钢卷跟踪系统及自动喷号的应用与开发

钢卷跟踪系统及自动喷号的应用与开发

摘要板带厂1500mm宽带生产线是国内首条国内自行设计、制造、安装、调试的生产线，具有设备大型化、技术复杂化、产品高端化的特点，设计年产量为200万吨，运输区没有钢卷信息跟踪系统，也没有自动喷号机，需人工确认喷号，远程秤重系统也没有联网，钢卷信息需人工输入。

关键词钢卷信息跟踪；自动喷号技术；以太网多PLC通讯技术

1系统概况

板带厂1500mm宽带生产线2005由大连重工首次设计制作，设计规模为年产宽带卷200万吨。其中收集区主要功能是完成钢卷打捆后成品的运输下线，初期设计有一个提升机、4个步进梁，无喷号机，人工喷号。2007增加一个成品跨，配备4个步进梁和两个运输链。生产中存在如下问题：

1）喷号区环境温度一般在300℃以上，高温辐射对工作人员身体健康造成很大伤害。其次由于收集操作人员与现场喷号人员配合不默契，经常出现钢卷喷号过程中，2#步进梁发生平移，极易发生烫伤及人身伤害事故。

2）由于钢卷喷号的工作性质是频次较高的重复性工作，技术含量相对较低，对现场工作人员素质要求较低，但同时要求喷号人员具备较高的责任心，才能保证钢卷成品的规格型号准确无误。

3）原始设计中在3#梁西侧安装一台计量称，用于钢卷的远程计量。由于需要操作工手动输入计量钢卷的各项信息，操作繁琐并且容易出错。

4）自动化钢卷号只传递到卷取机部位，卷取机后取卷小车、1#步进梁、提升机、2#步进梁由PLC540控制，3#步进梁、1#运输链等设备由PLC610控制，这两套PLC和卷取机无通讯。

基于以上原因，在1500mm宽带生产线收集区1#运输链处安装一套全自动喷号机，在热带钢卷的圆柱面和端面上喷印。喷号机基于标准的工业机器人，机器人采用ABB公司的6650型机器人。喷印头采用了7喷嘴技术，喷印头在6轴上安装。机器人根据在钢卷上的喷印位置移动喷印头。同时，配置SiemensOP270操作面板，实时显示喷印内容、机器状态和故障信息，实现人机对话。系统操作模式可实现维护模式、半自动模、自动模式切换。喷印内容由以及自动化系统通过以太网接口传输，喷印过程自动启动。同时增加钢卷自动喷号流程，基于一级自动化控制系统，实现对16组成品钢卷信息的全过程跟踪，通过构建工业以太网，完成与自动喷号机在网络层上的通讯和整合，实现了信息跟踪-数据传输-自动称重-自动喷印的生产过程自动化。既解决现场喷号的安全隐患，降低工作人员的工作频率，有效提高工作效率，减少工作失误。

2技术改造方案的研究与确定

在收集区1#运输链处安装一套全自动喷号机，全自动喷号机在热带钢卷的圆柱面和端面上喷印。喷号机基于标准的工业机器人，机器人采用ABB公司的6650型机器人。喷印头采用了7喷嘴技术，喷印头在6轴上安装。机器人根据在钢卷上的喷印位置移动喷印头。

喷印的钢卷信息（包括钢卷号，钢种号，规格等信息）先由卷取机PLC经以太网传递给运输区PLC540，在PLC540内编辑钢卷信息传递逻辑后，由运输链PLC540通过以太网发送至喷号机的上位计算机系统，实现自动喷号。

由于钢卷传送和喷号分别由PLC540、PLC610、喷号机PLC实现，这3套PLC要有可靠的逻辑连锁保证设备安全运行，防止掉钢和运输链移动中喷号机动作发生碰撞等事故。

喷号机操作画面，如图1所示。

通过在卷取机和PLC540建立以太网TCP协议连接，实现钢卷信息的传递。接收自动化二级钢卷信息。根据现场激光检测器和步进梁平移阀的状态进行PLC 逻辑编程，生成钢卷移动标志，向后面的设备传递钢卷信息。

由于自动化提供的钢卷信息格式钢卷号、钢种号是字符串格式，钢卷宽度、厚度、重量是实数格式，而喷号机喷号数据只能使用字符串格式，而且宽度、厚度显示为“宽度×厚度”我们在PLC540把钢卷信息传递个喷号机前又进行了实数转字符串处理，再进行字符串的插入、合并等编程，满足喷号机的数据要求。

图1

整个系统采用采用TCP/IP协议及WinCC监控软件达到对每一个钢卷移动实时监控、跟踪。操作工还可根据生产实际随时对每个钢卷进行数据吊销和更改，以满足钢卷取样等实际需要。

和自动化远程称量的通讯：在运输链原始设计中，3#梁西侧安装一台计量称，8#操作台内一台用于钢卷称量的客户端，用于钢卷的远程计量。由于钢卷称量时，需要操作工手动输入每一只计量钢卷的各项信息，操作繁琐并且容易出错。通过在钢卷称量客户端内增加一个网卡，利用西门子OPC软件进行编程，实现了计量系统客户端与收集区PLC540间相互通讯，PLC540可自动读出每支钢卷的重量，并通过HMI人机界面显示在钢卷跟踪画面中，为喷号机自动喷涂钢卷重量预留接口。同时计量单位从服务器上读出称重钢卷的信息，并自动写入称重系统客户端，操作人员从客户端上可以直接读出钢卷的信息，不需要再手动输入。从而实现了信息跟踪-数据传输-自动称量-自动喷印的生产过程自动化，大大减轻了现场操作人员的工作量，改善了操作人员工作环境，提高了工作效率，同时也降低了工作失误带来的损失。潜在经济效益明显。

3实施效果

实施运输链钢卷自动跟踪和自动喷号改造后，由机器手喷号取代了原有的人工确认喷涂钢卷号，有效解决现场喷号的安全隐患，大大降低工作人员的工作频率和劳动强度，有效提高工作效率，保证成品钢卷的规格型号准确无误，同时也为厂实施人员定置优化提供了有力依据。

4结论

通过实施运输链钢卷自动跟踪和自动喷号改造，通过以太网多PLC通讯，实现钢卷信息传递和多套设备安全运行连锁。研究和开发了钢卷在各个钢卷位置的跟踪、吊销功能，统一了钢卷数据格式，实现了和自动化远程秤重功能连接。

参考文献

[1]廖常初.S7 300/400 PLC应用技术,机械工业出版社,2006.

[2]苏昆哲.深入浅出西门子WINCC V6,北京航空大学出版社,2007.

[3]崔坚.西门子工业网络通信指南,机械工业出版社,2005.