一種棒材倍尺飛剪控制方法及其裝置製造方法
2023-06-08 16:09:51
一種棒材倍尺飛剪控制方法及其裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種棒材倍尺飛剪控制方法及其裝置。所述控制方法包括參數選擇、成品機架含鋼信號獲取、光幕信號獲取、飛剪剪切控制步驟；所述裝置包括成品機架、倍尺飛剪、編碼器、控制裝置，所述成品機架設置有與其主軸電機電連接的變頻器，所述編碼器與成品機架主軸或主軸電機同軸連接旋轉，所述控制裝置與變頻器、倍尺飛剪及編碼器信號連接，所述倍尺飛剪的後端還設置有與棒材路徑對應的光幕傳感器，所述光幕傳感器與控制裝置信號連接。本發明通過控制裝置與變頻器、編碼器和光幕信號連接，用電流值判斷棒材狀態代替傳統剪前熱檢信號；將倍尺飛剪後熱金屬檢測器改為光幕傳感器，解決了倍尺飛剪信號不佳引起的不剪、漏剪和倍尺長度有誤的問題。
【專利說明】一種棒材倍尺飛剪控制方法及其裝置
【技術領域】
[0001]本發明屬於冶金自動化【技術領域】，具體涉及一種結構簡單、工作穩定可靠、維護成本低、能耗少的棒材倍尺飛剪控制方法及其裝置。
【背景技術】
[0002]倍尺飛剪用於軋鋼棒材產品的倍尺分斷，是棒材生產線的咽喉，與棒材生產工藝結合非常緊密，其性能是否優良，運行是否可靠對整個生產線的作業率和產品收得率有著至關重要的影響。目前，熱軋棒材工藝採用穿水軋制新技術，使得倍尺飛剪處於冶金生產線粉塵、水汽較大的惡劣環境中，因此故障率較高，主要原因有以下幾種:一是無檢測信號，飛剪不剪；二是檢測信號提前或延遲到來，倍尺長度有誤；三是檢測信號在過鋼過程中有閃斷，飛剪漏剪。一旦出現上述情況，棒材就不能上冷床，造成廢品和鋼衝冷床的安全事故，不僅影響生產順行還帶來了極大的安全隱患。目前，國內相關行業用於倍尺飛剪信號檢測的主要方法是:在成品機架出口和倍尺飛剪前各安裝一個熱金屬檢測元件，來判斷有棒材出現、並配合軋機主軸設置的速度編碼器實現棒材測速功能。由於生產線環境惡劣，粉塵大導致熱金屬檢測器觀察窗汙染堵塞，特別是穿水冷卻工藝的推廣應用後，中夜班成品機架至倍尺飛剪區域水霧瀰漫，冷卻段磨損嚴重時甚至出現冷卻水倒灌，出現熱金屬檢測器常亮的情況，由此檢測信號不佳而造成不剪、漏剪和錯剪問題，難以滿足工況惡劣的棒材生產線的高可靠性要求，直接影響到人身、設備的安全和生產的順利進行。
【發明內容】
[0003]本發明的第一目的在於提供一種結構簡單、工作穩定可靠、維護成本低、能耗少的棒材倍尺飛剪控制方法，第二目的在於提供實現第一目的的裝置。
[0004]本發明的第一目的是這樣實現的，包括參數選擇、成品機架含鋼信號獲取、光幕信號獲取、飛剪剪切控制步驟，具體包括:
a、參數選擇:通過輸入裝置選擇控制裝置中成品機架號、成品機架減速比、成品機架工作輥徑Dk、需要的倍尺剪切長度L、飛剪剪切超前率、含鋼電流門檻值β Ie ；
b、成品機架含鋼信號獲取:控制裝置與步驟a中選擇的成品機架號所對應變頻器通訊連接獲取相應的電流值I反饋；
C、光幕信號獲取:控制裝置與設置於倍尺飛剪後端的光幕信號輸出端連接獲取其輸出信號;
d、飛剪剪切控制:控制裝置先判斷成品機架號，再根據獲取的變頻器電流值I反饋判斷當β Ie時判定成品機架含鋼，而當I β Ie時判定為成品機架拋鋼；以「含鋼」信號和光幕信號出現的先後時序判斷棒材所處位置，當棒材頭部出現，開始獲取並計數成品機架編碼器脈衝數Ns，計算判斷出通過倍尺飛剪的棒材長度；控制裝置根據編碼器脈衝數Ns控制倍尺飛剪剪切的倍尺長度。
[0005]本發明的第二目的是這樣實現的，包括成品機架、倍尺飛剪、編碼器、控制裝置，所述成品機架設置有與其主軸電機電連接的變頻器，所述編碼器與成品機架主軸電機同軸連接旋轉，所述控制裝置與變頻器、倍尺飛剪及編碼器信號連接，所述倍尺飛剪的後端還設置有與棒材路徑對應的光幕傳感器，所述光幕傳感器與控制裝置信號連接。
[0006]本發明通過輸入裝置選擇控制裝置中相應參數，並在現有倍尺飛剪控制方法採用的控制裝置的輸入端與成品機架變頻器電流值信號輸出端間信號連接，將對應成品機架電機之電流值讀出，在控制裝置內對電流變化判斷出成品機架「含鋼」或「拋鋼」，以代替傳統熱傳感器檢測，從而相比減少一個檢測裝置，隨之減少對應檢測裝置的備件和維護成本，提高了控制裝置的可靠性；通過在倍尺飛剪的控制裝置端設置輸入裝置，設置成品機架的選擇功能，根據選擇的不同成品機架所對應的成品機架到剪後端熱檢的距離，送至控制裝置參與棒材位置、速度的判斷；進一步將現有技術中倍尺飛剪前易汙損而失效的熱金屬檢測器改為光幕檢測器，特別是移至工況相對好的倍尺飛剪後端，徹底解決飛剪檢測信號不佳引起的不剪、漏剪和倍尺長度有誤的問題，並且節省了現有技術中用於避免粉塵水霧幹擾而使用的軸流風機或壓縮空氣，降低了能源消耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1為本發明流程示意圖；
圖中:100-參數選擇，200-成品機架信號獲取，300-光幕信號獲取，400-飛剪剪切控制；
圖2為現有技術控制裝置結構示意圖；
圖3為本發明控制裝置結構示意圖之一；
圖4為本發明控制裝置部分成品機架選擇接線示意圖；
圖5為本發明控制裝置剪後熱檢和替代光幕接線示意圖；
圖中:1-成品機架，11-變頻器，2-倍尺飛剪，4-控制裝置，41-輸入裝置，5-光幕傳感器，6-棒材,7-穿水冷卻段,8-信號線,9-熱金屬檢測器。
【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖對本發明作進一步的說明，但不得以任何方式對本發明加以限制，基於本發明教導所作的任何變更或改進，均屬於本發明的保護範圍。
[0009]如附圖1所示，本發明的控制方法包括參數選擇、成品機架含鋼信號獲取、光幕信號獲取、飛剪剪切控制步驟，具體包括:
a、參數選擇:通過輸入裝置選擇控制裝置中成品機架號、成品機架減速比、成品機架工作輥徑Dk、需要的倍尺剪切長度L、飛剪剪切超前率、含鋼電流門檻值β Ie ；
b、成品機架含鋼信號獲取:控制裝置與步驟a中選擇的成品機架號所對應變頻器通訊連接獲取相應的電流值I反饋；
C、光幕信號獲取:控制裝置與設置於倍尺飛剪後端的光幕信號輸出端連接獲取其輸出信號;
d、飛剪剪切控制:控制裝置先判斷成品機架號，再根據獲取的變頻器電流值I反饋判斷當β Ie時判定成品機架含鋼，而當I β Ie時判定為成品機架拋鋼；以「含鋼」信號和光幕信號出現的先後時序判斷棒材所處位置，當棒材頭部出現，開始獲取並計數成品機架編碼器脈衝數Ns，計算判斷出通過倍尺飛剪的棒材長度；控制裝置根據編碼器脈衝數Ns控制倍尺飛剪剪切的倍尺長度。
[0010]所述成品機架的傳動速比為k，光電編碼器轉I圈發出的脈衝數為N，則Imm棒材軋件長度對應的脈衝數為kN/ ( π Dk)。
[0011]所述飛剪剪切控制步驟中成品機架「含鋼」信號上升沿到來時，控制裝置判斷棒材「頭部出現」並開始計算通過倍尺飛剪的棒材長度，隨後光幕上升沿到來，判斷棒材「中部出現」，同時復位「頭部出現」信號，控制倍尺飛剪正常剪切；成品機架「含鋼」信號下降沿到來，判斷棒材「尾部出現」，同時復位「中部出現」信號並根據剪切長度L與對應成品機架號至光幕距離Ln控制倍尺飛剪繼續剪切或放棄剪切棒材。
[0012]如圖3所述，本發明的控制裝置包括成品機架1、倍尺飛剪2、編碼器3、控制裝置4，所述成品機架I設置有與其主軸電機電連接的變頻器11，所述編碼器3與成品機架I主軸電機同軸連接旋轉，所述控制裝置4與變頻器11、倍尺飛剪2及編碼器3信號連接，所述倍尺飛剪2的後端還設置有與棒材路徑對應的光幕傳感器5，所述光幕傳感器5與控制裝置4信號連接。
[0013]所述控制裝置4信號輸入端與變頻器11電流值輸出端信號連接。
[0014]所述變頻器11通過PROFIBUS總線與控制裝置4通訊。
[0015]所述控制裝置4與一個或多個成品機架I的主軸電機對應變頻器11及編碼器3信號連接。
[0016]所述控制裝置4設置有與其通訊連接的輸入裝置41。
[0017]所述輸入裝置41為觸摸式控制屏。
[0018]所述控制裝置4為PLC、單片機、單板機或PC控制裝置。
[0019]所述控制裝置4為主軋線PLC和/或飛剪PLC。
[0020]所述光幕傳感器5為對射式光幕傳感器。
[0021]本發明工作原理及工作過程:
本發明的控制裝置通過讀取成品機架的主軸電機對應變頻器電流信號判斷檢測到軋件頭部出現，通過讀取光幕傳感器信號判定檢測到軋件中部出現時，開始計算脈衝數，脈衝由成品機架軋機主電機軸上速度編碼器發出，每轉N個脈衝，通過控制裝置計算出倍尺對應的脈衝數，當達到此值時，飛剪電機啟動，開始剪切。飛剪制動由接近開關和飛剪編碼器標定的原位控制。當剪切完瞬間接近開關/編碼器原位發出停車命令，電機控制系統給出制動反爬電流(此電流值可調節，便於剪刃不會走過頭造成二次剪切或連續剪切)，調試時確定好剪刃制動位置，反爬從制動位置開始，反爬極限位置即剪刃設定的原始位置通過飛剪主電機後軸端光電編碼器計數確定，從反爬開始到設定的脈衝數時，編碼器發信號讓電機停止轉動，飛剪完成一個剪切動作程序，等待下一次剪切。備尺長度可以換算成成品機架軋機主電機軸上旋轉編碼器發出的脈衝數(扣除機械滯後和電氣滯後時間，第一個倍尺還應扣除成品架到飛剪中心距離)，脈衝數與長度之間的關係:以成品機架最大輥徑時的工作輥徑Dk為基準，軋輥旋轉I圈，周長為π Dk，對應的脈衝數為kXN=kN (k為成品架傳動速t匕，N為編碼器轉I圈發出的脈衝數)。Imm軋件長度對應的脈衝數應為kN/ (Ji Dk)，控制系統自動計算出相應的脈衝數。
[0022]本發明通過在控制裝置與成品機架主軸電機變頻器間連接實現通訊，用成品機架的「含鋼」信號代替現有技術中精軋出口的熱檢信號，從而減少一個檢測裝置，隨之減少對應檢測裝置的備件和維護成本，整個檢測裝置更加穩定可靠；進一步在倍尺飛剪的控制裝置設置輸入裝置，根據選擇的不同成品機架所對應的成品機架到剪後端熱檢的距離，送至控制裝置中的指定地址，進而參與棒材位置、速度判斷；將現有技術中倍尺飛剪前易汙損而失效的熱金屬檢測器改為光幕檢測器，並移至工況相對好的倍尺飛剪後端，徹底解決飛剪檢測信號不佳引起的不剪、漏剪和倍尺長度有誤的問題，並且節省了現有技術中用於避免粉塵水霧幹擾而使用的軸流風機或壓縮空氣，減少能源消耗。
[0023]實施例:
首先通過輸入裝置向PLC系統中設置棒料剪切長度L、成品機架號、對應成品機架工作輥徑Dk。
[0024]然後，PLC系統對成品機架進行判斷，以18架軋機配置，僅有14架、16架和18架可以作為成品機架的棒材線為例:如果16架、18架被選擇為「空過」機架，則判斷14架為成品機架；如果18架被選擇為「空過」機架，則判斷16架為成品機架；如果18架沒被選擇為「空過」機架，則18架為成品機架。
[0025]其次，通過PLC系統與成品機架主軸電機對應變頻器間的通訊報文，將選擇好的成品機架電流值Ifitt讀出。
[0026]PLC系統與設置於倍尺飛剪後端的光幕間的信號連接,獲取光幕信號。
[0027]PLC系統根據獲取信號進行判斷，當I10%Ie時(對應成品機架驅動電機軋制性電流係數β可根據各軋線電機軋制性能做調整，本實施例選擇15%)，判斷成品架「咬鋼」；當I&tt< 10%Ie時，判斷成品架「拋鋼」。
[0028]本發明用「含鋼」(即咬鋼)信號代替現有技術中的精軋出口熱檢信號；將倍尺飛剪前的熱金屬檢測器移至倍尺飛剪後端，並用對射式光幕檢測器替代，有效抵禦水汽、霧氣對該熱金屬檢測器的影響。當成品機架「含鋼」信號上升沿到來時，PLC系統判斷棒材「頭部出現」，開始計算通過倍尺飛剪的棒材長度；隨後倍尺飛剪後光幕上升沿到來，判斷棒材「中部出現」，同時復位「頭部出現」信號；接著成品機架「含鋼」信號下降沿到來，判斷棒材「尾部出現」，同時復位「中部出現」信號；在PLC系統輸入裝置的觸控螢幕中設置成品機架選擇功能，通過Profibus與PLC通訊，將剪後光幕到成品機架和倍尺飛剪剪刃的距離，送至PLC控制程序中的指定地址參與計算，棒材的軋制速度就等於成品機架到剪後光暮的距離除以棒材「頭部出現」的時間；最後，用設定的倍尺的長度除以每一脈衝單位對應的棒材長度，就可以換算出倍尺飛剪數到多少個脈衝時觸發剪切一刀。
【權利要求】
1.一種棒材倍尺飛剪控制方法，其特徵在於包括參數選擇、成品機架含鋼信號獲取、光幕信號獲取、飛剪剪切控制步驟，具體包括: a、參數選擇:通過輸入裝置選擇控制裝置中成品機架號、成品機架減速比、成品機架工作輥徑Dk、需要的倍尺剪切長度L、飛剪剪切超前率、含鋼電流門檻值β Ie ； b、成品機架含鋼信號獲取:控制裝置與步驟a中選擇的成品機架號所對應變頻器通訊連接獲取相應的電流值I反饋； C、光幕信號獲取:控制裝置與設置於倍尺飛剪後端的光幕信號輸出端連接獲取其輸出信號; d、飛剪剪切控制:控制裝置先判斷成品機架號，再根據獲取的變頻器電流值I反饋判斷當β Ie時判定成品機架含鋼，而當I β Ie時判定為成品機架拋鋼；以「含鋼」信號和光幕信號出現的先後時序判斷棒材所處位置，當棒材頭部出現，開始獲取並計數成品機架編碼器脈衝數Ns，計算判斷出通過倍尺飛剪的棒材長度；控制裝置根據編碼器脈衝數Ns控制倍尺飛剪剪切的倍尺長度。
2.根據權利要求1所述的棒材倍尺飛剪控制方法，其特徵在於所述成品機架的傳動速比為k,光電編碼器轉I圈發出的脈衝數為N,則Imm棒材軋件長度對應的脈衝數為kN/O Dk)。
3.根據權利要求1或2所述的棒材倍尺飛剪控制方法，其特徵在於所述飛剪剪切控制步驟中成品機架「含鋼」信號上升沿到來時，控制裝置判斷棒材「頭部出現」並開始計算通過倍尺飛剪的棒材長度，隨後光幕上升沿到來，判斷棒材「中部出現」，同時復位「頭部出現」信號，控制倍尺飛剪正常剪切；成品機架「含鋼」信號下降沿到來，判斷棒材「尾部出現」，同時復位「中部出現」信號並根據剪切長度L與對應成品機架號至光幕距離Ln控制倍尺飛剪繼續剪切或放棄剪切棒材。
4.一種實現權利要求1所述棒材倍尺飛剪控制方法的裝置，包括成品機架(I)、倍尺飛剪(2)、編碼器(3)、控制裝置(4)，其特徵在於所述成品機架(I)設置有與其主軸電機電連接的變頻器(11)，所述編碼器(3)與成品機架(I)主軸電機同軸連接旋轉，所述控制裝置(4)與變頻器(11)、倍尺飛剪(2)及編碼器(3)信號連接，所述倍尺飛剪(2)的後端還設置有與棒材路徑對應的光幕傳感器(5 )，所述光幕傳感器(5 )與控制裝置(4 )信號連接。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於所述控制裝置(4)信號輸入端與變頻器(11)電流值輸出端信號連接。
6.根據權利要求4或5所述的裝置，其特徵在於所述變頻器(11)通過PROFIBUS總線與控制裝置(4)通訊。
7.根據權利要求4或5所述的裝置，其特徵在於所述控制裝置(4)與一個或多個成品機架(I)的主軸電機對應變頻器(11)及編碼器(3 )信號連接。
8.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於所述控制裝置(4)設置有與其通信連接的輸入裝置(41)。
9.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於所述控制裝置(4)為主軋線PLC和/或飛剪 PLC。
【文檔編號】B23D36/00GK104139210SQ201410343506
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月18日 優先權日:2014年7月18日
【發明者】段桂萍, 李躍武, 楊仲康, 姚喻鳴, 陸瓊花, 皇甫芸芬, 張徵, 孫惠敏 申請人:武鋼集團昆明鋼鐵股份有限公司