就功能而言,軋管工藝軟件包分為:調節軟件包、過程控制軟件包和生產監控軟件包三類。
一、調節軟件包
工藝調節軟件包負責軋線上每臺機器的調整,補償因各種原因引起的偏差。如圖23-1所示,它的功能是在軋制前或軋制過程中對軋機進行調整。調整裝置根據參考信號控制執行元件。來自安裝在現場的傳感器的反饋信號對調節裝置的參考信號進行校準,而后通過誤差檢測功能保證調整裝置的可靠性和準確度。在原始數據(包括生產數據、工具尺寸等)、軋機數據和工藝數據的基礎上建立工藝數模,并根據計算值調整軋機,這也就是調節裝置的輸入。
工藝數模(圖23-2)由一定數量的軟件數模和相關的數據庫文件組成,后者由軋制工藝的核心知識構成。工藝數模的基礎是簡單的算法學原則,模擬軋機特性進行計算:
1. 計算有關軋機調整的數據,以便向執行元件提供參考信號;
2. 計算軋制參數(如電動機電流值、力能參數)的預期值,以便與數據登錄系統測得的核對值進行對比;
3. 計算軋制過程中其他更為詳盡的具有工藝針對性的信息數據。
組成上述數模的核心是儲存于數據庫內的工藝系數,這種工藝系數通過自適應計算功能測得的數據進行修正。這一功能可以提高仿真的準確性,使所執行的調整更加準確。
傳感器獲得的數據輸入自適應計算系統,經過后處理,由數據登錄系統提供其他單元使用,強化軋機上各個傳感元件之間以及自動化系統各個單元之間的聯絡作用,同時還可以通過“用戶友好”接口向軋管車間管理人員提供信息。
調節軟件包通過上述功能(調整數據、調節裝置、執行元件、傳感器、誤差檢測)構成的內環調節回路自動調整軋機。相對于內環調節回路而言,另有一條外環控制回路,它通過相應的功能分析從軋機上取得數據,以提高軋機調整、計算的準確度。該回路通常包括操作工和/或工藝工程師的干預功能,根據軋機上傳感器以及在軋制管件上測得的數據運作。
上述調整回路對諸如執行元件的參考信號或調節數模的工藝系數等輸人信號進行校準。這些校準操作可通過以下方式實現:
1. 實時方式 在快速調節環路中對所軋的同一根鋼管進行校正處理,如電動機速度的調整或液壓小艙控制系統對工具位置的調整等;
2. 前測后調(Tube-after-Tube Regulation)方式 對前一根鋼管進行校正計算,而對后一根鋼管進行調整,壁厚控制環路就屬于這一種情況;
3. 逐批調整(Lot-after-Lot Regulation)方式 軋完一批管子后在統計的基礎上進行調整,這種校正需對為數頗多的測量值進行統計分析后才能進行,在線熱處理工藝中根據質量檢驗報告修正溫度、時間等參數就屬于這一種情況。
二、過程控制軟件包
過程控制軟件包是車間有關人員對機器運作加以監控的工具,在自動控制系統和機組運作的人工監控之間構成一種聯系。這些軟件包中每一機組都作為一個獨立的單元加以考慮。
這些軟件包由一些專門的工具組,大部分置于具有數據登錄功能的同一機組上,實際上,這些工具本身就是數據登錄系統的模塊。
圖23-3示出過程控制系統功能的基本構成,其具體任務如下所述:
1. 從軋機傳感器上取得數據后予以顯示、記錄(用于以后的檢查調閱)。這些基礎性功能對自我診斷和故障處理來說特別有用,即實時檢查軋機的運轉正常與否,若發現軋制狀況不正常,則需找出原因,及時處理。
2. 對計算功能所取得的信息數據進行后處理后,從大量的數據中提煉少量具有重要意義的工藝技術數據,而后將這些數據存儲在一個專用的數據庫里,以便進一步分析,供其他單元使用。
3. 當數據庫的數據與工藝數學模型計算所得的預期數值出現明顯不一致時,運用工藝警報功能,迅速加以校正。
4. 對總軋制狀況穩定性進行校核,對工藝過程的發展趨勢進行分析,也可檢測判斷軋制異常狀況。
上述功能均可用更簡單方式顯示,并通過操縱臺向軋機操作人員提供信息,這些信息包括以下4部分:
1. 軋機在軋制上一根管子時的軋制力和張力的數據,軋制每根管子后,自動更新顯示內容;
2. 循環使用過程中經過潤滑的芯棒溫度,芯棒溫度對潤滑質量的影響很大,對軋制狀況也有顯著的作用;
3. 軋制參數(軋制力、電流等)預期值與軋制上一根管子所測數值的比較(包括芯棒拉力);
4. 機架間張力或壓力狀況和量值以及需要采取的措施等。就過程控制而言,MPM軋管機很重要的一點就是每機架軋輥的速度要與鄰近機架的軋輥速度匹配好。若某些機架軋輥磨損過度,軋輥速度不匹配,則會在軋件上產生機架間的張力或推力。通過對操縱臺上實時顯示數據或圖形的分析,有經驗的操作人員就可發現任何不正常的軋制狀況,并及時采取校正措施。
三、生產監控軟件包
這是一個為生產計劃、生產監控、生產維護和生產工藝提供的自動控制系統軟件。這些軟件包的使用大大提高生產效率,優化軋機管理,提高軋管機組生產率。圖23-4示出生產監控系統的主要功能:
1. 料流跟蹤 通常按照條碼確認每根管坯,辨認其在熱軋區和精整區的行蹤;
2. 生產計劃 由一個軟件系統專管訂貨合同,優化軋制順序,以提高產量,這是根據用戶確定的優先順序,在考慮生產所需的各種工具、更換工具所需的時間以及理想的管坯長度后確定的;
3. 生產報告 自動計算產量、故障時間等,并按班、按日、按月打印報告,通過對這些報告的分析,可了解各軋機機組中急需維護的關鍵區域。
四、工藝軟件包的布置
工藝軟件包的性能取決于硬件和基礎軟件的應用是否恰當,每一功能的分配層次取決于裝置的特殊條件和要求。一般來說,反應快的、較簡單的功能被分配在較低層次(如Level0);與軋機上的傳感器以及執行元件直接相連、比較復雜的功能則被分配在高一點的層次,例如,把調節軟件包設置在Level I上,過程控制軟件包和生產監控軟件包則被分配在Level II上,如表23-1所示。