
16．0	板坯1宽度	实型
20．0	板坯1后沿位置	实型
24．0	板坯1长度	实型
28．0	板坯1手动装钢标志	布尔
28．1	板坯1长度超长标志	布尔
30．0	板坯2前沿位置	实型
34．0	板坯2距出料端位置	实型
38．0	板坯2宽度	实型
42．0	板坯2后沿位置	实型
46．0	板坯2长度	实型
50．0	板坯2手动装钢标志	布尔
50．1	板坯2长度超长标志	布尔
……	…….	……
1086．0	板坯50前沿位置	实型
1090．0	板坯50距出料端位置	实型
1094．0	板坯50宽度	实型
1098.0	板坯50后沿位置	实型
1102．0	板坯50长度	实型
1106．0	板坯50手动装钢标志	布尔
1106．1	板坯50长度超长标志	布尔

　　根据控制要求，经过综合对比分析，决定选用Siemens公司S7-400 PLC控制系统,监控软件采用SIEMENS公司的WinCC。

　　本工程自动化总体方案以“集散控制、分层结构”为主要特点，整个自动化系统可分为3层：现场检测与终端执行;分散的数据处理、过程控制;集中操作监视(2)。

　　结合本生产线工艺布置和特点，冷床控制系统使用了3台S7-400控制器、2台DELL工控机，PLC配置6个ET200从站。2台DELL工控机作为操作站，运行WinCC监控站软件，负责维护集成历史数据库和提供人机接口，访问PLC的数据。采用一台EPSON针式打印机打印生产报表和过程数据。

　　S7-400是模块化大型PLC系统，采用标准的以太网通信。DELL工控机采用主频为2.5GHz的pentiumⅣCPU，512MB SDRAM 内存，80GB UltraSCSI 接口硬盘。 S7-400控制器和DELL工控机采用工业以太网通信，通信速率为10Mbps。

　　该生产线的控制以过程控制为主，兼有大量的逻辑控制。主要功能是完成控制参数的监视和调整、逻辑联锁、故障及报警的处理、历史数据的采集及历史趋势的显示和打印，生产报表的生成和打印等。

　　上位机的功能包括：过程监控画面显示、报警显示与处理、报表打印、历史趋势显示与存储等。围绕以上功能编制上位机软件。

　　4 过程监控画面

　　配备功能键盘，可以选择画面和改变设定值。

　　根据冷床功能开发设计出不同的画面供操作者选择，例如冷床主画面、步进梁跟踪画面、冷却水画面、冷床监控画面等。冷床跟踪画面可显示下列数据：板坯号、批次、冷床板坯数量及板坯位置。

　　画面中含有报警信息，所有报警均可在屏幕显示，存储在硬盘里，并能打印出来。大约有100条报警信息。

　　过程数量记录(趋势)：大约有50个过程值被记录在测量文档中，存储时间为1个月。所有过程值在屏幕上显示。

　　5 系统的安装调试及运行改进

　　5.1 实验室调试

　　在控制软件及工艺画面和报表编制完后，首先利用信号发生器对控制器I/O模板的每一通路进行检测，看输入、输出是否正常，模拟现场情况测试程序，检查程序运行是否正常。发现错误的地方立即进行修改，直到准确无误为止。

　　5.2 现场调试

　　经过冷调和热调两个阶段，使系统逐步满足控制要求。

　　5.3 系统测试

　　(1)系统硬件测试。

　　该系统采用S7-400系统，查阅运行以来的操作值班记录及维护记录，得出硬件的运行率为100%，没有出现因设备硬件而影响生产的情况。

　　(2)被控参数的测试。

　　整个生产线工艺较复杂，被控参数较多。对所有被控参数的控制精度(即设定量和实际量的差别)在不同时刻进行了测试和记录，由测试结果可知，被控参数基本能稳定在设定值的正常波动范围内。

　　(3)系统的报警功能。

　　当现场报警参数超限后，画面中出现红色报警。当参数恢复正常后，操作员按下报警确认按扭，报警消失。

　　(4)干扰性能测试。

　　当附近有大功率电机启动及使用电焊机时，该系统的正常工作不受影响。

　　5.4 运行改进

　　进入正常生产后，根据生产中的实际情况，进一步修改、完善软件，以最大限度满足生产的需要。

　　6 技术创新点

　　本项目成本低，效益高，主要技术特点如下：

　　(1)建立先进先出跟踪数据库，利用指针实现数据库内数据的定位、修改。

　　(2)开发出板坯信息的监控画面，使操作工对冷床板坯信息一目了然。

　　(3)根据板坯位置信息，计算出装钢机和出钢机行程,实现自动装出钢。

　　该系统已投入运行，在冷床正常生产时有着良好的控制效果。该项目实施后，减小了工人的劳动强度，大大增强了系统稳定性，生产节奏整体提高，增加了年产钢量，取得了良好的经济效益。

　　参考文献

　　[1] 陈守仁.工程检测技术[M].北京:中央广播电视大学出版社,1996

　　[2] 王有铭,簏守礼,韦光.控制轧制[M].北京:冶金工业出版社,1986