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【摘 要】安钢3500炉卷机组横剪测长定尺系统改造中，选用了德国POLYTEC公司激光测量仪、信号处理器和激光金属探测器共同组成钢板剪切跟踪系统，能够及时修正并跟踪锁定剪切线，实现定尺剪切精确定位，完全能够满足生产要求。
【关键词】激光测量仪；非接触式测长系统 横剪测长定尺系统
1. 概述
安钢3500炉卷机组原钢板长度测量系统采用皮圈式测量轮，在轧线自动化V-Tool程序中通过积分累加来实现。由于测量轮和剪切钢板之间存在一定打滑现象，导致长度测量误差较大；而且原钢板剪切数据需要人工手动输入，再反馈给三级EMS生产管理系统，极易造成数据录入错误，造成重大质量异议。实际使用中，因为原钢板定尺剪切程序控制冗繁和原横剪测长系统人机交互界面HMI不完善，剪切周期长，自动剪切故障率高，使用稳定性差，无法满足生产快速剪切需要。
为减少钢板定尺长度计量误差，降低钢板长度短尺引起质量异议，我们攻克技术控制难题，选用了德国POLYTEC公司激光测速仪、信号处理器和激光金属探测器共同组成钢板剪切跟踪系统，对3500炉卷机组横剪测长定尺系统进行改造。
2. 系统改造技术方案
该系统选用了德国POLYTEC公司激光测量仪、信号处理器和激光金属探测器共同组成钢板剪切跟踪系统，能够及时修正并跟踪锁定剪切线。该测量系统结构坚固，具有IP66 防护等级的LSV-E-300 信号处理器既为传感器提供电源又调节和处理测量头信号，可以实现高抗干扰能力和提供较高剪切精度。处理器接收过程控制器的指令，使用笔记本电脑的串行口还能监控它的状态。通过以太网接口，LSV 控制器可以很容易的与局域网连接。长度和速度数据在每个输出端口同时显示和刷新，刷新速率为1ms。而且剪切测长系统可以实时测量子板长度，存储剪切长度，显示镜头温度，检测精度在5MM内，能够满足生产要求。
德国POLYTEC公司激光测量仪采用红色可见激光，可以有效消除了钢板自身红外线产生的背景噪声。机前和机后测长仪激光测长仪产生的激光束在移动的钢板表面形成高质量的光斑，使用已经证明的多普勒技术实现工业生产环境下的非接触式移动物体表面速度精确测量，然后通过激光测长数据处理器对钢板移动速度进行积分运算，得出被测钢板的长度值。德国POLYTEC公司LSV-I-300 传感器测头是整个系统的眼睛，它使用激光多普勒测速原理来测量平面运动物体的表面速度。
改造中，我们结合现场操作人员的实际使用习惯，编制剪切过程流程图，优化自动剪切顺控，更改或去掉了部分冗余联锁，开发自动定尺控制系统相配套的电气控制程序，提高设备自动剪切的稳定性；并在轧线TOSHIBA V-TOOL 3000 PLC中编译增加横剪机前机后测长仪输出接口程序，将新測长系统测长数据通过16组I/O信号采集，经过BCD编码方式进行的PAK、UPK操作，实现了现场激光测长数据到GE V-3000 PLC一级程序的数据采集、传递，经调试并试用可靠。系统调试中，我们优化控制参数，对程序中不必要的代码和繁琐的代码进行简化，进一步降低了程序的响应时间，缩短剪切周期，使剪切时间由原来的62秒降为现今的48秒；并编辑开发判别剪切完成程序，增加有钢、有效等状态信号，增加长度报警处理程序，完善横剪测长程序人机交互界面HMI，用G_DS1CYC_CUTFIN（横剪剪刃剪切完成）信号进行判定，由现场激光测长仪长度数值与零进行比较，一旦出现不清零的情况，即触发相应的声光报警，提请操作人员注意。
3.解决的关键技术
在实际的改造中，为保证系统按程序设计顺控正常运行，我们解决了以下各项关键技术，并对激光测量设备安装防护及降温、防震等方面做了如下工作：
1、依据工艺流程，通过详细分析横剪在剪切过程中的动作步骤，并结合操作人员的实际使用习惯，编制剪切过程流程图，开发相配套的自动定尺控制系统电气控制顺控程序。
2、更改编辑剪刃剪切的联锁条件，优化自动剪切顺控，更改或去掉了部分冗余联锁，通过PLC程序里的软定时器代替原现场使用的接近开关，圆满地解决了因为该处线路故障而导致DeviceNet网络故障。
3、在轧线TOSHIBA V-TOOL 3000 PLC中增加机前机后测长仪输出接口程序，使用功能块PACK_INT接收工程值，功能块INT_REAL将数值G_LENLAST转换为浮点数。在L_TOP_KNF_ACTL_PSTN数值在260°到389°之间时，除以1000得到实际板坯长度。
4、测长的数据采用16根I/O信号采集，通过BCD编码方式进行的PAK、UPK操作，实现了现场激光测长数据到GE V-3000 PLC一级程序的数据采集、传递。
5、编辑开发了判别剪切完成程序，增加有钢、有效等状态信号。将原有的清零信号替换成了现有的L_TOP_KNF_ACTL_PSTN（剪刃的实际角度）信号，在其上升沿的时候，会对激光仪进行清零操作。PLC输出的清零脉冲宽度以100毫秒为单位长度任意可调，对于剪切完成的判断更为可靠稳定。
6、进行参数优化，通过对程序中不必要的代码和繁琐的代码进行简化，缩短剪切周期，降低了程序的响应时间，使得剪切时间由原来的62秒降为现今的48秒，大大提高了设备的作业率。
7、增加长度报警处理程序，用G_DS1CYC_CUTFIN（横剪剪刃剪切完成）信号进行判定，由现场激光测长仪长度数值过来与零进行比较，一旦出现不清零的情况，即会触发相应的声光报警，提请操作人员注意。
8、编辑完善横剪测长程序人机交互界面HMI，在主画面上增加报警信息显示、测量长度显示、激光测长仪工作状态显示、剪切完成显示。并增加参数配置画面按钮和历史浏览画面按钮，不仅可以输入班别、钢种、标准长度、批号等钢板信息，而且可以查看ID 、时间、批号、班次、目标长度、剪切长度等历史信息，方便数据导出查询。
9、加装激光头水冷装置，增加了仪表头的空气冷却和吹扫装置，对水冷机组进行安装调试，使机前与机后的激光头工作温度始终保持在20-25度之间，小于探头温度≤35℃环境要求，避免系统报警自动关闭激光。
10、将激光测量设备安装在辊道外侧，镜头安装在一个固定的稳固平台上，测速仪表头安装在钢板辊道侧面，使它不受钢板的剪切震动变化而发生移动，从而避免检测装置因设备震动产生测量误差。
4、应用效果和推广前景
安钢3500炉卷机组横剪测长定尺系统改造项目完成后，圆满地解决了该测长设备现存的各种制约生产的问题，使炉卷轧机钢板母板分切长度精度和子板定尺长度精度得到较大提高，产品的尺寸精度大幅改善，成材率相应得到大幅提升，给3500炉卷机组带来了非常巨大的直接经济效益。
该项目完成后，提高了钢板剪切测量精度和剪切控制水平，提高了改设备的使用率和自动化装备水平，为我公司在新技术领域的应用和创新提供了很好的借鉴，为新工程生产线上其它设备或工艺的改造提供了宝贵的经验，为现代化钢铁企业在板材生产中充分挖掘机组潜能，进一步提高成才率提供了有效的技术手段。而且横剪测长非接触式测长系统的应用，对于集团公司和国内其它类似产线需要测量钢板长度的场合，有着积极地应用与推广价值。
参考文献：
[1] 炉卷轧线横剪测长控制系统改造工作总结、研制报告、使用报告
【关键词】激光测量仪；非接触式测长系统 横剪测长定尺系统
1. 概述
安钢3500炉卷机组原钢板长度测量系统采用皮圈式测量轮，在轧线自动化V-Tool程序中通过积分累加来实现。由于测量轮和剪切钢板之间存在一定打滑现象，导致长度测量误差较大；而且原钢板剪切数据需要人工手动输入，再反馈给三级EMS生产管理系统，极易造成数据录入错误，造成重大质量异议。实际使用中，因为原钢板定尺剪切程序控制冗繁和原横剪测长系统人机交互界面HMI不完善，剪切周期长，自动剪切故障率高，使用稳定性差，无法满足生产快速剪切需要。
为减少钢板定尺长度计量误差，降低钢板长度短尺引起质量异议，我们攻克技术控制难题，选用了德国POLYTEC公司激光测速仪、信号处理器和激光金属探测器共同组成钢板剪切跟踪系统，对3500炉卷机组横剪测长定尺系统进行改造。
2. 系统改造技术方案
该系统选用了德国POLYTEC公司激光测量仪、信号处理器和激光金属探测器共同组成钢板剪切跟踪系统，能够及时修正并跟踪锁定剪切线。该测量系统结构坚固，具有IP66 防护等级的LSV-E-300 信号处理器既为传感器提供电源又调节和处理测量头信号，可以实现高抗干扰能力和提供较高剪切精度。处理器接收过程控制器的指令，使用笔记本电脑的串行口还能监控它的状态。通过以太网接口，LSV 控制器可以很容易的与局域网连接。长度和速度数据在每个输出端口同时显示和刷新，刷新速率为1ms。而且剪切测长系统可以实时测量子板长度，存储剪切长度，显示镜头温度，检测精度在5MM内，能够满足生产要求。
德国POLYTEC公司激光测量仪采用红色可见激光，可以有效消除了钢板自身红外线产生的背景噪声。机前和机后测长仪激光测长仪产生的激光束在移动的钢板表面形成高质量的光斑，使用已经证明的多普勒技术实现工业生产环境下的非接触式移动物体表面速度精确测量，然后通过激光测长数据处理器对钢板移动速度进行积分运算，得出被测钢板的长度值。德国POLYTEC公司LSV-I-300 传感器测头是整个系统的眼睛，它使用激光多普勒测速原理来测量平面运动物体的表面速度。
改造中，我们结合现场操作人员的实际使用习惯，编制剪切过程流程图，优化自动剪切顺控，更改或去掉了部分冗余联锁，开发自动定尺控制系统相配套的电气控制程序，提高设备自动剪切的稳定性；并在轧线TOSHIBA V-TOOL 3000 PLC中编译增加横剪机前机后测长仪输出接口程序，将新測长系统测长数据通过16组I/O信号采集，经过BCD编码方式进行的PAK、UPK操作，实现了现场激光测长数据到GE V-3000 PLC一级程序的数据采集、传递，经调试并试用可靠。系统调试中，我们优化控制参数，对程序中不必要的代码和繁琐的代码进行简化，进一步降低了程序的响应时间，缩短剪切周期，使剪切时间由原来的62秒降为现今的48秒；并编辑开发判别剪切完成程序，增加有钢、有效等状态信号，增加长度报警处理程序，完善横剪测长程序人机交互界面HMI，用G_DS1CYC_CUTFIN（横剪剪刃剪切完成）信号进行判定，由现场激光测长仪长度数值与零进行比较，一旦出现不清零的情况，即触发相应的声光报警，提请操作人员注意。
3.解决的关键技术
在实际的改造中，为保证系统按程序设计顺控正常运行，我们解决了以下各项关键技术，并对激光测量设备安装防护及降温、防震等方面做了如下工作：
1、依据工艺流程，通过详细分析横剪在剪切过程中的动作步骤，并结合操作人员的实际使用习惯，编制剪切过程流程图，开发相配套的自动定尺控制系统电气控制顺控程序。
2、更改编辑剪刃剪切的联锁条件，优化自动剪切顺控，更改或去掉了部分冗余联锁，通过PLC程序里的软定时器代替原现场使用的接近开关，圆满地解决了因为该处线路故障而导致DeviceNet网络故障。
3、在轧线TOSHIBA V-TOOL 3000 PLC中增加机前机后测长仪输出接口程序，使用功能块PACK_INT接收工程值，功能块INT_REAL将数值G_LENLAST转换为浮点数。在L_TOP_KNF_ACTL_PSTN数值在260°到389°之间时，除以1000得到实际板坯长度。
4、测长的数据采用16根I/O信号采集，通过BCD编码方式进行的PAK、UPK操作，实现了现场激光测长数据到GE V-3000 PLC一级程序的数据采集、传递。
5、编辑开发了判别剪切完成程序，增加有钢、有效等状态信号。将原有的清零信号替换成了现有的L_TOP_KNF_ACTL_PSTN（剪刃的实际角度）信号，在其上升沿的时候，会对激光仪进行清零操作。PLC输出的清零脉冲宽度以100毫秒为单位长度任意可调，对于剪切完成的判断更为可靠稳定。
6、进行参数优化，通过对程序中不必要的代码和繁琐的代码进行简化，缩短剪切周期，降低了程序的响应时间，使得剪切时间由原来的62秒降为现今的48秒，大大提高了设备的作业率。
7、增加长度报警处理程序，用G_DS1CYC_CUTFIN（横剪剪刃剪切完成）信号进行判定，由现场激光测长仪长度数值过来与零进行比较，一旦出现不清零的情况，即会触发相应的声光报警，提请操作人员注意。
8、编辑完善横剪测长程序人机交互界面HMI，在主画面上增加报警信息显示、测量长度显示、激光测长仪工作状态显示、剪切完成显示。并增加参数配置画面按钮和历史浏览画面按钮，不仅可以输入班别、钢种、标准长度、批号等钢板信息，而且可以查看ID 、时间、批号、班次、目标长度、剪切长度等历史信息，方便数据导出查询。
9、加装激光头水冷装置，增加了仪表头的空气冷却和吹扫装置，对水冷机组进行安装调试，使机前与机后的激光头工作温度始终保持在20-25度之间，小于探头温度≤35℃环境要求，避免系统报警自动关闭激光。
10、将激光测量设备安装在辊道外侧，镜头安装在一个固定的稳固平台上，测速仪表头安装在钢板辊道侧面，使它不受钢板的剪切震动变化而发生移动，从而避免检测装置因设备震动产生测量误差。
4、应用效果和推广前景
安钢3500炉卷机组横剪测长定尺系统改造项目完成后，圆满地解决了该测长设备现存的各种制约生产的问题，使炉卷轧机钢板母板分切长度精度和子板定尺长度精度得到较大提高，产品的尺寸精度大幅改善，成材率相应得到大幅提升，给3500炉卷机组带来了非常巨大的直接经济效益。
该项目完成后，提高了钢板剪切测量精度和剪切控制水平，提高了改设备的使用率和自动化装备水平，为我公司在新技术领域的应用和创新提供了很好的借鉴，为新工程生产线上其它设备或工艺的改造提供了宝贵的经验，为现代化钢铁企业在板材生产中充分挖掘机组潜能，进一步提高成才率提供了有效的技术手段。而且横剪测长非接触式测长系统的应用，对于集团公司和国内其它类似产线需要测量钢板长度的场合，有着积极地应用与推广价值。
参考文献：
[1] 炉卷轧线横剪测长控制系统改造工作总结、研制报告、使用报告