粗轧SSP出口区域跟踪程序优化

粗轧SSP出口区域跟踪程序优化

Summary：在现代化工业控制系统中，跟踪控制系统已经成为必不可少的组成部分：一方面它便于操作人员随时掌握全线物料的分布情况；另一方面，越来越多的生产控制功能都依赖于跟踪系统。在热连轧生产线中，由于生产线长、生产节奏快，一旦跟踪系统出错，将直接影响生产，甚至造成生产事故。Keys：粗轧、跟踪、映像、程序优化OptimizationofSSPexittrackingprogramYangFuhua1(1.BaosteelZhangjiangIorn&SteelCo.,Ltd,Hotrollingmill,Majorelectricalengineerforroughrolling)Abstract:Inthemodernindustrialcontrolsystem,trackingcontrolsystemhasbecomeanindispensablepart:ontheonehand,itisconvenientforoperatorstograspthedistributionofallmaterialsatanytime;Ontheotherhand,moreandmoreproductioncontrolfunctionsrelyontrackingsystems.Inhotcontinuousrollingproductionline,astheproductionlineislongandtheproductionpaceisfast,oncethetrackingsystemgoeswrong,itwilldirectlyaffecttheproductionandevencauseproductionaccidents.Keywords:roughrolling,tracking,Image,programoptimization0前言通常，L2和L1中都包含跟踪系统，它们的侧重点有所不同：L2的跟踪系统主要负责全线的宏跟踪，如板坯在不同区域间的运动、传递等，用于协调生产节奏；而L1的跟踪系统负责单块钢板的微跟踪，如根据实际信号判断钢板的具体位置等，用于具体设备的控制。湛江钢铁2250热连轧跟踪系统L1部分由TIMEC公司开发，L2部分为宝信开发。为了便于程序的移植，外方跟踪系统采用了模块化的方式编写；但这些程序模块缺少必要的说明信息，导致跟踪程序难以理解，这大大增加了跟踪系统的维护难度。目前，外方跟踪系统中还存在一些逻辑错误和设计不合理之处，在特定的情况下将导致生产隐患，如辊道控制权冲突、中间坯的长度及位置不准、区域间交接错误等。同时，原跟踪系统也难以适应高节奏生产，制约了生产效率的进一步提升。总的来说，目前2250粗轧跟踪的主要问题是维护困难、存在隐患、效率不足。[1]1概述2250的L1跟踪包括5大区域：MTK1（除鳞箱入口至侧压机出口）、MKT2（侧压机出口至R2出口）、MIT3（R2出口至F1）、MTK4（F1至F7）、ROT（F7至卷取）；板坯库、加热炉、及卷取后方的运输链跟踪不属于L1跟踪的范围。如下图：在2250的L1跟踪系统中，使用了大量的传感器来检测板坯的实际位置，这些传感器可分为两类：HMD（HotMetalDetector，热检）以及压力检测单元（如轧机、立辊等）。2跟踪系统介绍L1跟踪系统主要通过处理传感器反馈信号计算钢板位置，判断钢板分布状态并辅以跟踪校正和信号屏蔽等功能，最终获取钢板的精确位置，达到为轧线设备提供控制依据的目的。

2.1跟踪系统的功能及数据L1跟踪系统主要功能包括：1.处理传感器信号；2.计算钢板的头尾位置；3.判断钢板分布状态；4.跟踪校正功能与信号屏蔽；5.为轧线设备提供控制依据。L1跟踪系统结构中的核心是跟踪数据，跟踪数据直接为设备控制提供依据。跟踪数据包含跟踪区域内钢板跟踪点数据，跟踪区域内辊道跟踪数据，跟踪区域数据，跟踪区域边界位置数据，边界传感器数据，钢板头尾锁定数据，跨区域数据，设备区域数据等。下面简单介绍几个，详细的介绍在跟踪系统的数据结构中。1.对每一块钢板创建两个跟踪点（头和尾）。跟踪区域内钢板跟踪点数据描述了在该跟踪区域内的跟踪点个数，状态字（有无头，有无尾），类型（头/尾），位置，所处的区域辊道号，对应钢板长度，对应钢板钢号，对应内部钢板号。2.跟踪区域内辊道跟踪数据描述了在该跟踪区域内的辊道组个数，钢板个数，每组辊道上游和下游对应的钢板钢号，每组辊道上对应钢板的跟踪点（头/尾/空），每组辊道上是否有钢，每组辊道对应钢板是否出错，每组辊道对应钢板头尾时是否需要校正。3.跟踪区域数据描述了在该跟踪区域内的最下游辊道号，每组辊道区域长度，每组辊道的DeltaLength（分头和尾）。4.跟踪区域边界位置数据描述了该跟踪区域的最下游辊道号，该区域内所有辊道边界距该区域最上游边界距离。5.边界传感器数据描述了在辊道边界的热检的点亮延迟断开信号，正向点亮脉冲信号，反向点亮脉冲信号，正向熄灭脉冲信号，反向熄灭脉冲信号，点亮脉冲信号，熄灭脉冲信号。6.跨区域数据描述了跨区域需要调整的钢板号，即将跨越到的区域，跨越命令和跟踪清除等。7.设备区域数据描述了模拟时板坯个数，每个板坯的板坯号和所在设备区域号。[2]2.2粗轧跟踪典型故障2.2.1映像跟踪出错SSP轧制短板坯的过程中，板坯尾部离开SSP入口区域运行至出口区域时，由于SSP出口HMD信号闪烁，导致SSP跟踪出错（板坯实物与影像位置不一致），造成轧线停轧。2.2.2映像长度异常当钢板跨越不同的跟踪区域时（如尾部在MTK1，头部在MTK2），可能因为卡钢、打滑等原因造成钢板映像长度异常，如下图所示。实际板坯卡在SSP内，由于SSP出口热检一直处于点亮状态，根据位置锁定功能的要求，在SSP出口热检未卸载前，板坯尾部位置被锁定在SSP出口热检。而此时板坯头部位于MTK2中，并不知道尾部被已被仪表信号锁定，仍随着辊道运转而向R1轧机前进，导致板坯映像长度严重偏离实际情况。2.2.3MTK1/MKT2跟踪交接异常在高节奏生产时，有时需要在R1入口区域摆钢。此时如果板坯尾部在向上游方向移动时越过MTK1和MTK2的边界热检，则需要执行从MTK2到MTK1的跟踪交接。之后，板坯向下游方向移动时，因为此时MTK1的辊道无速度，板坯映像尾部会停在MTK1和MTK2的边界位置（MTK1侧），无法实现从MTK1到MTK2的跟踪交接，如下图所示。2.2.4R1/R2间辊道控制权冲突原有粗轧跟踪系统设计时限定：在同一组辊道上，最多只能存在一块板坯，否则会出现辊道速度控制权冲突，随后导致跟踪系统保护性停车。按照工艺限制，R1轧制完毕后，中间坯最大长度可达20米，而R2轧机倒数第二道次最大出口长度可达45米。如果R1轧制完最后一道次时，R2轧机的末道次尚未咬钢，很可能出现如下图所示的情况：此时R2轧机入口钢板的尾部仍位于CN2Z，一旦R1轧机出口钢板的头部进入CN2Z，就会导致跟踪报错并触发保护。该问题曾在生产中多次出现。3粗轧跟踪典型故障的解决方案3.1映像跟踪出错经过调研ODG曲线分析HMD闪烁时间基本在0.5s以内，偶有出现2s左右的，因此优化HMD滤波时间，由原来的0.5s延长至3s且在SSP出口HMD检测处增加遮光片以减弱信号检测。3.2映像长度异常R2轧机在反向道次轧制时，R2受载后，钢板尾部位置即锁定在R2出口116.291米，而钢板头部位置则不断向上游移动，导致板坯映像变短乃至消失。正常生产时，位置封锁功能处理完毕R2反向道次受载脉冲后，钢板的尾部位置小于R2轧机位置（116.29米）；且尾部位置会随着轧制进行不断减小。出现异常时，位置封锁功能处理完毕R2反向道次受载脉冲后，钢板的尾部位置仍大于R2轧机位置。此时，模块HT_0TRK_TZMV2_A_1的输入信号中，封锁条件依旧满足（R2EZ、R2XZ辊道为自动状态），且钢板尾部位于R2XZ区域（尾部位置116.291米），因此启动位置锁定；此后，不会再有R2反向受载脉冲信号来解除位置锁定，导致钢板尾部位置被一直固定在116.291米。计划解决措施分为几方面：调整R2轧机跟踪锁定功能的投用条件；延长R2解除跟踪锁定的信号时间。3.3MTK1/MTK2跟踪交接异常生产中，SSP区域实际板坯落后于映像，且映像长度变长。进入R1轧制完毕第一道次后，钢板映像长度已远远大于真实板坯长度，导致生产异常。初步分析数据发现，在SSP出口的热检ED101/2，持续有信号的时间较正常生产板坯长。根据MTK1的跟踪封锁逻辑，板坯尾部在ED101/2卸载前被锁定在此位置，而此时，板坯头部已进入MTK2，且位置值不断增加。计划整改措施为在R1、R2轧机卸载后，使用道次预测出口长度对钢板位置进行校正。可解决各种因为传感器仪表信号异常导致的映像长度不准。3.4R1/R2间辊道控制权冲突调查发现，中间辊道CN2Z实际包含3个变频器分组，每个变频器分组对应的辊道长度为8米。如果按照变频器分组，将CN2Z辊道划分为三个独立的辊道，则能有效避免高节奏生产时，R1、R2间辊道控制权冲突的问题，如下图所示。同样的轧制节奏下，R1出口钢板向下游移动时，触发辊道控制权冲突的位置后移了16米，上游钢板有充分的缓冲距离，能有效避免此类跟踪异常。调整前后的MTK2辊道分组长度及编号如下表所示。与此同时，将CN2Z辊道划分为三个辊道，有助于提升R1生产节奏。在原有系统中，为了避免CN2Z控制权冲突，可通过操作员临时禁止R1末道次进钢来确保安全。优化后，R1轧机生产时基本无需考虑R2入口板坯的影响。此外，将CN2Z辊道划分为三个辊道，也有助于提升R2的节奏。在原有系统中，R1出口板坯和R2入口板坯的最小间隔为24米。优化后，该间隔缩小为8米。按照中间坯传输速度为4米/秒设定，可减少4秒的传输时间，即使考虑到板坯间防碰撞距离（通常设置为15米），也可减少2秒的传输时间。优化MTK2的辊道分组，不但对MTK2跟踪有重大影响，同时也影响R1