一种棒材倍尺飞剪控制方法及其装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种棒材倍尺飞剪控制方法及其装置。所述控制方法包括参数选择、成品机架含钢信号获取、光幕信号获取、飞剪剪切控制步骤；所述装置包括成品机架、倍尺飞剪、编码器、控制装置，所述成品机架设置有与其主轴电机电连接的变频器，所述编码器与成品机架主轴或主轴电机同轴连接旋转，所述控制装置与变频器、倍尺飞剪及编码器信号连接，所述倍尺飞剪的后端还设置有与棒材路径对应的光幕传感器，所述光幕传感器与控制装置信号连接。本发明通过控制装置与变频器、编码器和光幕信号连接，用电流值判断棒材状态代替传统剪前热检信号；将倍尺飞剪后热金属检测器改为光幕传感器，解决了倍尺飞剪信号不佳引起的不剪、漏剪和倍尺长度有误的问题。
【专利说明】一种棒材倍尺飞剪控制方法及其装置
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金自动化【技术领域】，具体涉及一种结构简单、工作稳定可靠、维护成本低、能耗少的棒材倍尺飞剪控制方法及其装置。
【背景技术】
[0002]倍尺飞剪用于轧钢棒材产品的倍尺分断，是棒材生产线的咽喉，与棒材生产工艺结合非常紧密，其性能是否优良，运行是否可靠对整个生产线的作业率和产品收得率有着至关重要的影响。目前，热轧棒材工艺采用穿水轧制新技术，使得倍尺飞剪处于冶金生产线粉尘、水汽较大的恶劣环境中，因此故障率较高，主要原因有以下几种:一是无检测信号，飞剪不剪；二是检测信号提前或延迟到来，倍尺长度有误；三是检测信号在过钢过程中有闪断，飞剪漏剪。一旦出现上述情况，棒材就不能上冷床，造成废品和钢冲冷床的安全事故，不仅影响生产顺行还带来了极大的安全隐患。目前，国内相关行业用于倍尺飞剪信号检测的主要方法是:在成品机架出口和倍尺飞剪前各安装一个热金属检测元件，来判断有棒材出现、并配合轧机主轴设置的速度编码器实现棒材测速功能。由于生产线环境恶劣，粉尘大导致热金属检测器观察窗污染堵塞，特别是穿水冷却工艺的推广应用后，中夜班成品机架至倍尺飞剪区域水雾弥漫，冷却段磨损严重时甚至出现冷却水倒灌，出现热金属检测器常亮的情况，由此检测信号不佳而造成不剪、漏剪和错剪问题，难以满足工况恶劣的棒材生产线的高可靠性要求，直接影响到人身、设备的安全和生产的顺利进行。
【发明内容】
[0003]本发明的第一目的在于提供一种结构简单、工作稳定可靠、维护成本低、能耗少的棒材倍尺飞剪控制方法，第二目的在于提供实现第一目的的装置。
[0004]本发明的第一目的是这样实现的，包括参数选择、成品机架含钢信号获取、光幕信号获取、飞剪剪切控制步骤，具体包括:
a、参数选择:通过输入装置选择控制装置中成品机架号、成品机架减速比、成品机架工作辊径Dk、需要的倍尺剪切长度L、飞剪剪切超前率、含钢电流门槛值β Ie ；
b、成品机架含钢信号获取:控制装置与步骤a中选择的成品机架号所对应变频器通讯连接获取相应的电流值I反馈；
C、光幕信号获取:控制装置与设置于倍尺飞剪后端的光幕信号输出端连接获取其输出信号;
d、飞剪剪切控制:控制装置先判断成品机架号，再根据获取的变频器电流值I反馈判断当β Ie时判定成品机架含钢，而当I β Ie时判定为成品机架抛钢；以“含钢”信号和光幕信号出现的先后时序判断棒材所处位置，当棒材头部出现，开始获取并计数成品机架编码器脉冲数Ns，计算判断出通过倍尺飞剪的棒材长度；控制装置根据编码器脉冲数Ns控制倍尺飞剪剪切的倍尺长度。
[0005]本发明的第二目的是这样实现的，包括成品机架、倍尺飞剪、编码器、控制装置，所述成品机架设置有与其主轴电机电连接的变频器，所述编码器与成品机架主轴电机同轴连接旋转，所述控制装置与变频器、倍尺飞剪及编码器信号连接，所述倍尺飞剪的后端还设置有与棒材路径对应的光幕传感器，所述光幕传感器与控制装置信号连接。
[0006]本发明通过输入装置选择控制装置中相应参数，并在现有倍尺飞剪控制方法采用的控制装置的输入端与成品机架变频器电流值信号输出端间信号连接，将对应成品机架电机之电流值读出，在控制装置内对电流变化判断出成品机架“含钢”或“抛钢”，以代替传统热传感器检测，从而相比减少一个检测装置，随之减少对应检测装置的备件和维护成本，提高了控制装置的可靠性；通过在倍尺飞剪的控制装置端设置输入装置，设置成品机架的选择功能，根据选择的不同成品机架所对应的成品机架到剪后端热检的距离，送至控制装置参与棒材位置、速度的判断；进一步将现有技术中倍尺飞剪前易污损而失效的热金属检测器改为光幕检测器，特别是移至工况相对好的倍尺飞剪后端，彻底解决飞剪检测信号不佳引起的不剪、漏剪和倍尺长度有误的问题，并且节省了现有技术中用于避免粉尘水雾干扰而使用的轴流风机或压缩空气，降低了能源消耗。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为本发明流程示意图；
图中:100-参数选择，200-成品机架信号获取，300-光幕信号获取，400-飞剪剪切控制；
图2为现有技术控制装置结构示意图；
图3为本发明控制装置结构示意图之一；
图4为本发明控制装置部分成品机架选择接线示意图；
图5为本发明控制装置剪后热检和替代光幕接线示意图；
图中:1-成品机架，11-变频器，2-倍尺飞剪，4-控制装置，41-输入装置，5-光幕传感器，6-棒材,7-穿水冷却段,8-信号线,9-热金属检测器。
【具体实施方式】
[0008]下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。
[0009]如附图1所示，本发明的控制方法包括参数选择、成品机架含钢信号获取、光幕信号获取、飞剪剪切控制步骤，具体包括:
a、参数选择:通过输入装置选择控制装置中成品机架号、成品机架减速比、成品机架工作辊径Dk、需要的倍尺剪切长度L、飞剪剪切超前率、含钢电流门槛值β Ie ；
b、成品机架含钢信号获取:控制装置与步骤a中选择的成品机架号所对应变频器通讯连接获取相应的电流值I反馈；
C、光幕信号获取:控制装置与设置于倍尺飞剪后端的光幕信号输出端连接获取其输出信号;
d、飞剪剪切控制:控制装置先判断成品机架号，再根据获取的变频器电流值I反馈判断当β Ie时判定成品机架含钢，而当I β Ie时判定为成品机架抛钢；以“含钢”信号和光幕信号出现的先后时序判断棒材所处位置，当棒材头部出现，开始获取并计数成品机架编码器脉冲数Ns，计算判断出通过倍尺飞剪的棒材长度；控制装置根据编码器脉冲数Ns控制倍尺飞剪剪切的倍尺长度。
[0010]所述成品机架的传动速比为k，光电编码器转I圈发出的脉冲数为N，则Imm棒材轧件长度对应的脉冲数为kN/ ( π Dk)。
[0011]所述飞剪剪切控制步骤中成品机架“含钢”信号上升沿到来时，控制装置判断棒材“头部出现”并开始计算通过倍尺飞剪的棒材长度，随后光幕上升沿到来，判断棒材“中部出现”，同时复位“头部出现”信号，控制倍尺飞剪正常剪切；成品机架“含钢”信号下降沿到来，判断棒材“尾部出现”，同时复位“中部出现”信号并根据剪切长度L与对应成品机架号至光幕距离Ln控制倍尺飞剪继续剪切或放弃剪切棒材。
[0012]如图3所述，本发明的控制装置包括成品机架1、倍尺飞剪2、编码器3、控制装置4，所述成品机架I设置有与其主轴电机电连接的变频器11，所述编码器3与成品机架I主轴电机同轴连接旋转，所述控制装置4与变频器11、倍尺飞剪2及编码器3信号连接，所述倍尺飞剪2的后端还设置有与棒材路径对应的光幕传感器5，所述光幕传感器5与控制装置4信号连接。
[0013]所述控制装置4信号输入端与变频器11电流值输出端信号连接。
[0014]所述变频器11通过PROFIBUS总线与控制装置4通讯。
[0015]所述控制装置4与一个或多个成品机架I的主轴电机对应变频器11及编码器3信号连接。
[0016]所述控制装置4设置有与其通讯连接的输入装置41。
[0017]所述输入装置41为触摸式控制屏。
[0018]所述控制装置4为PLC、单片机、单板机或PC控制装置。
[0019]所述控制装置4为主轧线PLC和/或飞剪PLC。
[0020]所述光幕传感器5为对射式光幕传感器。
[0021]本发明工作原理及工作过程:
本发明的控制装置通过读取成品机架的主轴电机对应变频器电流信号判断检测到轧件头部出现，通过读取光幕传感器信号判定检测到轧件中部出现时，开始计算脉冲数，脉冲由成品机架轧机主电机轴上速度编码器发出，每转N个脉冲，通过控制装置计算出倍尺对应的脉冲数，当达到此值时，飞剪电机启动，开始剪切。飞剪制动由接近开关和飞剪编码器标定的原位控制。当剪切完瞬间接近开关/编码器原位发出停车命令，电机控制系统给出制动反爬电流(此电流值可调节，便于剪刃不会走过头造成二次剪切或连续剪切)，调试时确定好剪刃制动位置，反爬从制动位置开始，反爬极限位置即剪刃设定的原始位置通过飞剪主电机后轴端光电编码器计数确定，从反爬开始到设定的脉冲数时，编码器发信号让电机停止转动，飞剪完成一个剪切动作程序，等待下一次剪切。备尺长度可以换算成成品机架轧机主电机轴上旋转编码器发出的脉冲数(扣除机械滞后和电气滞后时间，第一个倍尺还应扣除成品架到飞剪中心距离)，脉冲数与长度之间的关系:以成品机架最大辊径时的工作辊径Dk为基准，轧辊旋转I圈，周长为π Dk，对应的脉冲数为kXN=kN (k为成品架传动速t匕，N为编码器转I圈发出的脉冲数)。Imm轧件长度对应的脉冲数应为kN/ (Ji Dk)，控制系统自动计算出相应的脉冲数。
[0022]本发明通过在控制装置与成品机架主轴电机变频器间连接实现通讯，用成品机架的“含钢”信号代替现有技术中精轧出口的热检信号，从而减少一个检测装置，随之减少对应检测装置的备件和维护成本，整个检测装置更加稳定可靠；进一步在倍尺飞剪的控制装置设置输入装置，根据选择的不同成品机架所对应的成品机架到剪后端热检的距离，送至控制装置中的指定地址，进而参与棒材位置、速度判断；将现有技术中倍尺飞剪前易污损而失效的热金属检测器改为光幕检测器，并移至工况相对好的倍尺飞剪后端，彻底解决飞剪检测信号不佳引起的不剪、漏剪和倍尺长度有误的问题，并且节省了现有技术中用于避免粉尘水雾干扰而使用的轴流风机或压缩空气，减少能源消耗。
[0023]实施例:
首先通过输入装置向PLC系统中设置棒料剪切长度L、成品机架号、对应成品机架工作辊径Dk。
[0024]然后，PLC系统对成品机架进行判断，以18架轧机配置，仅有14架、16架和18架可以作为成品机架的棒材线为例:如果16架、18架被选择为“空过”机架，则判断14架为成品机架；如果18架被选择为“空过”机架，则判断16架为成品机架；如果18架没被选择为“空过”机架，则18架为成品机架。
[0025]其次，通过PLC系统与成品机架主轴电机对应变频器间的通讯报文，将选择好的成品机架电流值Ifitt读出。
[0026]PLC系统与设置于倍尺飞剪后端的光幕间的信号连接,获取光幕信号。
[0027]PLC系统根据获取信号进行判断，当I10%Ie时(对应成品机架驱动电机轧制性电流系数β可根据各轧线电机轧制性能做调整，本实施例选择15%)，判断成品架“咬钢”；当I&tt< 10%Ie时，判断成品架“抛钢”。
[0028]本发明用“含钢”(即咬钢)信号代替现有技术中的精轧出口热检信号；将倍尺飞剪前的热金属检测器移至倍尺飞剪后端，并用对射式光幕检测器替代，有效抵御水汽、雾气对该热金属检测器的影响。当成品机架“含钢”信号上升沿到来时，PLC系统判断棒材“头部出现”，开始计算通过倍尺飞剪的棒材长度；随后倍尺飞剪后光幕上升沿到来，判断棒材“中部出现”，同时复位“头部出现”信号；接着成品机架“含钢”信号下降沿到来，判断棒材“尾部出现”，同时复位“中部出现”信号；在PLC系统输入装置的触摸屏中设置成品机架选择功能，通过Profibus与PLC通讯，将剪后光幕到成品机架和倍尺飞剪剪刃的距离，送至PLC控制程序中的指定地址参与计算，棒材的轧制速度就等于成品机架到剪后光暮的距离除以棒材“头部出现”的时间；最后，用设定的倍尺的长度除以每一脉冲单位对应的棒材长度，就可以换算出倍尺飞剪数到多少个脉冲时触发剪切一刀。
【权利要求】
1.一种棒材倍尺飞剪控制方法，其特征在于包括参数选择、成品机架含钢信号获取、光幕信号获取、飞剪剪切控制步骤，具体包括: a、参数选择:通过输入装置选择控制装置中成品机架号、成品机架减速比、成品机架工作辊径Dk、需要的倍尺剪切长度L、飞剪剪切超前率、含钢电流门槛值β Ie ； b、成品机架含钢信号获取:控制装置与步骤a中选择的成品机架号所对应变频器通讯连接获取相应的电流值I反馈； C、光幕信号获取:控制装置与设置于倍尺飞剪后端的光幕信号输出端连接获取其输出信号; d、飞剪剪切控制:控制装置先判断成品机架号，再根据获取的变频器电流值I反馈判断当β Ie时判定成品机架含钢，而当I β Ie时判定为成品机架抛钢；以“含钢”信号和光幕信号出现的先后时序判断棒材所处位置，当棒材头部出现，开始获取并计数成品机架编码器脉冲数Ns，计算判断出通过倍尺飞剪的棒材长度；控制装置根据编码器脉冲数Ns控制倍尺飞剪剪切的倍尺长度。
2.根据权利要求1所述的棒材倍尺飞剪控制方法，其特征在于所述成品机架的传动速比为k,光电编码器转I圈发出的脉冲数为N,则Imm棒材轧件长度对应的脉冲数为kN/O Dk)。
3.根据权利要求1或2所述的棒材倍尺飞剪控制方法，其特征在于所述飞剪剪切控制步骤中成品机架“含钢”信号上升沿到来时，控制装置判断棒材“头部出现”并开始计算通过倍尺飞剪的棒材长度，随后光幕上升沿到来，判断棒材“中部出现”，同时复位“头部出现”信号，控制倍尺飞剪正常剪切；成品机架“含钢”信号下降沿到来，判断棒材“尾部出现”，同时复位“中部出现”信号并根据剪切长度L与对应成品机架号至光幕距离Ln控制倍尺飞剪继续剪切或放弃剪切棒材。
4.一种实现权利要求1所述棒材倍尺飞剪控制方法的装置，包括成品机架(I)、倍尺飞剪(2)、编码器(3)、控制装置(4)，其特征在于所述成品机架(I)设置有与其主轴电机电连接的变频器(11)，所述编码器(3)与成品机架(I)主轴电机同轴连接旋转，所述控制装置(4)与变频器(11)、倍尺飞剪(2)及编码器(3)信号连接，所述倍尺飞剪(2)的后端还设置有与棒材路径对应的光幕传感器(5 )，所述光幕传感器(5 )与控制装置(4 )信号连接。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述控制装置(4)信号输入端与变频器(11)电流值输出端信号连接。
6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于所述变频器(11)通过PROFIBUS总线与控制装置(4)通讯。
7.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于所述控制装置(4)与一个或多个成品机架(I)的主轴电机对应变频器(11)及编码器(3 )信号连接。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述控制装置(4)设置有与其通信连接的输入装置(41)。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于所述控制装置(4)为主轧线PLC和/或飞剪 PLC。
【文档编号】B23D36/00GK104139210SQ201410343506
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2014年7月18日
【发明者】段桂萍, 李跃武, 杨仲康, 姚喻鸣, 陆琼花, 皇甫芸芬, 张征, 孙惠敏 申请人:武钢集团昆明钢铁股份有限公司