馬鋼熱軋精整線鋼卷缺陷的早期發(fā)現(xiàn)技術(shù)

唐 政

（馬鋼股份有限公司第四鋼軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

隨著冶金工藝水平的提高，客戶對(duì)熱軋帶鋼表面質(zhì)量的要求越來越嚴(yán)格。表面質(zhì)量已成為直接決定帶材產(chǎn)品價(jià)格乃至各企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的重要指標(biāo)?；跈C(jī)器視覺的帶鋼表面缺陷在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(Surface Inspection System，以下簡(jiǎn)稱SIS系統(tǒng))，可以有效地實(shí)現(xiàn)帶鋼表面缺陷的監(jiān)測(cè)和缺陷識(shí)別。

目前，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的平整生產(chǎn)線在未配置SIS系統(tǒng)的情況下，多采用傳統(tǒng)的人工目視檢查缺陷的方式。該方式存在很多缺點(diǎn)：無法適應(yīng)高速機(jī)組、檢查表面缺陷效率低下且容易造成檢測(cè)人員眼睛疲勞，無法滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

自2016年底開始，馬鋼四鋼軋技術(shù)團(tuán)隊(duì)開始著手研究平整機(jī)缺陷預(yù)覽系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。本研究課題的特點(diǎn)是在不新增SIS系統(tǒng)的前提下，能經(jīng)濟(jì)有效地取得上游工序（主軋線）的帶鋼缺陷監(jiān)測(cè)結(jié)果，實(shí)現(xiàn)多套表檢系統(tǒng)的共享訪問，并對(duì)平整線上線鋼卷的缺陷自動(dòng)預(yù)警、預(yù)覽功能等，有助于缺陷的早期發(fā)現(xiàn)以減少客戶投訴。

1 平整機(jī)缺陷預(yù)覽系統(tǒng)架構(gòu)

熱軋精整線缺陷預(yù)覽系統(tǒng)由缺陷預(yù)覽終端、控制柜及相關(guān)接口程序組成。預(yù)覽終端提供人機(jī)接口，顯示缺陷信息；控制柜采集平整機(jī)組運(yùn)行信號(hào)，實(shí)現(xiàn)帶鋼缺陷的自動(dòng)預(yù)覽；同時(shí)，缺陷預(yù)覽系統(tǒng)包含接口程序，獲取平整機(jī)生產(chǎn)計(jì)劃。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 熱軋精整缺陷預(yù)覽系統(tǒng)典型架構(gòu)

1.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳捎眯切谓Y(jié)構(gòu)。核心交換機(jī)作為數(shù)據(jù)采集與分發(fā)中心，主軋線SIS系統(tǒng)通過光纖接入核心交換機(jī)，再由該交換機(jī)通過光纖將信號(hào)送到各平整線，實(shí)現(xiàn)了各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的高速傳輸。該方案提供了較高的擴(kuò)展性，后期如需添加訪問終端，從核心交換機(jī)引出光纖信號(hào)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)多套SIS系統(tǒng)的訪問。

為了降低預(yù)覽系統(tǒng)對(duì)工廠網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載影響，同時(shí)解決表檢系統(tǒng)IP地址沖突的問題，建議為預(yù)覽系統(tǒng)重新分配網(wǎng)段，使該網(wǎng)段與工廠網(wǎng)絡(luò)分開，如此建立起各系統(tǒng)間物理上的連接。

1.2 數(shù)據(jù)整合與共享訪問

因各主軋線的表檢系統(tǒng)相互獨(dú)立，而平整線原料鋼卷來自不同主軋線，為了實(shí)現(xiàn)共享訪問，需要整合多套SIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分為兩類:一類是數(shù)據(jù)庫記錄;一類是缺陷圖片。技術(shù)上需區(qū)別對(duì)待。

首先，在一套SIS系統(tǒng)中創(chuàng)建鏈接數(shù)據(jù)庫，通過視圖表連接各SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，缺陷預(yù)覽終端通過鏈接數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的共享訪問。該方案物理上不增加數(shù)據(jù)庫和表，僅通過邏輯鏈接實(shí)現(xiàn)共享訪問，不影響表檢系統(tǒng)性能。其次，通過軟件編程，橋接兩套系統(tǒng)的缺陷圖像，實(shí)現(xiàn)圖像共享訪問，見圖2。

通過上述方案，多套表檢系統(tǒng)以一套邏輯系統(tǒng)對(duì)外，為外部訪問提供了統(tǒng)一的接口。

圖2 共享訪問方案

1.3 獲取平整線生產(chǎn)計(jì)劃

缺陷預(yù)覽系統(tǒng)按照計(jì)劃調(diào)用熱軋鋼卷數(shù)據(jù)與實(shí)際生產(chǎn)鋼卷匹配，并讀取缺陷數(shù)據(jù)。平整L2通過人機(jī)交互程序，讀取平整L2生產(chǎn)計(jì)劃，并供操作人員選擇上線鋼卷信息，如選擇頭尾、上下表面是否翻轉(zhuǎn)，頭尾，邊部切除距離等。服務(wù)端程序建立到缺陷預(yù)覽終端的連接，通過電文方式傳遞平整線鋼卷生產(chǎn)計(jì)劃。

1.4 采集機(jī)組運(yùn)行信號(hào)

為了實(shí)現(xiàn)缺陷自動(dòng)預(yù)覽功能，缺陷預(yù)覽系統(tǒng)需要采集平整機(jī)運(yùn)行信號(hào)。一類是換卷信號(hào)，通常用干接點(diǎn)開關(guān)量信號(hào)，用于控制鋼卷預(yù)覽開始與停止；另一類是速度信號(hào)，通常用模擬量信號(hào)，用于實(shí)時(shí)跟蹤缺陷位置。

1.5 缺陷信息自動(dòng)預(yù)警和預(yù)覽

平整生產(chǎn)線鋼卷上線，觸發(fā)換卷信號(hào)，預(yù)覽系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃在鏈接數(shù)據(jù)庫讀取缺陷數(shù)據(jù)，并讀取缺陷圖像。根據(jù)讀取到的數(shù)據(jù)，對(duì)存在的嚴(yán)重缺陷的類型和位置彈窗警告，提醒操作人員注意。操作人員正常啟動(dòng)平整機(jī)，預(yù)覽系統(tǒng)讀取速度信號(hào)，自動(dòng)計(jì)算轉(zhuǎn)換后的缺陷位置，并展示缺陷圖片。

2 應(yīng)用實(shí)例

本文以馬鋼熱軋精整線為例，介紹該系統(tǒng)的組成和主要功能。馬鋼第四鋼軋總廠有2250熱軋和1580熱軋兩條熱軋主軋線，各配置了一套SIS系統(tǒng)，用于檢測(cè)主軋線的帶鋼表面質(zhì)量。兩套SIS系統(tǒng)相互獨(dú)立，暫未與其他系統(tǒng)通信。另外，四鋼軋有兩條熱軋精整線，原料卷同時(shí)來自兩條主軋線，對(duì)鋼卷缺陷進(jìn)行檢查、切除、修復(fù)等，目的是消除產(chǎn)品缺陷、保證產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)維護(hù)馬鋼品牌形象起到重要作用。兩條熱軋精整機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 馬鋼熱軋精整機(jī)參數(shù)

根據(jù)本文所述，缺陷預(yù)覽系統(tǒng)還需采集機(jī)組運(yùn)行信號(hào)。根據(jù)馬鋼實(shí)際，現(xiàn)場(chǎng)采用如圖3所列方式。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)換卷信號(hào)不穩(wěn)定的情況，增加了手動(dòng)開關(guān)觸發(fā)換卷。兩類信號(hào)進(jìn)入ET200S，通過OPC方式讀取。

圖3 馬鋼熱軋精整機(jī)組運(yùn)行信號(hào)給出方式

生產(chǎn)計(jì)劃由平整L2發(fā)送。操作人員根據(jù)上料鞍座鋼卷順序，選擇鋼卷列表，并制定是否頭尾翻轉(zhuǎn)、上下表面翻轉(zhuǎn)，切頭切尾距離等。鋼卷列表最多一次發(fā)送5卷，減少一次讀取的數(shù)量，減少系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。電文設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 鋼卷列表電文設(shè)計(jì)

選擇配置較高的1580熱軋SIS系統(tǒng)作為鏈接數(shù)據(jù)庫和圖像橋接的配置服務(wù)器。

通過上述應(yīng)用，缺陷預(yù)覽終端成功接入機(jī)組運(yùn)行信號(hào)、生產(chǎn)計(jì)劃、缺陷信息和圖片。終端綜合上述數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)鋼卷缺陷的預(yù)警、預(yù)覽應(yīng)用。缺陷預(yù)覽終端的典型界面如圖5所示。

圖5 缺陷預(yù)覽系統(tǒng)典型界面

3 結(jié)束語

本文實(shí)現(xiàn)了一種經(jīng)濟(jì)有效的鋼卷表面缺陷預(yù)覽系統(tǒng)，將主軋線SIS系統(tǒng)數(shù)據(jù)應(yīng)用到熱軋精整生產(chǎn)線。該方案不但節(jié)省了硬件投入，不對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而且對(duì)上線鋼卷缺陷提前預(yù)覽，早期發(fā)現(xiàn)，為管理者和操作者全面掌握鋼卷質(zhì)量信息提供了很好的指導(dǎo)。