九思易在宝钢宽厚板火焰切割生产线的应用

    ◆项目简介

    钢铁行业流程长、环节多、工艺复杂，自动化技术应用十分广泛，由于其应用的特殊性，对自动化产品的要求也异常苛刻。宝钢是中国最具竞争力的钢铁企业，年产钢能力2000万吨左右，赢利水平居世界领先地位，产品畅销国内外市场，其企业管理水平和生产自动化水平与国际先进企业水平接近。

    宝钢宽厚板火焰切割生产线是北京九思易自动化软件有限公司与哈尔滨华崴焊切集团合作，为宝钢集团新建宽厚板厂所提供的一套宽厚板火切控制系统。

    随着国民经济和国内造船业的发展，用户对各种宽厚板材和特殊合金的热处理板材的需求越来越高，宝钢宽厚板厂就是在这种背景下成立的。由九思易提供的宽厚板火切系统可以用于各种超宽、超厚以及厚度变化、特殊合金的冷热钢板的切割，切割后的板材可以作为各种船舶制造的甲板用板材。

    由“易控（INSPEC）”完成的监控系统功能先进、国际领先，之前仅有日本有类似系统，但据行业内的专家反映，该系统比日本的同类系统功能更为强大。

    ◆系统设计
　
    ﹡ 系统设计的特点 
    1、切割精度高。在长达8＊60米的生产线上，最大可切割产品5×25米，最大厚度达300mm，要求切割后产品尺寸误差不大于1mm。

    2、功能强大。其独有的废边切割、双工位多机头切割等功能为本系统所独创。 

    3、带温钢板切割。根据资料计算，长20米500摄氏度的钢板冷却至常温后，其长度方向将缩小多达25毫米，本系统独有的温度监测和补偿算法可以控制系统随时调整切割路径，从而保证了在热切割的情况下冷却后的产品满足产品精度要求。

    4、工序复杂。主要工序有：扫描钢板轮廓、产品套料、切割路径优化、自动切割控制、冲打出厂标记、任务上报等。

    5、通信设备众多。共有运动控制器、三菱QPLC、温度测量、冲打设备等四种通信设备，全部采用串口通信方式，运动控制器分别控制14个轴，极大的考验了“易控（INSPEC）”软件的设备通信能力。

    ﹡ 系统组成结构图

图1 系统组成结构图

    本系统采用分层设计，顶层为宝信公司提供的生产管理系统（L3系统），负责订单管理和生产任务调度管理；中间为九思易公司提供的中心计算机管理系统（CCC系统），负责任务解析、管理下属切割机组（共5个切割机组）、分配切割任务以及任务完成情况上传等功能；底层为九思易公司提供的操作计算机系统（NC系统），负责根据生产任务要求控制具体切割设备完成产品切割任务。

    ◆ 软件系统完成的主要功能
　
    CCC与NC系统之间采用先进的.Net Remoting通信技术，系统设计简单稳定可靠，CCC可自动判定各NC系统在线情况，系统在线、离线可自动监测并自动完成相互间的通信任务。

图2 切割控制界面

    NC系统采用“易控（INSPEC）”的IO通信模块管理底层四种不同的通信设备。并采用专用控件完成与CCC系统的通信以及切割任务和钢板管理工作。用户可灵活配置底层通信设备以及采集控制点以满足不同切割机组的需要以及用户需求的变更，数据采集和控制稳定可靠。

　﹡系统主要功能如下：

    1、接收上层L3系统根据用户订货要求下传的切割指令，并将切割指令经解析后转换成相应的切割逻辑。

    2、自动扫描钢板的装载位置和实际尺寸，并自动拟合钢板外围轮廓。

    3、根据扫描结果和下传的产品尺寸要求进行套料，并将套料结果反馈给操作者。支持多种产品排版方式，根据不同的排版方式选用不同的排版算法。

    4、根据切割工艺要求和产品排版方式的不同，自动选择不同的优化算法对产品切割路径进行优化，在满足切割工艺要求的情况下尽量减少切割机头的空程移动时间以提高生产效率。

    5、与火切机系统中的PLC软件相配合，本软件可以控制切割机头按照预定切割路径对钢板进行切割，切割时可以调整切割速度、爬行速度、燃气和切割氧混合比率等参数，切割中还可以执行暂停、回退、恢复等操作，以适应现场不同切割情况。

    6.、可以控制多个机头同时切割以提高生产效率。

    7、切割中可自动将切割产生的废边切断以满足废料传送线的需求。

    8、切割中可以实时监测钢板温度，并根据钢板温度自动进行切割补偿以使钢板冷却后的尺寸满足用户订货要求。

    9、可以控制在切割后的产品上冲打产品号、公司徽标、出厂日期、检验结果等文字和图形信息。

    10、切割完成后，可自动向L3上位系统传送切割完成信息，包括未切割产品、未冲打产品及其原因等。

    11、本软件可以灵活配置切割机系统的切割头数目、切割头类型以满足不同火切机系统的需求。

    12、可以根据操作者的指令移动机组和各机头，移动方式有点动、连续、定长等多种方式。

    13、可以自动显示、记录和查询生产中的报警信息。可以单独监测火切机系统各部分的运行状况，并将测试结果反馈给操作者。

图3 零点校正

    ◆总结

    宝钢宽厚板火焰切割机系统自2005年4月份交付宝钢使用以来，5个火切机组在现场每天24小时不分昼夜运行，应用至今，系统运行稳定，未出现任何问题，得到宝钢的一致好评。尤其是在系统交付初期系统调试期间，由于宽厚板厂的剪切机系统出现故障，不能投入运行，大量生产任务积压到火切机系统完成，本系统的优良表现保证了生产任务的及时完成，从而赢得了用户的信赖。用户对该系统丰富的功能以及系统的稳定可靠性给予了极高的评价。钢铁行业因其应用的特殊性对自动化产品的要求异常苛刻，国外品牌一直占据着统治地位。“易控（INSPEC）”能顺利进入宝钢并长年成功运行，充分证明其在高端领域里的实力。