0 引言
隨著鋁材應用范圍越來越廣,市場對熱軋鋁 帶的質量要求日趨嚴格,而國內鋁熱軋機自動化 水平低造成的鋁熱軋生產(chǎn)不穩(wěn)定,使得生產(chǎn)效率 與產(chǎn)品質量成為制約鋁材生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展的瓶頸。 據(jù)調查,截止到2006 年,國內單機架雙卷取 鋁熱軋機共有13臺,其中大部分是由洛陽有色金 屬加工設計研究院設計制造[ 1 ] 。目前此機型軋機 不具有完善的過程數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),不能為模型設 定等過程控制系統(tǒng)提供有效的過程數(shù)據(jù),也不能 為工藝人員和維護人員提供高效的數(shù)據(jù)支撐。針 對此現(xiàn)狀,蘇州有色金屬研究院有限公司研發(fā)了 針對單機架雙卷取機型的熱軋數(shù)據(jù)管理系統(tǒng),該 系統(tǒng)已成功應用于一家鋁加工企業(yè),并已向其他 有色加工企業(yè)推廣。作者以某鋁廠2 400mm單機 架雙卷取鋁熱軋機為例,介紹熱軋數(shù)據(jù)管理系統(tǒng) 的功能及特點。
1 系統(tǒng)背景
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)是中鋁科技發(fā)展基金項目——— 單機架雙卷取熱軋工藝控制模型及其系統(tǒng)開發(fā)的一部分。該項目由蘇州有色金屬研究院有限公司 于2006年開始實施,前期主要進行工藝控制模型 的開發(fā),數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)從2008年1月開始設計實 現(xiàn)。該項目以某鋁加工企業(yè)2 400mm單機架雙卷 取熱軋機為系統(tǒng)實施對象,該熱軋機控制系統(tǒng)由 西門子公司的Simatic S72400, Simatic S72300系列 PLC ,各種傳感器以及一些采集卡組成,同時檢測 主機、開卷機、卷取機以及操作臺等現(xiàn)場數(shù)據(jù),將 軋制壓力、張力、速度等模擬量或數(shù)字量信號以及 運行、停止等開關量信號,分別通過電纜和現(xiàn)場總 線送入PLC。該廠單機架雙卷取熱軋機沒有配套 的數(shù)據(jù)采集存儲系統(tǒng)和過程控制系統(tǒng),現(xiàn)場生產(chǎn) 以工藝人員編制的軋制規(guī)程為主,生產(chǎn)過程中操 作人員可人工修改軋制規(guī)程和控制參數(shù),產(chǎn)品質 量不穩(wěn)定。2008 年3 月對該軋機進行了技術改 造,采用了由蘇州有色金屬研究院設計的鋁熱軋 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。
2 系統(tǒng)結構
一般熱軋二級過程控制系統(tǒng)從功能上講主要 包括模型和非模型兩部分,其中模型部分功能主 要是指各種工藝控制模型的設定計算、自學習和 軋制規(guī)程的自動計算,是過程控制系統(tǒng)的核心功 能;非模型部分包括初始數(shù)據(jù)的獲取、物料跟蹤、 時序控制、實時數(shù)據(jù)的采集和處理、人機界面 (HM I)以及與其他系統(tǒng)(L1 /L3)的通信。[ 2 ] 數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)主要完成非模型部分的功能, 它與工藝控制模型結合起來就初步建立了單機架 雙卷取熱軋機過程控制系統(tǒng)。因此根據(jù)過程控制 系統(tǒng)中非模型部分的功能要求設計數(shù)據(jù)管理系 統(tǒng)。
數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構主要分為兩層:數(shù) 據(jù)采集層和數(shù)據(jù)管理層。數(shù)據(jù)采集層的主要功能 是將現(xiàn)場信號通過放大、隔離、濾波處理后,轉換 成數(shù)字信號,向過程控制系統(tǒng)傳遞。數(shù)據(jù)管理層 的主要功能是完成軋制過程中實時數(shù)據(jù)和工藝數(shù) 據(jù)的歸檔、監(jiān)控、備份等工作,還要進行數(shù)據(jù)處理 以及設定參數(shù)、規(guī)程和自學習參數(shù)的在線歸檔與 調用。
數(shù)據(jù)采集層硬件主要利用現(xiàn)場已有的PLC, 傳感器以及采集卡等設備, PLC模塊主要包括控 制模塊, I/O模塊和以太網(wǎng)通信模塊[ 3 ] 。數(shù)據(jù)管理 層由一臺IBM服務器和一臺PC客戶機組成,數(shù)據(jù) 管理系統(tǒng)軟件選用西門子公司的過程監(jiān)控軟件 W inCC,利用其集成的SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫[ 4 ] , 實現(xiàn)過程監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理功能, 編程軟件采用 Step 7和VC,服務器采用Windows 2000 Server操 作系統(tǒng)。
3 系統(tǒng)功能
根據(jù)熱軋過程控制系統(tǒng)對非模型部分的功能 要求以及現(xiàn)場的實際要求,可將數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)功 能分為兩個部分:數(shù)據(jù)流管理以及數(shù)據(jù)的歸檔、分 析和查詢。數(shù)據(jù)流管理包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、 軋線跟蹤、設定參數(shù)和規(guī)程計算模型調用,數(shù)據(jù)流 管理旨在為過程控制系統(tǒng)提供一個完整流暢的數(shù) 據(jù)流通環(huán)境。數(shù)據(jù)的歸檔包括現(xiàn)場過程數(shù)據(jù)的人 工歸檔和自動歸檔、報警的歸檔、設定參數(shù)的歸 檔、計算規(guī)程的歸檔以及自學習系數(shù)的歸檔;數(shù)據(jù) 的分析主要是根據(jù)歸檔的生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析帶材的成 品率、厚差分布、生產(chǎn)效率等參數(shù);數(shù)據(jù)的查詢主 要有兩種形式:報表和歷史曲線,用戶可根據(jù)需要 選擇某種形式。
