鋼卷自動下線功能解析

唐鋼股份有限公司信息自動化部 張科科

1 引言

鋼卷庫做為產(chǎn)品存儲和運輸?shù)闹虚g環(huán)節(jié)，對于企業(yè)整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)和物流環(huán)節(jié)起到了重要的橋梁作用。隨鋼鐵企業(yè)智能物流的發(fā)展，對庫區(qū)信息化的程度的要求也越來越高。酸軋的下線鋼卷作為鋼卷庫的入口，自動下線的投入可以實現(xiàn)產(chǎn)品從原料生產(chǎn)到中間存貯再到運輸?shù)男畔o縫鏈接，提高了企業(yè)物流，信息流的同步性。

2 工藝要求

鋼卷自動下線入庫是天車無人化的一部分,主要實現(xiàn)酸軋生產(chǎn)鋼卷的自動入庫，根據(jù)實際工藝要求，主要實現(xiàn)以下功能：

無人天車系統(tǒng)在接收到酸軋卡羅塞爾芯軸卸卷信號后，根據(jù)MES下發(fā)的鋼卷信息（鋼種、寬度、厚度、下一道工序等）結合庫區(qū)的庫位，自動生成鋼卷的放卷庫位。

天車系統(tǒng)與步進梁進行實時通訊，獲取鋼卷的跟蹤信息，根據(jù)鋼卷的運行軌跡，提前控制天車提前到達吊裝區(qū)域，當鋼卷到達后，根據(jù)預定的鎖梁策略進行步進梁鎖定。天車自動吊裝鋼卷，并對鋼卷進行驗證，然后放到預定的庫位中。

作業(yè)完成后實時更新鋼卷庫的庫位信息，并及時反饋給MES。

3 功能實現(xiàn)

鋼卷自動下線系統(tǒng)主要有以下分系統(tǒng)構成：

任務分配系統(tǒng)：主要任務是接收MES下發(fā)的酸軋生產(chǎn)計劃，結合鋼卷的下道生產(chǎn)工序，以及庫區(qū)的碼垛原則，系統(tǒng)自動合理分配庫位。

WMS系統(tǒng)：依據(jù)目標庫位分配的結果，選擇最優(yōu)的運輸路徑。同時在最優(yōu)的運輸路徑中，合理分配天車，提高效率，降低由于分配不均導致的天車負荷不均。

PLC系統(tǒng)：天車PLC接收到WMS發(fā)送的作業(yè)指示信息后。根據(jù)目標位置、實際位置及障礙物位置計算出天車行走的最優(yōu)路徑及速度，然后控制天車驅動部分精確的達到目標位置。

地面PLC系統(tǒng)：及時反饋給天車二級鋼卷的跟蹤軌跡和步進梁的工作狀態(tài)，根據(jù)酸軋的生產(chǎn)節(jié)奏和天車的運行狀態(tài)，及時對步進梁進行鎖定和解鎖。

為滿足工藝的要求，特設計以下三個子功能來保證自動下線過程中鋼卷跟蹤信息的準確、以實現(xiàn)天車提等待的功能。

3.1 鋼卷的預跟蹤

通過地面PLC和酸軋步進梁PLC進行通訊，檢測和步進梁的運動軌跡，當步進梁開始動作時，步進梁PLC向地面PLC發(fā)送鋼卷前進還是后退的狀態(tài)，地面PLC收到步進梁移動狀態(tài)后，提前將當前鋼卷的位置進行更新，無人天車接受到更新后的坐標位置。天車提前進行移動，并將鉤子下降到安全等待位。

通過實時發(fā)送酸軋步進梁上鋼卷檢測傳感器的狀態(tài)，如鋼卷前進時，當檢測到鋼卷前進位有卷時，則實時更新庫位信息，二級系統(tǒng)確認鋼卷到位后，告知無人天車進行自動吊卷作業(yè)。

3.2 定義鎖梁策略

天車接收到下線工單后，立即發(fā)出鎖梁請求，這時候以軋線生產(chǎn)優(yōu)先，當酸軋的下芯軸位置有鋼卷時，意味著酸軋有鋼卷隨時可能向前移動，不允許鎖梁。如酸軋1#鞍座沒卷，則以天車下線優(yōu)先，步進梁隨時鎖梁。

當步進梁鎖定完成后，天車主鉤開始自動下降開始取卷，地面PLC向步進梁PLC發(fā)生正在吊卷信號。如果鉤子高度在4米以上時，步進梁1#鞍座有卷時，步進梁自動解鎖，天車停止作業(yè)。如鉤子下降到4米以下時，則步進梁無法解鎖，直到天車取卷完成提升到4米以后，地面PLC向步進梁發(fā)出解鎖信號后，步進梁自動解鎖。

3.3 鋼卷判斷功能

MES提前將生產(chǎn)的鋼卷信息下發(fā)給天車二級系統(tǒng)，通過步進梁PLC發(fā)送給天車二級系統(tǒng)取卷鞍座上的當前鋼卷號，天車二級系統(tǒng)通過鋼卷號將篩選出的需要執(zhí)行的鋼卷的信息（鋼卷寬度，鋼卷重量，鋼卷外徑）下發(fā)給天車PLC。

無人天車可以在執(zhí)行任務時，通過測量鋼卷寬度，鋼卷重量，鋼卷外徑來核實鋼卷信息，保證所吊即所需。

寬度核實：通過天車吊具上的激光測距編碼器來測量當?shù)蹙邐A緊鋼卷時的寬度，與數(shù)據(jù)庫中的鋼卷寬度進行比較。

重量核實：通過天車上安裝的電子稱來數(shù)據(jù)庫中的鋼卷重量進行比較。

鋼卷外徑核實：通過天車吊具上的傳感器計算鋼卷外徑并與數(shù)據(jù)庫中的鋼卷外徑進行比較。

4 應用效果

設計完成的鋼卷自動下線系統(tǒng)現(xiàn)成功運行于唐鋼高強汽車板的軋后庫區(qū)，與傳統(tǒng)的人工作業(yè)相比，在以下幾個方面存在巨大的優(yōu)勢：

鋼卷半自動出入庫系統(tǒng) 國內(nèi)同類技術人員配置 一個無人天車主控+一個天車工 兩個協(xié)調人員+兩個庫位管理人員+兩個天車工工作效率 平均下線時間：3分/卷。 平均下線時間：6分/卷。庫位管理無人天車可以在執(zhí)行任務時，通過測量鋼卷寬度，鋼卷重量，鋼卷外徑來核實鋼卷信息，保證所吊即所需，準確性高天車系統(tǒng)自動更新庫位信息系統(tǒng)需要庫位管理人員一卷一核實(對比標簽)，庫位信息更新不及時，甚至存在錯誤。

[1]么坤.唐鋼高強汽車板成品庫無人天車自動下線過程控制系統(tǒng)設計與應用[J].電子世界,2017(6).