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摘要：宽厚板生产线钢板跟踪系统负责对整个生产线进行全程实时跟踪，以便有效控制各工序的正常运行，保证生产有序进行。本文主要研究热矫直机区域的钢板跟踪，介绍了宽厚板热矫直机区域的MTR(钢板跟踪)系统，包括跟踪系统的位置检测、辊道控制方式等，重点研究了钢板的跟踪原理及实现，以及钢板头部、尾部跟踪的实现方式，从而有效地顺序控制设备动作，保证生产顺利进行。
关键词：MTR 钢板跟踪，热矫直机，位置检测，辊道控制
Research and application of the plate tracking system for Hot Leveller of Plate Mill
LiuaiqiangLiuxuanZhangli
（Laigang Automation Department LaiWu ShangDong 271104）
Abstract：The tracking system of thick plate production is responsible for the whole real-time tracking of the whole production line in order to effectively control the process of normal operation and ensure the production orderly. This paper introduces the plate tracking system of Hot Leveller of Plate Mill,including tracking system position detection,roll table control patterns and so on.It focused on the plate tracking principle and implementation, and the tracking realization of plate head and tail,thus we can control equipment action effectively and sequentially,then ensure the production run smoothly.
Keywords：plate tracking ,Hot Leveller, position detection, roll table control
0前言
在莱钢4300mm宽厚板生产线上，轧件跟踪尤为重要。宽厚板生产线钢板跟踪系统负责对整个生产线进行全程实时跟踪，以便有效控制各工序的正常运行，保证生产有序进行，本文主要研究热矫直机区域的钢板跟踪。热矫直机区域位于Mulpic冷却区域之后冷床区域之前，包括矫直机入口三组辊道、矫直辊以及矫直机出口一组辊道。矫直机的跟踪主要由辊道上安装的金属检测器来检测计算。
1 钢板跟踪系统的位置检测
钢板跟踪的位置检测主要由金属检测器与高温计等金属检测元件完成，对钢板的头部、尾部位置进行跟踪计算，并进行相应的位置修正。
1.1金属探测器
安装在热矫直机区域的金属探测器BFZ用于检测在两个区域中有关钢板的存在情况，并将其反馈给热矫PLC。检测器位于热矫直机的入口侧和出口侧。它们用于检测：
（1）来自Mulpic冷却区域或者来自出口侧（在反向通过情况下）的钢板头部到达情况，调节头部跟踪；
（2）钢板尾部进入出口侧，或者进入入口侧（在反向通过情况下），调节尾部跟踪。
1.2 高温计
热矫直机安装有两个高温计。入口高温计位于入口辊道三之前大约3米处，当矫直机未准备就绪时，钢板前端将停止。出口高温计位于热矫直机后大约5米处，当冷床生产线未准备就绪时，钢板尾部将在此停止。
2 辊道控制方式
矫直机辊道速度由主速度TDC与热矫直机PLC共同控制，在钢板未进入热矫直机区域时，辊道速度由TDC控制，当钢板进入热矫直机区域时，辊道速度由PLC控制，此时热矫直机速度由热矫直机二级系统设定，热矫直机前后辊道速度与矫直机一致。
2.1 主速度TDC和热矫 PLC的通信
热矫PLC和TDC是通过Profibus来建立通讯并交换数据的。它们将分别控制矫直辊和前后辊道
2.2 辊道控制权的分配
热矫PLC不控制热矫直机的入口和出口辊道。当热矫直机需要使用这些辊道时，热矫PLC必须向速度主令控制TDC请求控制权。
在钢板传输到第三组辊道，入口高温计检测到头部之前，给定速度由TDC速度主令控制计算和配置。当高温计检测到头部时，控制权应提供给热矫直机。根据热矫L2预设发出脉冲起动操作的请求，则速度控制变为由矫直机进行控制。
在钢板离开热矫（出口辊道尾部，由最后一个金属检测器检测）之前，辊道将与矫直辊同步。当热矫操作员对钢板平直度满意时执行钢板抛出，辊道控制权再次交给TDC控制。
钢板接收之后到钢板抛出之前，矫直机和矫直前后辊道都有矫直机控制，速度由热矫直机二级系统设定。
3. 跟踪原理及实现
在矫直过程中跟踪功能一直作用于产品上。它能够计算钢板头部和尾部的位置。该功能用于：
在热矫PLC和TDC速度主令控制之间传递“令牌”以控制输入辊道和输出辊道。
跟踪系统设计为监控来自冷却设备MULPIC和冷床出口的三个钢板。当钢板头部达到MULPIC金属检测器时，跟踪将开始，并将持续到钢板尾部退出辊道出口。即使旋转辊道，也不由热矫PLC进行控制。如图2所示，黑色实心钢板表示当跟踪开始时最长的钢板位置，空心钢板表示当热矫直机开始控制辊道时最长的钢板位置。如图3所示，黑色实心钢板表示当热矫直机停止控制辊道时最长的钢板位置，空心钢板表示当跟踪停止时最长的钢板位置。要实现本功能，使用金属检测器以及来自传动装置的速度和转矩反馈。
3.1 钢板头部跟踪
当Mulpic出口的金属检测器(第一个BFZ)检测到有信号时，开始建立跟踪的第一条信息，即钢板头部的零位置，当头部到达金属检测器入口时，TDC会传给热矫PLC钢板头部尾部距离矫直机中心线的位置，然后，用来自辊道传动装置以及主传动装置的速度反馈计算其位置，当钢板通过热矫直机入口和出口金属检测器时，调节其位置。
程序中，有三个缓冲器跟踪三块钢板，它们是等待缓冲器、矫直缓冲器和甩尾缓冲器。如果矫直机区域完全地排空，则第一块钢板将复制到矫直缓冲器。如果在矫直机缓冲器中有钢板，则将复制下一块钢板到等待缓冲器。
3.2 钢板尾部跟踪
尾部跟踪将遵循相同的原则：
当MULPIC提供头部位置和二级自动控制系统提供钢板长度时开始进行尾部跟踪，找出零位。然后，用来自辊道传动器和主传动器的速度反馈计算尾部位置，并在尾部通过所有热金属检测器时调节尾部位置。
如果计算的钢板长度与MULPIC出口处金属检测器提供的实际尾部位置的误差超过最小值1米的10%，将产生钢板长度报警。在此情况下，我们将取两者的最大值应用于辊道控制。
3.3 跟踪结束
当尾部已到达跟踪停止的位置，即第二个出口辊道之后，则认为钢板完全离开工艺过程，并重新初始化跟踪，此时头部和尾部位置将置为0。
4结束语
本文对热矫直机区域的钢板跟踪系统进行了分析研究，包括位置检测及相关的辊道控制，重点研究了钢板跟踪的原理及实现，对于热矫直机自动控制的实现有重要意义，使之成为实时跟踪的自动控制系统。
参考文献：
[1]沈记全,吴敏飞.中厚板计算机控制系统跟踪子系统的设计[J].焦作工学院学报（自然科学版）,2002,21(2):130-132
[2]周娜,張殿华,等.中厚板生产过程中轧件自动跟踪系统[J].控制工程,2005,04:112-114
[3]矫志杰,杨红,等.首钢中厚板轧机的轧件跟踪[J];冶金自动化,2004,04:44-46,50
[4]张芬,张杰,等.宽厚板剪切线钢板定位跟踪及剪切模型优化[J];机电信息,2010,12:88
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：MTR 钢板跟踪，热矫直机，位置检测，辊道控制
Research and application of the plate tracking system for Hot Leveller of Plate Mill
LiuaiqiangLiuxuanZhangli
（Laigang Automation Department LaiWu ShangDong 271104）
Abstract：The tracking system of thick plate production is responsible for the whole real-time tracking of the whole production line in order to effectively control the process of normal operation and ensure the production orderly. This paper introduces the plate tracking system of Hot Leveller of Plate Mill,including tracking system position detection,roll table control patterns and so on.It focused on the plate tracking principle and implementation, and the tracking realization of plate head and tail,thus we can control equipment action effectively and sequentially,then ensure the production run smoothly.
Keywords：plate tracking ,Hot Leveller, position detection, roll table control
0前言
在莱钢4300mm宽厚板生产线上，轧件跟踪尤为重要。宽厚板生产线钢板跟踪系统负责对整个生产线进行全程实时跟踪，以便有效控制各工序的正常运行，保证生产有序进行，本文主要研究热矫直机区域的钢板跟踪。热矫直机区域位于Mulpic冷却区域之后冷床区域之前，包括矫直机入口三组辊道、矫直辊以及矫直机出口一组辊道。矫直机的跟踪主要由辊道上安装的金属检测器来检测计算。
1 钢板跟踪系统的位置检测
钢板跟踪的位置检测主要由金属检测器与高温计等金属检测元件完成，对钢板的头部、尾部位置进行跟踪计算，并进行相应的位置修正。
1.1金属探测器
安装在热矫直机区域的金属探测器BFZ用于检测在两个区域中有关钢板的存在情况，并将其反馈给热矫PLC。检测器位于热矫直机的入口侧和出口侧。它们用于检测：
（1）来自Mulpic冷却区域或者来自出口侧（在反向通过情况下）的钢板头部到达情况，调节头部跟踪；
（2）钢板尾部进入出口侧，或者进入入口侧（在反向通过情况下），调节尾部跟踪。
1.2 高温计
热矫直机安装有两个高温计。入口高温计位于入口辊道三之前大约3米处，当矫直机未准备就绪时，钢板前端将停止。出口高温计位于热矫直机后大约5米处，当冷床生产线未准备就绪时，钢板尾部将在此停止。
2 辊道控制方式
矫直机辊道速度由主速度TDC与热矫直机PLC共同控制，在钢板未进入热矫直机区域时，辊道速度由TDC控制，当钢板进入热矫直机区域时，辊道速度由PLC控制，此时热矫直机速度由热矫直机二级系统设定，热矫直机前后辊道速度与矫直机一致。
2.1 主速度TDC和热矫 PLC的通信
热矫PLC和TDC是通过Profibus来建立通讯并交换数据的。它们将分别控制矫直辊和前后辊道
2.2 辊道控制权的分配
热矫PLC不控制热矫直机的入口和出口辊道。当热矫直机需要使用这些辊道时，热矫PLC必须向速度主令控制TDC请求控制权。
在钢板传输到第三组辊道，入口高温计检测到头部之前，给定速度由TDC速度主令控制计算和配置。当高温计检测到头部时，控制权应提供给热矫直机。根据热矫L2预设发出脉冲起动操作的请求，则速度控制变为由矫直机进行控制。
在钢板离开热矫（出口辊道尾部，由最后一个金属检测器检测）之前，辊道将与矫直辊同步。当热矫操作员对钢板平直度满意时执行钢板抛出，辊道控制权再次交给TDC控制。
钢板接收之后到钢板抛出之前，矫直机和矫直前后辊道都有矫直机控制，速度由热矫直机二级系统设定。
3. 跟踪原理及实现
在矫直过程中跟踪功能一直作用于产品上。它能够计算钢板头部和尾部的位置。该功能用于：
在热矫PLC和TDC速度主令控制之间传递“令牌”以控制输入辊道和输出辊道。
跟踪系统设计为监控来自冷却设备MULPIC和冷床出口的三个钢板。当钢板头部达到MULPIC金属检测器时，跟踪将开始，并将持续到钢板尾部退出辊道出口。即使旋转辊道，也不由热矫PLC进行控制。如图2所示，黑色实心钢板表示当跟踪开始时最长的钢板位置，空心钢板表示当热矫直机开始控制辊道时最长的钢板位置。如图3所示，黑色实心钢板表示当热矫直机停止控制辊道时最长的钢板位置，空心钢板表示当跟踪停止时最长的钢板位置。要实现本功能，使用金属检测器以及来自传动装置的速度和转矩反馈。
3.1 钢板头部跟踪
当Mulpic出口的金属检测器(第一个BFZ)检测到有信号时，开始建立跟踪的第一条信息，即钢板头部的零位置，当头部到达金属检测器入口时，TDC会传给热矫PLC钢板头部尾部距离矫直机中心线的位置，然后，用来自辊道传动装置以及主传动装置的速度反馈计算其位置，当钢板通过热矫直机入口和出口金属检测器时，调节其位置。
程序中，有三个缓冲器跟踪三块钢板，它们是等待缓冲器、矫直缓冲器和甩尾缓冲器。如果矫直机区域完全地排空，则第一块钢板将复制到矫直缓冲器。如果在矫直机缓冲器中有钢板，则将复制下一块钢板到等待缓冲器。
3.2 钢板尾部跟踪
尾部跟踪将遵循相同的原则：
当MULPIC提供头部位置和二级自动控制系统提供钢板长度时开始进行尾部跟踪，找出零位。然后，用来自辊道传动器和主传动器的速度反馈计算尾部位置，并在尾部通过所有热金属检测器时调节尾部位置。
如果计算的钢板长度与MULPIC出口处金属检测器提供的实际尾部位置的误差超过最小值1米的10%，将产生钢板长度报警。在此情况下，我们将取两者的最大值应用于辊道控制。
3.3 跟踪结束
当尾部已到达跟踪停止的位置，即第二个出口辊道之后，则认为钢板完全离开工艺过程，并重新初始化跟踪，此时头部和尾部位置将置为0。
4结束语
本文对热矫直机区域的钢板跟踪系统进行了分析研究，包括位置检测及相关的辊道控制，重点研究了钢板跟踪的原理及实现，对于热矫直机自动控制的实现有重要意义，使之成为实时跟踪的自动控制系统。
参考文献：
[1]沈记全,吴敏飞.中厚板计算机控制系统跟踪子系统的设计[J].焦作工学院学报（自然科学版）,2002,21(2):130-132
[2]周娜,張殿华,等.中厚板生产过程中轧件自动跟踪系统[J].控制工程,2005,04:112-114
[3]矫志杰,杨红,等.首钢中厚板轧机的轧件跟踪[J];冶金自动化,2004,04:44-46,50
[4]张芬,张杰,等.宽厚板剪切线钢板定位跟踪及剪切模型优化[J];机电信息,2010,12:88
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。