环形加热炉管坯过程跟踪系统的设计与实现

发布时间：2009-11-03 作者：张　燕

        0　引言
        南方某厂环形加热炉由中冶赛迪工程技术股 份有限公司总承包建设, 2007年10月投产,笔者 全程参加了此工程的软件编程和调试工作,本文 主要介绍环形炉过程跟踪系统的设计与实现。 环形加热炉用于管坯穿孔前加热,年加热连 铸圆管坯量为38185 万t,加热管坯规格外径为 200 mm,长度1 400～4 500mm,最大单重111 t, 采 用冷装方式,出炉温度( 1 250～1 280) ±10 ℃,炉 子最大加热能力150 t/h,平均100 t/h,出钢节奏 135根/h, 炉子中径36 m。根据环形加热炉生产 特点,环形炉分六段进行炉温控制,同时设置热回 　　收段,以提高烟气余热利用。环形炉从出料到装 料分为:第2均热段、第1均热段、第3加热段、第 2加热段、第1加热段、预热段和热回收段,其中热 回收段不供热,利用经预热段的烟气余热将管坯 预热。
        主要工艺流程为:管坯首先在炉前辊道上进 行称重、定位,定位完毕后,当满足装钢条件时,装 料炉门打开,装料机将炉外装料辊道上的管坯送 到炉内指定位置,然后装料机回到装料起始位置, 装料炉门关闭,旋转炉底按要求转动,并将已加热 好的管坯送到出料炉门位置。当经过充分加热的 管坯到达出料位置并满足出钢条件时,出料炉门打开,出料机将管坯取出并放到出料辊道上,送往 轧线轧制,完成管坯的装料、加热、出料过程。
        1　自动控制系统构成
        自动控制系统由两级系统构成,分为基础自 动化(L1)级和过程控制计算机(L2)级。L1级主 要完成环形炉区的装料机、装料炉门、炉底旋转机 械、出料炉门、出料机、自动检修炉门的控制,环形 炉燃烧控制,介质的测量和控制等。L2级完成管 坯生产计划接收和管理,管坯初始数据输入,装出 料设定,加热炉过程数据收集、监控,炉内管坯跟 踪,轧线计算机系统通信,燃烧模型设定计算等。 L1系统选用Rockwell PLC ControlLogix产品, 整个系统仪控和电控各设1套PLC系统, PLC的 I/O点备用量按15% ～20%考虑。PLC主机架设 置在环形炉控制室内,现场检测信号、控制信号通 过现场远程I/O站进入PLC系统。远程I/O站的 设置地点有:环形炉液压站、电气室、操作台、加热 炉底、平台等。在环形炉操作室设置2 台L1 级 HM I,其中1台兼作L1工程师站。
        L1级主要硬件如下:
        电控PLC主站Rockwell ControlLogix 1套;
        仪控PLC主站Rockwell ControlLogix 1套;
        远程I/O站Rockwell FlexLogix 7套;
        L1操作站2套。
        L1 系统基本软件有: RSLogix 5000 编程软 件, RSView32 。
        L2级系统由1台PC服务器、1台网络打印机 以及相应的网络设备构成,主要硬件为: PC服务器HP ProliantML370 G5 1台; Laser jet网络打印机1台; 网络设备及配件1套。
        L2 系统基本软件有: Windows 2003 Server, Oracle 10g中文标准版, Visual studio1net 2005中 文标准版, Rssql专业版, RSlinksOPC Gateway。
        2　管坯跟踪
        环形炉只在出料和进料处设有炉门,其它部 分为全封闭状态,因此操作人员无法观察到炉内 布料情况。且由于钢种不同、规格不同,各批管坯 之间必须保留一定的间隔,否则容易造成“混钢” 这一严重的质量事故,故物料跟踪系统需要准确 记录炉内管坯位置,使操作人员能随时了解炉内 布料情况,它也是环形炉自动运转和进行温度计 算的基础。
        211　跟踪程序的设计
        物料跟踪功能通过L1的装炉、出炉、炉底旋 转信号实现管坯的跟踪。炉底设置2套绝对值编 码器,一用一备。编码器计数值范围0～303 104, 对应炉底旋转角度0～360°。具体实现步骤为:当 新的一批管坯被调上上料台架准备依次进入环形 炉前,操作工在L2计算机上将要生产的钢管的管 坯号、直径、长度、钢种等数据输入,系统在数据库 中将输入的数据写入炉前管坯数据表中,一条记 录对应一根管坯,管坯顺序号从1往后排;当收到 L1装炉完成信号时,系统将炉前第1根管坯数据 移到炉内管坯数据表中,记录管坯入炉时的编码 器读数、入炉时间,此时管坯位置为0;当炉底旋转 时,根据当前编码器读数和炉内每根管坯入炉时 的编码器读数,计算当前管坯的位置;当管坯出炉 时,将管坯数据移到出炉管坯数据表中,记录管坯 出炉时间。当自动跟踪出错时,进行人工修正。 跟踪主画面如图1所示。

        212　Rssql软件的应用
        环形炉过程跟踪系统软件由前台画面和后台 程序组成,本系统采用Rssql软件,仅需几步配置 就能完成后台程序设计,节省了大量的编程时间, 且系统和L1的连接稳定可靠。
        21211　Rssql软件结构
        Rssql软件包括4个基本组件: 1个用于用户 图形界面(GU I) , 3个用于服务(事务管理器,控制 连接器,企业连接器) 。图形用户界面用来操作和 组态Rssql程序, Rssql程序服务于后台。所有的 核心工作都由Rssql自动完成, Rssql服务通过 TCP / IP协议互相连接,即使组件分布在网络上的 多个计算机内,也能像在单机上一样进行操作。
        21212　Rssql配置过程
        在Rssql用户图形界面里进行以下5步配置, 运行Rssql,即可完成环形加热炉后台程序的设 置。
        (1) Rssql是在控制系统和企业数据库系统之 间提供双向连接的工业数据事务管理系统。因此 配置的第1步即定义配置的存储路径、与控制系 统的接口类型、与数据库系统的接口类型。本系 统输入D: \RHF作为存储路径,选择RSL inx Clas2 sic OPC作为控制系统连接器,选择Oracle OCI作 为管理系统连接器,用来连接Oracle数据库。
        (2)定义运行Rssql服务。本系统由于Rssql服务都安装在服务器上,因此需要填入服务器的 主机名、用户名和密码。控制连接器名称为opc2 con,企业连接器名称为oracon。