一種板帶軋制中測量料卷卷徑、帶寬的裝置及其方法
2023-11-30 22:14:56 2
專利名稱：一種板帶軋制中測量料卷卷徑、帶寬的裝置及其方法
技術領域：
本發明屬於板帶軋制自動控制技術領域，特別涉及一種板帶軋制中測量料巻巻徑、帶 寬的裝置及其方法。
背景技術：
板帶冷軋的來料多為巻心中空(有的帶有套筒)的料巻。在穿帶之前，需要把料巻套在 開巻軸上，因此必須控制上料設備對料巻的高度以及水平位置進行調整。在早期的軋制過程 中，由操作員手動控制上料設備，調整料巻的位置。因此在上料巻時就必須有專人進行觀察， 這樣既浪費人力又影響工作效率。隨著現代工業的發展，出現了各種用來測量料巻的巻徑、 帶寬以及定位料巻的方法。上料設備一般是料巻小車，比較常用的方法是用編碼器記錄小車 的行程以及小車支架的垂直高度，在上料過程中用光柵判斷料巻巻心的位置。使用編碼器的 缺點是小車運動中容易打滑使得位置出現偏移，並且需要每次都在固定點復位；光柵定位精 確度不高而且需要小車支架升降兩次才能判斷料巻位置。
發明內容
針對現有的料巻巻徑、帶寬測量及上料控制技術中存在的不足，本發明提供一種板帶軋 制中測量料巻巻徑、帶寬的裝置及其方法。
本發明的一種板帶軋制中測量料巻巻徑、帶寬的裝置，包括小車、巻徑與帶寬雷射測量 儀、線型傳感器、小車水平位置雷射測量儀，其中小車水平位置雷射測量儀通過DP網線分 別與PLC的CPU通訊模塊和ET200M遠程I/O的IM通訊模塊相連且安裝在地溝最末端，線 型傳感器一端安裝在小車的支架上，並通過帶屏蔽的雙絞線連接到ET200M遠程I/O的AI 接口模塊上，傳感器上端安裝料巻套筒，並將待測料巻放在套筒上，套筒上方安裝巻徑雷射 測量儀，測量儀通過帶屏蔽的雙絞線與ET200M遠程I/O的AI接口模塊相連。
使用本發明的板帶軋制中測量料巻巻徑、帶寬的裝置，在測量巻徑和帶寬之前，將測量 小車水平位置的雷射測量儀安裝在小車行進的地溝最末端，能夠直接將雷射打在小車支架的 位置；測量小車支架的垂直位置的線性傳感器直接安裝在小車支架上，並巻筒上方安裝一個 由上向下測量小車上料巻高度的雷射測量儀。
使用本發明的裝置測量料巻巻徑、帶寬的方法，包括以下步驟 步驟一 確定現場固定參數(如圖2所示)
開巻軸到地溝底面(也可以取另外一個平面為基準平面)的距離； 2)X2:垂直雷射測量儀到軋制中線的水平距離；
3) J"小車支架在最低位時託盤支輥軸心到地溝底面的距離；
4) A:託盤支輥半徑；
5) 垂直雷射測量儀到地溝底面的距離；
6) Jw託盤上兩個支輥輥心的距離。
步驟二將小車定位到垂直測量儀下，並在此過程中記錄下垂直雷射測量儀讀數D發生 跳變時(跳變值根據現場實際情況設定，跳變表明料巻或套筒進入了測量位置)小車的水平 位置讀數％"(其中n=l、 2、 3…)，根據此時的垂直測量儀讀數D，小車支架讀數Z，料巻
眼位當前高度與開巻軸軸線高度差AZ，以及固定參數4、 J2、 4、 4、 4、 4計算料巻巻
徑(D和料巻巻心對準開巻軸時小車支架應有的讀數Z'，並調整支架高度使料巻巻心對齊開巻 軸。其中計算公式(如圖3所示)為
料巻巻心對準開巻軸時小車支架應有的讀數Z': Z'=Z + AZ = Z + ^ + ￡> + A- 4
步驟三將小車駛出垂直測量區域，定位在開巻軸軸頭前，再一次調整支架。在這個過 程中記錄垂直雷射測量儀讀數Z)發生跳變時小車的水平位置讀數X"，其中!1=1、 2、 3…(如 圖4所示)。比較分析小車整個移動過程中垂直測量儀讀數發生跳變的情況。如果有2次跳變， 說明料巻沒有套筒；如果有4次跳變，則說明料巻帶有套筒，並且第一次和第四次跳變是由 套筒引起的；第二次和第三次跳變是由料巻引起的。根據跳變時記錄下來的小車水平位置讀 數可以得出套筒中心位於垂直測量儀下方時小車的水平位置Z=^1+X4)/2;料巻中心位於
垂直測量儀下方時小車的水平位置^=(義2+;^)/2。因此，當套筒對中軋制中線時，小車應
有的水平位置X^-4+(A+J^)/2;當料巻對中軋制中線時，小車應有的水平位置
XOTre = 4+(Z2 + X3)/2，其中J^表示第一次跳變時小車水平位置讀數；&表示第二次跳變
時小車水平位置讀數；J^表示第三次跳變時小車水平位置讀數；J^表示第四次跳變時小車水 平位置讀數。
步驟四根據自動測量的料巻巻徑、帶寬控制小車自動上料，系統控制流程圖如圖5所
料巻巻徑①0)=
(^4+4-Z-爿3-D)
AZ-二 + D —(X廣A 2\ 5 .
示。
圖1為本發明測量儀到控制系統的連接方式示意圖2為本發明需要確定的參數示意圖3為本發明巻徑和小車高度計算示意圖4 (a)為本發明發生跳變時小車水平位置示意(b)為小車水平位置定位示意圖； 圖5為本發明自動控制程序流程框圖。
圖中1為小車，2為小車支架垂直位置線型傳感器，3為巻徑、帶寬雷射測量儀，4小 車水平位g雷射測量儀，4為開巻軸到地溝底面的距離；^為垂直雷射測量儀到軋制中線的
水平距離；4為小車支架在最低位時託盤支輥軸心到地溝底面的距離；^為託盤支輥半徑；
鬥為垂直雷射測量儀到地溝底面的距離；^為託盤上兩個支輥輥心的距離；I為小車水平位
移讀數；Z為小車支架垂直位移讀數；D為巻徑、帶寬測量儀的讀數；0>為料巻直徑；AZ為 料巻眼位當前高度與開巻軸軸線高度差；Z'為料巻眼位對齊開巻軸軸線時，小車支架垂直測
量儀應有的讀數；y^為料巻對中軋制中線時，小車水平測量儀應有的讀數；J^^為套筒對
中軋制中線時，小車水平測量儀應有的讀數。
具體實施例方式
選用一種最優方案來實現以上裝置(如圖1所示)，選用PLC S7-400系統，CPU為6ES7 416-2XK04-0AB0,配置一個ET200M遠程子站，在子站上安裝一個模擬量輸入模板6ES7 331-1KF01-0AB0,將其中兩個通道設成4-20mA通訊模式。小車水平位置的測量採用SICK 公司的DME5000雷射測量儀(鏡面反射)，測量範圍0-30m，安裝在小車地溝的末端，鏡面 反射板安裝在小車支架上，採用Profibuse通訊，通過DP網線連接至CPU的DP通訊口和遠 程子站的IM-DP通訊口；小車支架垂直位置的測量採用線性位移傳感器，測量範圍0-1.5m， 安裝在小車支架內部，輸出為4-20mA模擬量，通過帶屏蔽的雙絞線連接至遠程子站的AI模 擬量輸入模板；巻徑、帶寬測量採用SICK公司的DT500雷射測量儀(漫反射)，測量範圍 0-18m，安裝在軋機平臺的天橋緩步臺側面，輸出為4-20mA模擬量，通過帶屏蔽的雙絞線連 接至遠程子站的AI模擬量輸入模板。
例某鋁帶軋機的軋機入口料巻小車，小車地溝長度(即小車運行範圍)28m;軋機平臺的天橋緩步臺與地溝底部距離7m;小車支架上升高度最大1.3m。
採用如圖l所示的巻徑、帶寬測量裝置，根據測量巻徑、帶寬的步驟可以得到
步驟一 確定固定參數如下
1) 開巻軸到地溝底面距離4=5.574m;
2) 巻徑帶寬雷射測量儀到軋制中線的水平距離乂2 = 6.230m;
3) 小車支架在最低位時託盤支輥軸心到地溝底面的距離J3= 4.133m;
4) 託盤支輥半徑4=0.100m;
5) 垂直雷射測量儀到地溝底面的距離4= 7.132m;
6) 託盤上兩個支輥輥心的距離4=0.700m。
步驟二小車升起支架至2-0.5m，託起料巻(帶有套筒)，移動到巻徑帶寬測量雷射測 距儀下方。在此過程中，巻徑帶寬測量儀讀數跳變兩次第一次跳變為D4.646m，此時的 小車水平位置為《=17.529m;第二次跳變為Z =0.874m,此時的小車水平位置為Z2=17.327m。
根據公式，計算料巻巻徑以及小車支架應有讀數，並調整小車支架到計算位置；
料巻巻徑
formula see original document page 7小車支架應有讀數
formula see original document page 7步驟三小車移動到開巻軸前，在此過程中，巻徑帶寬測量儀讀數又跳變兩次第一次
跳變為"-1.734m，此時小車的水平位置為尤,18.927m;第二次跳變為Z)=7.132m，此時小 車的水平位置為J^49.529m。根據公式，計算料巻的寬度，以及套筒對中軋制中線時小車應
有的水平位置，並定位小車。
豐鬥巻帶寬formula see original document page 7套筒對中時，小車應有的水平位置formula see original document page 7料巻對中時，小車應有的水平位置formula see original document page 7
權利要求
1.一種板帶軋制中測量料卷卷徑、帶寬的裝置，其特徵在於包括小車、卷徑及帶寬雷射測量儀、線型傳感器、小車水平位置雷射測量儀，其中小車水平位置雷射測量儀通過DP網線分別與PLC的CPU通訊模塊和ET200M遠程I/O的通訊模塊相連且安裝在地溝最末端，線型傳感器一端安裝在小車的支架上，並通過帶屏蔽的雙絞線與ET200M遠程I/O的接口模塊相連，傳感器上端安裝料卷套筒，並將待測料卷放在套筒上，套筒上方安裝卷徑、帶寬雷射測量儀，測量儀通過帶屏蔽的雙絞線與ET200M遠程I/O的接口模塊相連，且該裝置可以直接將測量數據發給原裝載系統，從而控制上料的自動裝載。
2. 採用權利要求1所述的板帶軋制中測量料巻巻徑、帶寬的裝置測量料巻巻徑和帶寬的 方法，其特徵在於包括以下步驟步驟一 確定現場固定參數開巻軸到地溝底面的距離；2) ^2:垂直雷射測量儀到軋制中線的水平距離；3) jy小車支架在最低位時託盤支輥軸心到地溝底面的距離；4) j4:託盤支輥半徑；5) ^5:垂直雷射測量儀到地溝底面的距離；6) ^:託盤上兩個支輥輥心的距離；步驟二根據垂直測量儀讀數D，小車支架讀數Z，料巻眼位當前高度與開巻軸軸線高 度差AZ以及固定參數4、」2、 4、 4、 4、 4，計算料巻的巻徑O和料巻巻心對準開巻軸時小車支架應有的讀數Z';步驟三根據小車到達的幾個特殊位置記錄當前測量數據A、 X2、 Jt5、 X4，並做最終計 算帶寬和小車應有水平位置，其中《為第一次跳變時小車水平位置讀數；；^為第二次跳變時 小車水平位置讀數；X3為第三次跳變時小車水平位置讀數；J^為第四次跳變時小車水平位置 讀數；步驟四根據自動測量的料巻巻徑、帶寬控制小車自動上料。
3. 根據權利要求2所述的一種板帶軋制中測量料巻巻徑和帶寬的方法，其特徵在於步驟 二計算依以下公式進行料巻巻徑O: )2-。4)2上料時，小車支架應有高度Z': Z'=Z + AZ = Z + | + D + ^2-4 。
4.根據權利要求2所述的一種板帶軋制中測量料巻巻徑和帶寬的方法，其特徵在於步驟 :計算依以下公式進行料巻的帶寬i = X3—X2;套筒對中時，小車應有的水平位置Zc。,, = ^2%1 +義4料巻對中時，小車應有的水平位置%鎖=+ 2 2 全文摘要
一種板帶軋制中測量料卷卷徑、帶寬的裝置及其方法，屬於板帶軋制自動控制技術領域，包括小車、卷徑雷射測量儀、線型傳感器、小車位置雷射測量儀，其中小車位置雷射測量儀通過DP網線分別與PLC的CPU通訊模塊和ET200M遠程I/O的通訊模塊相連且安裝在地溝最末端，線型傳感器一端安裝在小車的支架上，並通過帶屏蔽的雙絞線連接到ET200M遠程I/O通訊模塊上，傳感器上方安裝料卷捲筒，並將待測料卷放在捲筒上，捲筒上方安裝卷徑雷射測量儀，測量儀通過帶屏蔽的雙絞線與ET200M遠程I/O通訊模塊相連，且該裝置可以直接將測量數據發給原裝載系統，從而控制上料的自動裝載；其方法包括數據採集、計算料卷卷徑帶寬和應用編程控制上料裝載。
文檔編號G01B11/10GK101362154SQ20081001346
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月28日 優先權日2008年9月28日
發明者劉相華, 古德昊, 傑 孫, 張殿華, 旭 李, 李建平 申請人:東北大學