0 引言
毛边板是一种经过轧钢机轧出来后没有经多定尺切边的钢板，也是轧钢厂生产的一种产品。因为毛边板不像切边板经过了定尺切边，具有一定的尺寸规格，可以根据钢板密度计算出重量，所以毛边板从轧钢厂出厂之前必须经过称重机称量，否则工厂就不能有效地计算产量和进行销售。在安钢第二轧钢厂2800机组，原来的毛边板称重机依靠操作人员来识别毛边板并通过手动操作称重机来进行称量毛边板。这样由于人为因素或其它原因就容易对钢板的误判断而造成称量错误、重量与钢板的匹配错误等一系列问题，并且操作人员的熟练程度还直接影响了生产效率。随着安钢“三步走”战略和信息化系统的实施，生产规模得到了壮大，装备现代化、设备自动化程度也得到了大大的提高。为了提高生产效率，减轻操作人员劳动强度，提高称量设备的自动化水平，基于第二轧钢厂信息化MES的上线，结合基础自动化PLC、WinCC的功能，设计开发了中板毛边板的自动识别和称量系统。
1 系统方案描述
安钢第二轧钢厂中板毛边板自动识别和称量系统利用称重机S7—200PLC控制器、称重机上位机以及第二轧钢厂MES系统，实现钢板物流、称量、操作、查询等功能的人机画面显示、数据逻辑处理、数据通讯等功能。在第二轧钢厂MES系统中，每块钢板的物流信息与钢板是按照顺序排列及一一对应的，物流信息包括钢板的物流号、轧批号、炉号、长宽厚、是否毛边等信息。MES把整齐排列的物流信息发送到称重机上位机WICC数据库中，当钢板经过称重机时，上位机对相应的钢板物流信息进行判断。如果判断钢板是毛边，则称重机进行自动称量，并把重量信息与物流信息进行匹配，把匹配后的信息返回MES中；如果判断钢板不是毛边，则称重机不动作，相关信息同时也不做处理。称重机的自动称量是依靠称重机S7-200PLC控制器根据现场信号进行逻辑判断处理，从而控制称重机是否上升来进行称量。称重机上位机采用西门子基于SQLServer 2000数据库的WinCCV6.0 SP3软件进行编程，WinCC采集称重机S7-200PLC的处理逻辑信号，进行称重机HMI动作显示、称重信息与物流号的匹配，并根据物料信息自动判断是否进行称重。需称重的钢板由HMI向称重机S7200PLC发送称重指令，实现称重机自动称重，同时将称重结果写入MES系统和本机SQL Server 2000数据库。中板毛边板的自动识别和称量系统网络连接图如图1所示。系统逻辑处理流程图如图2所示。
图1 系统网络连接图
图2 系统逻辑处理流程图
2 系统构成
中板毛边板的自动识别和称量系统主要包括：称重机本体设备、称重机控制系统、与MES系统及计控系统数据接口、交换机。
2.1 系统设备组成
2.1.1 称重机本体设备组成及功能
1)称重机本体包括称重机械台架、四个称重传感器、称重台架在称重位及静态位置的两组限位开关。根据PLC指令完成对钢板的称量任务，并把相应的钢板重量信号及台架位置信号传送给PLC。
2)称重机液压站。提供称重台架进行称重时上升及下降所需要的动力。
3)称重区域四组限位开关。对钢板在称重区域的位置进行判断，并把相关位置信号传送给PLC，为PLC判断钢板是否到称重位提供依据。
2.1.2 称重机控制系统软硬件
1)S7-200PLC(6ES7216—2AD23一OXB0)。完成对称重机现场的数字量信号、模拟量信号处理，完成称重机各种逻辑判断处理和与上位机的通讯处理，从而达到对称重机的有效控制。
2)CP模板(CP243-1 6GK7243-1EX00-0XE0)。与上位机进行通讯，完成发送与传输控制指令功能。
3)研华工控机(安装三块以太网卡)。实现称重机工控画面显示，完成各种操作指令。完成各种应用软件的安装，实现各软件的功能。实现与MES系统、计控系统、PLC进行通讯。
4)STEP 7-Micro/Win32。西门子推出的S7-200PLC编程软件，对PLC程序进行编辑、修改、在线监控，实现PLC的各种逻辑控制、数据处理、通讯处理功能。
5)WinCC V6.0 SP3 Asia。西门子公司SIMAT-IC WinCC V6.0 SP3是基于PC的人机界面软件系统，自6.0版本开始集成Microsoft SQL Server数据库，其强大的组态功能和系统开放性，为多种应用提供了便利。对称重机工控画面进行编辑、修改、显示，实现称重机实际动作以及与MES系统、计控系统传输信息的显示。
6)PC Access。西门子推出的PC Access软件是专门用于S7-200 PLC的OPC服务器(Server)软件，可以与任何标准的OPC客户端(Client)通信并提供数据信息。完成与PLC进行数据传送与接收，实现WinCC的各种显示和控制功能。
7)Oracle Database 10g Client。Oracle 10g数据库是第一个为企业级网格计算而设计的数据库，具有高速数据处理能力，数据管理简化。实现对MES系统数据库的访问，完成钢板信息的传输。
2.2 系统数据信息传输
根据中板毛边板自动识别和称量系统网络结构与实现功能，将系统内数据信息传输方式分为以下几种：
1)WinCC系统与称重机PLC数据传输。利用PC Access软件采用OPC通讯方式将PLC中的变量与WinCC中的控制变量进行相互传送。
2)WinCC SQL2000系统与MES系统数据传输。采用OBDC方式将SQL2000数据库与MES系统Oracle数据库中相关数据信息进行相互读写，完成数据信息的传送。
接收MES队列数据所含内容：物料号、轧批号、炉、精整线号、原料厚、原料宽、原料长、成品厚、成品宽、成品长、毛边。
发送MES队列数据所含内容：物料号、产品重量(钢板实际称量重量)。
3)WinCC系统内部数据、变量逻辑处理，数据匹配。利用WinCC内部VBS脚本编辑器，对数据库中接收到的数据信息进行逻辑判断处理，从而得到是否为毛边板的信息，并把毛边板重量信息与相应的钢板信息进行有效匹配，实现对传输的数据信息处理及匹配。
4)计控称重数据归档功能。仅把称量过的钢板(毛边板)的数据信息保存在SQL2000数据库中，实现毛边板数据信息的查询及打印功能，同时计控系统可通过计控网络把数据库中的相关数据信息进行读取。
3 功能实现
中板毛边板自动识别和称量系统依靠PLC和WinCC技术，根据对接收到的数据信息分析判断以及现场的检测信号，不但完成了钢板毛边板的自动称量功能，还具备了以下功能：
1)钢板信息显示功能
当钢板到达称重机区域时，WinCC可以依次排列显示出区域内钢板的信息，并根据读取称重机PLC中的钢板到达命令，系统可以对称重位置上钢板的信息进行分析判断．显示出是否甩钢板、是否强制称重、毛边信息，判断当前到达称重机中的钢板是否进行称重，如果进行称重则WinCC向称重机PLC发出自动称重信息。
2)HMI界面显示功能
HMI界面可显示出物料信息、称重机动作状态信息、物料表信息、称重结果信息。具备相应操作管理授权、操作模式选择、重量人工录入功能等。
3)HMI人工修正功能
在HMI中设置相应控件及功能，当HMI与称重PLC之间通讯出现问题不能自动获取钢板重量时，可由人工录入当前板坯的重量实际信息并与钢板信息进行匹配。
4)数据采集、归档功能
通过WinCC中内部变量处理，将获取的钢板重量信息与当前称重钢板的物料号进行匹配、归档，并向MES发送带重量信息的物流队列数据，同时将匹配重量的毛边板信息在数据库进行保存。
4 结论
自中板毛边板自动识别和称量系统2009年上线以来，系统不但满足了生产和毛边板计量需求，保证了准确的物流信息传输，还大大减轻了操作人员的工作量，提高了生产效率。毛边板自动识别和称量技术充分结合信息化与自动化技术，提高了计量设备的自动化水平，促进了工厂自动化生产。
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