0 引言

    毛邊板是一種經(jīng)過軋鋼機(jī)軋出來后沒有經(jīng)多定尺切邊的鋼板，也是軋鋼廠生產(chǎn)的一種產(chǎn)品。因為毛邊板不像切邊板經(jīng)過了定尺切邊，具有一定的尺寸規(guī)格，可以根據(jù)鋼板密度計算出重量，所以毛邊板從軋鋼廠出廠之前必須經(jīng)過稱重機(jī)稱量，否則工廠就不能有效地計算產(chǎn)量和進(jìn)行銷售。在安鋼第二軋鋼廠2800機(jī)組，原來的毛邊板稱重機(jī)依靠操作人員來識別毛邊板并通過手動操作稱重機(jī)來進(jìn)行稱量毛邊板。這樣由于人為因素或其它原因就容易對鋼板的誤判斷而造成稱量錯誤、重量與鋼板的匹配錯誤等一系列問題，并且操作人員的熟練程度還直接影響了生產(chǎn)效率。隨著安鋼“三步走”戰(zhàn)略和信息化系統(tǒng)的實施，生產(chǎn)規(guī)模得到了壯大，裝備現(xiàn)代化、設(shè)備自動化程度也得到了大大的提高。為了提高生產(chǎn)效率，減輕操作人員勞動強(qiáng)度，提高稱量設(shè)備的自動化水平，基于第二軋鋼廠信息化MES的上線，結(jié)合基礎(chǔ)自動化PLC、WinCC的功能，設(shè)計開發(fā)了中板毛邊板的自動識別和稱量系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)方案描述

    安鋼第二軋鋼廠中板毛邊板自動識別和稱量系統(tǒng)利用稱重機(jī)S7—200PLC控制器、稱重機(jī)上位機(jī)以及第二軋鋼廠MES系統(tǒng)，實現(xiàn)鋼板物流、稱量、操作、查詢等功能的人機(jī)畫面顯示、數(shù)據(jù)邏輯處理、數(shù)據(jù)通訊等功能。在第二軋鋼廠MES系統(tǒng)中，每塊鋼板的物流信息與鋼板是按照順序排列及一一對應(yīng)的，物流信息包括鋼板的物流號、軋批號、爐號、長寬厚、是否毛邊等信息。MES把整齊排列的物流信息發(fā)送到稱重機(jī)上位機(jī)WICC數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)鋼板經(jīng)過稱重機(jī)時，上位機(jī)對相應(yīng)的鋼板物流信息進(jìn)行判斷。如果判斷鋼板是毛邊，則稱重機(jī)進(jìn)行自動稱量，并把重量信息與物流信息進(jìn)行匹配，把匹配后的信息返回MES中；如果判斷鋼板不是毛邊，則稱重機(jī)不動作，相關(guān)信息同時也不做處理。稱重機(jī)的自動稱量是依靠稱重機(jī)S7-200PLC控制器根據(jù)現(xiàn)場信號進(jìn)行邏輯判斷處理，從而控制稱重機(jī)是否上升來進(jìn)行稱量。稱重機(jī)上位機(jī)采用西門子基于SQLServer 2000數(shù)據(jù)庫的WinCCV6.0 SP3軟件進(jìn)行編程，WinCC采集稱重機(jī)S7-200PLC的處理邏輯信號，進(jìn)行稱重機(jī)HMI動作顯示、稱重信息與物流號的匹配，并根據(jù)物料信息自動判斷是否進(jìn)行稱重。需稱重的鋼板由HMI向稱重機(jī)S7200PLC發(fā)送稱重指令，實現(xiàn)稱重機(jī)自動稱重，同時將稱重結(jié)果寫入MES系統(tǒng)和本機(jī)SQL Server 2000數(shù)據(jù)庫。中板毛邊板的自動識別和稱量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖如圖1所示。系統(tǒng)邏輯處理流程圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接圖

圖2 系統(tǒng)邏輯處理流程圖

2 系統(tǒng)構(gòu)成

    中板毛邊板的自動識別和稱量系統(tǒng)主要包括：稱重機(jī)本體設(shè)備、稱重機(jī)控制系統(tǒng)、與MES系統(tǒng)及計控系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口、交換機(jī)。

2.1 系統(tǒng)設(shè)備組成

    2.1.1 稱重機(jī)本體設(shè)備組成及功能

    1)稱重機(jī)本體包括稱重機(jī)械臺架、四個稱重傳感器、稱重臺架在稱重位及靜態(tài)位置的兩組限位開關(guān)。根據(jù)PLC指令完成對鋼板的稱量任務(wù)，并把相應(yīng)的鋼板重量信號及臺架位置信號傳送給PLC。

    2)稱重機(jī)液壓站。提供稱重臺架進(jìn)行稱重時上升及下降所需要的動力。

    3)稱重區(qū)域四組限位開關(guān)。對鋼板在稱重區(qū)域的位置進(jìn)行判斷，并把相關(guān)位置信號傳送給PLC，為PLC判斷鋼板是否到稱重位提供依據(jù)。

    2.1.2 稱重機(jī)控制系統(tǒng)軟硬件

    1)S7-200PLC(6ES7216—2AD23一OXB0)。完成對稱重機(jī)現(xiàn)場的數(shù)字量信號、模擬量信號處理，完成稱重機(jī)各種邏輯判斷處理和與上位機(jī)的通訊處理，從而達(dá)到對稱重機(jī)的有效控制。

    2)CP模板(CP243-1 6GK7243-1EX00-0XE0)。與上位機(jī)進(jìn)行通訊，完成發(fā)送與傳輸控制指令功能。

    3)研華工控機(jī)(安裝三塊以太網(wǎng)卡)。實現(xiàn)稱重機(jī)工控畫面顯示，完成各種操作指令。完成各種應(yīng)用軟件的安裝，實現(xiàn)各軟件的功能。實現(xiàn)與MES系統(tǒng)、計控系統(tǒng)、PLC進(jìn)行通訊。

    4)STEP 7-Micro/Win32。西門子推出的S7-200PLC編程軟件，對PLC程序進(jìn)行編輯、修改、在線監(jiān)控，實現(xiàn)PLC的各種邏輯控制、數(shù)據(jù)處理、通訊處理功能。

    5)WinCC V6.0 SP3 Asia。西門子公司SIMAT-IC WinCC V6.0 SP3是基于PC的人機(jī)界面軟件系統(tǒng)，自6.0版本開始集成Microsoft SQL Server數(shù)據(jù)庫，其強(qiáng)大的組態(tài)功能和系統(tǒng)開放性，為多種應(yīng)用提供了便利。對稱重機(jī)工控畫面進(jìn)行編輯、修改、顯示，實現(xiàn)稱重機(jī)實際動作以及與MES系統(tǒng)、計控系統(tǒng)傳輸信息的顯示。

    6)PC Access。西門子推出的PC Access軟件是專門用于S7-200 PLC的OPC服務(wù)器(Server)軟件，可以與任何標(biāo)準(zhǔn)的OPC客戶端(Client)通信并提供數(shù)據(jù)信息。完成與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送與接收，實現(xiàn)WinCC的各種顯示和控制功能。

    7)Oracle Database 10g Client。Oracle 10g數(shù)據(jù)庫是第一個為企業(yè)級網(wǎng)格計算而設(shè)計的數(shù)據(jù)庫，具有高速數(shù)據(jù)處理能力，數(shù)據(jù)管理簡化。實現(xiàn)對MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的訪問，完成鋼板信息的傳輸。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息傳輸

    根據(jù)中板毛邊板自動識別和稱量系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)功能，將系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)信息傳輸方式分為以下幾種：

    1)WinCC系統(tǒng)與稱重機(jī)PLC數(shù)據(jù)傳輸。利用PC Access軟件采用OPC通訊方式將PLC中的變量與WinCC中的控制變量進(jìn)行相互傳送。

    2)WinCC SQL2000系統(tǒng)與MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸。采用OBDC方式將SQL2000數(shù)據(jù)庫與MES系統(tǒng)Oracle數(shù)據(jù)庫中相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行相互讀寫，完成數(shù)據(jù)信息的傳送。

    接收MES隊列數(shù)據(jù)所含內(nèi)容：物料號、軋批號、爐、精整線號、原料厚、原料寬、原料長、成品厚、成品寬、成品長、毛邊。

    發(fā)送MES隊列數(shù)據(jù)所含內(nèi)容：物料號、產(chǎn)品重量(鋼板實際稱量重量)。

    3)WinCC系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)、變量邏輯處理，數(shù)據(jù)匹配。利用WinCC內(nèi)部VBS腳本編輯器，對數(shù)據(jù)庫中接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行邏輯判斷處理，從而得到是否為毛邊板的信息，并把毛邊板重量信息與相應(yīng)的鋼板信息進(jìn)行有效匹配，實現(xiàn)對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息處理及匹配。

    4)計控稱重數(shù)據(jù)歸檔功能。僅把稱量過的鋼板(毛邊板)的數(shù)據(jù)信息保存在SQL2000數(shù)據(jù)庫中，實現(xiàn)毛邊板數(shù)據(jù)信息的查詢及打印功能，同時計控系統(tǒng)可通過計控網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀取。

3 功能實現(xiàn)

    中板毛邊板自動識別和稱量系統(tǒng)依靠PLC和WinCC技術(shù)，根據(jù)對接收到的數(shù)據(jù)信息分析判斷以及現(xiàn)場的檢測信號，不但完成了鋼板毛邊板的自動稱量功能，還具備了以下功能：

    1)鋼板信息顯示功能

    當(dāng)鋼板到達(dá)稱重機(jī)區(qū)域時，WinCC可以依次排列顯示出區(qū)域內(nèi)鋼板的信息，并根據(jù)讀取稱重機(jī)PLC中的鋼板到達(dá)命令，系統(tǒng)可以對稱重位置上鋼板的信息進(jìn)行分析判斷．顯示出是否甩鋼板、是否強(qiáng)制稱重、毛邊信息，判斷當(dāng)前到達(dá)稱重機(jī)中的鋼板是否進(jìn)行稱重，如果進(jìn)行稱重則WinCC向稱重機(jī)PLC發(fā)出自動稱重信息。

    2)HMI界面顯示功能

    HMI界面可顯示出物料信息、稱重機(jī)動作狀態(tài)信息、物料表信息、稱重結(jié)果信息。具備相應(yīng)操作管理授權(quán)、操作模式選擇、重量人工錄入功能等。

    3)HMI人工修正功能

    在HMI中設(shè)置相應(yīng)控件及功能，當(dāng)HMI與稱重PLC之間通訊出現(xiàn)問題不能自動獲取鋼板重量時，可由人工錄入當(dāng)前板坯的重量實際信息并與鋼板信息進(jìn)行匹配。

    4)數(shù)據(jù)采集、歸檔功能

    通過WinCC中內(nèi)部變量處理，將獲取的鋼板重量信息與當(dāng)前稱重鋼板的物料號進(jìn)行匹配、歸檔，并向MES發(fā)送帶重量信息的物流隊列數(shù)據(jù)，同時將匹配重量的毛邊板信息在數(shù)據(jù)庫進(jìn)行保存。

4 結(jié)論

    自中板毛邊板自動識別和稱量系統(tǒng)2009年上線以來，系統(tǒng)不但滿足了生產(chǎn)和毛邊板計量需求，保證了準(zhǔn)確的物流信息傳輸，還大大減輕了操作人員的工作量，提高了生產(chǎn)效率。毛邊板自動識別和稱量技術(shù)充分結(jié)合信息化與自動化技術(shù)，提高了計量設(shè)備的自動化水平，促進(jìn)了工廠自動化生產(chǎn)。

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本文標(biāo)題：基于MES的毛邊板自動識別和稱量技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

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