CN101634581B - 一种在线钢坯称重装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线钢坯称重装置。其技术方案是：在称重台架[7]上装有3～6个传送辊[3]及其驱动电机[5]，驱动电机[5]和制动器[10]所分别对应的电机控制继电器[25]和制动器控制继电器[26]均分别与PLC[24]的数字输出通道DO连接；2～5个电磁换向阀[20]与定位活塞杆式液压缸[9]相连的管道上均装有压力传感器[22]，每只电磁换向阀[20]和压力传感器[22]均分别与PLC[24]的数字输出通道DO和模拟输入通道AI连接；4个称重传感器[15]和红外线接收器[2]均分别与PLC[24]的模拟输入通道AI和数字输入通道DI连接；控制软件写入PLC[24]的内部存储器，组态软件写入触摸屏[23]的内部存储器。本发明具有在线称重快速、准确、冲击小和成本低的特点。

Description

一种在线钢坯称重装置

技术领域

本发明属于称重装置技术领域。特别涉及钢铁工业板材或线材生产线的一种在线钢坯称重装置。

背景技术

钢坯称重作为现代钢铁工业进行计量的重要手段，是用于考核生产指标的依据。现代钢铁工业生产的连续性强，迫切需要一种在线称重装置，即直接在生产线上快速准确的称量每块钢坯的重量，同时将数据上传。

在线钢坯称重装置主要用于生产线上的钢坯重量计量，而现有的钢坯称重装置与传送装置分开的，这样会带来以下问题：①称量占用的时间长，影响生产节奏；②对传送辊造成冲击，影响传送辊的使用寿命；③需添加升降设备，增加制造成本。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种快速准确、冲击小、成本低的在线钢坯称重装置。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：在称重台架上均匀装有3～6个传送辊，该传送辊与生产线上的钢坯传送辊并排组成生产传送线；每个传送辊通过联轴器对应联接一个驱动电机，每台驱动电机的输出轴装有制动器；每台驱动电机和制动器分别与各自对应的电机控制继电器和制动器控制继电器电连接，每个电机控制继电器和每个制动器控制继电器均分别与PLC的数字输出通道DO连接。

2～5个定位挡板安装在传送辊一侧的称重台架上，2～5个定位活塞杆式液压缸安装在传送辊的另一侧的称重台架外的支架上，每个定位活塞杆式液压缸对应连接一个电磁换向阀，在电磁换向阀与定位活塞杆式液压缸无杆腔相连的管道上均装有压力传感器，每只电磁换向阀的左端继电器和右端继电器分别与PLC的数字输出通道DO连接，每个压力传感器分别与PLC的模拟输入通道AI连接。

称重台架下对称地设置有4个称重传感器，每个称重传感器分别与PLC的模拟输入通道AI连接；红外线发生器与红外线接收器组成红外线探测器，红外线发生器与红外线接收器分别位于称重台架上的钢坯行进方向顶端的两侧，红外线探测器的接收器与PLC的数字输入通道DI连接。

4个限位器分别安装在称重台架四侧中点的地基上，限位器过渡板的上平面与称重装置的称重台架相联接。

在线称重监控软件包括控制软件和组态软件，控制软件写入PLC的内部存储器，组态软件写入触摸屏的内部存储器；PLC通过通讯电缆与触摸屏连接。

所述的电磁换向阀的A口与定位活塞杆式液压缸的无杆腔相连，电磁换向阀的B口与定位活塞杆式液压缸的有杆腔相连，电磁换向阀的P口接液压动力源，电磁换向阀的T口接油箱。

所述的限位器是采用申请人的“一种用于称重衡器的液压式限位器”(CN200910063734.3)专利技术，该限位器的结构是：对称设置在底板支座上的两个液压活塞缸的活塞分别与联接器联接，两个液压活塞缸均分别通过两个相同的缸套固定支架与对应的两个底板支座固定联接；在两个液压活塞缸的无杆腔上方的进油口、无杆腔下方的出油口和无杆腔端部的节流口均对应地安装有进油截止阀、出油截止阀和节流口截止阀，有杆腔下方的排气口与大气相通，两个皮囊式蓄能器分别与对应的节流口截止阀联接。

所述的在线称重的监控软件的主流程为：

S1：初始化，设置称重台架质量W_z＝a吨，钢坯质量累计W_L0＝0吨，钢坯数量累计N₀＝0，定位活塞杆式液压缸的负载压力设定值P_s＝C，称重时间T_s＝0.5～2秒；

S2：判断钢坯到位否？即PLC扫描其输入映像寄存器，若读取连接红外线接收器的PLC的数字输入通道DI对应的PLC的输入映像寄存器数据位，若该位数字由“1”变为“0”，则钢坯到称重位置，钢坯累计数+1，即N_i＝N_i-1+1，并执行下一步；否则，等待；

S3：驱动电机停并制动器制动，即PLC给电机控制继电器和制动器控制继电器连接的PLC的数字输出通道DO对应的PLC的输出映像寄存器数据位分别置“0”，则为驱动电机停和制动器制动命令信号已发出；

S4：定位活塞杆式液压缸的活塞杆伸出，即PLC给电磁换向阀的左端继电器连接的PLC的数字输出通道DO对应的PLC的输出映像寄存器数据位分别置“1”，则为定位活塞杆式液压缸的活塞杆伸出命令已发出；

S5：判断定位活塞杆式液压缸的活塞杆是否到位？PLC读取压力传感器连接的PLC的模拟输入通道AI对应的PLC的输入映像寄存器数据，经运算后得实际压力值P_r，并与定位活塞杆式液压缸的负载压力设定值P_s进行比较，若P_r≥P_s，执行下一步；否则，等待；

S6：定位活塞杆式液压缸的活塞杆缩回，即PLC给电磁换向阀的左端继电器连接的PLC的数字输出通道DO对应的PLC的输出映像寄存器数据位分别置“0”，同时PLC给电磁换向阀的右端继电器连接的PLC的数字输出通道DO对应的PLC的输出映像寄存器数据位分别置“1”，则定位活塞杆式液压缸的活塞杆缩回命令已发，并执行下一步；

S7：称重，PLC的定时器T开始计时，当T＝T_s，读取四个称重传感器分别连接的PLC的模拟输入通道AI对应的PLC的输入映像寄存器数据V_mj，进行V_m＝∑V_mj运算后得钢坯与称重台架的质量和为W_mi，该块钢坯实际质量W_ri为W_mi-W_z，则该块钢坯的实际质量W_ri与以前的称重钢坯质量累计数W_Li-1之和为W_Li；

其中：j为称重传感器的序号，j＝1，2，3，4；

i为称重次数，i＝1，2，3……；

S8：显示并保持钢坯的称重数据，即PLC将钢坯累计数N_i、钢坯实际质量W_ri和钢坯质量累计数W_Li传给触摸屏，触摸屏显示并保存钢坯累计数N_i、钢坯实际质量W_ri和钢坯质量累计数W_Li；

S9：制动器松开并启动驱动电机，即PLC给制动器控制继电器和电机控制继电器连接的PLC的数字输出通道DO对应的PLC的输出映像寄存器数据位分别置“1”，则为制动器松开和驱动电机启动命令已发出；

S10：判断钢坯是否离开称重台架？即PLC扫描其输入映像寄存器，读取连接红外线接收器的PLC的数字输入通道DI对应的输入映像寄存器数据位，若该位数字由“0”变为“1”，则为钢坯已离开称重装置的称重台架；

S11：返回S2，等待下一块钢坯称重。

由于采用上述技术方案，本发明将在线称重的控制软件写入PLC的内部存储器，在线称重的组态软件存储在触摸屏的内部存储器中，触摸屏通过通信电缆与PLC连接进行数据交换，并将称重数据与装置运行状态显示且存储在触摸屏上。

本发明通过安装在称重台架上的红外线探测器来判断行进方向钢坯是否到位，当红外线探测器的红外线发生器发射的红外线被红外线探测器的接收器接收，表示红外线发生器与红外线接收器之间没有钢坯到位；反之说明钢坯在行进方向已到位。当PLC收到红外线探测器的接收器发送的钢坯到位信号后，则立即发出驱动电机运行停止和制动器制动的命令，同时发出定位活塞杆式液压缸活塞杆伸出的命令，使驱动电机运行停止且制动器制动。

另外，本发明采用申请人申请的“一种称重衡器的液压式限位器”专利技术，将4个这样的限位器分别安装在称重台架四侧中点的地基上，与称重台架四侧的侧板联接。当钢坯到达称重装置对称重装置产生较大的冲击时，限位器将会减小钢坯传送过程中冲击。

本发明通过PLC设定的定位活塞杆式液压缸的负载压力设定值P_s与压力传感器测量的实际压力值P_r进行比较，判断钢坯在行进的垂直方向是否到位？若设定的定位活塞杆式液压缸的负载压力设定值P_s小于压力传感器测量的实际压力值P_r，判断结果为“否”，则定位活塞杆式液压缸的活塞杆继续伸出；若设定的定位活塞杆式液压缸的负载压力设定值P_s大于或等于压力传感器测量的实际压力值P_r，判断结果为“是”，则PLC发出定位活塞杆式液压缸的活塞杆缩回命令，定位活塞杆式液压缸的活塞杆缩回。

通过钢坯行进方向和行进垂直方向的定位，使钢坯停在称重装置的台架重心位置，使钢坯定位准确，保证4个称重传感器受力均匀，提高称重的准确性；PLC读取称重传感器的数据，通过PLC运算后得到实际钢坯的重量。同时触摸屏通过通信口读取PLC数据，触摸屏显示并保存钢坯累计数N_i、钢坯实际质量W_ri和钢坯质量累计数W_Li。

称重完毕后，PLC控制制动器松开且启动驱动电机，当红外线探测器检测到称重钢坯离开称重台架时，则进入下一块钢坯的称重过程。

本发明实现了称重装置与传动装置一体化，省掉升降设备，缩短了称重时间，减小了制造成本，同时避免了钢坯升降过程对辊道的冲击。因此，具有在线称量快速准确、冲击小和成本低特点。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为图1的A-A剖视示意图；

图3为图1中定位活塞杆式液压缸[9]与电磁换向阀[20]的连接示意图；

图4为本发明的测控系统信号传递示意图  控制系统示意图；

图5为本发明的监控软件的主流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。

一种在线钢坯称重装置。其机械部分如图1和图2所示：在称重台架7上均匀装有4个传送辊3，该传送辊3与生产线上的钢坯传送辊3并排组成生产传送线。每个传送辊3通过联轴器4对应联接一个驱动电机5，每台驱动电机5的输出轴13装有制动器10；每台驱动电机5和制动器10分别与各自对应的电机控制继电器25和制动器控制继电器26电连接，如图4所示，每个电机控制继电器25和每个制动器控制继电器26均分别与PLC24的数字输出通道DO连接。

3个定位挡板6如图1、2所示，安装在传送辊3一侧的称重台架7上，2个定位活塞杆式液压缸9的缸体12安装在传送辊3的另一侧的称重台架7外的支架8上。如图3所示，每个定位活塞杆式液压缸9对应连接一个电磁换向阀20，在电磁换向阀20与定位活塞杆式液压缸9无杆腔相连的管道上均装有压力传感器22；如图4所示，每只电磁换向阀20的左端继电器21和右端继电器17分别与PLC24的数字输出通道DO连接，每个压力传感器22分别与PLC 24的模拟输入通道AI连接。

如图2和图4所示，称重台架7下对称地设置有4个称重传感器15，每个称重传感器15分别与PLC24的模拟输入通道AI连接；红外线发生器11与红外线接收器2组成红外线探测器，红外线发生器11与红外线接收器2分别位于称重台架7上的钢坯1行进方向顶端的两侧，红外线接收器2与PLC24的数字输入通道DI连接。

如图2所示，4个限位器16分别安装在称重台架7四侧中点的地基上，限位器16的过渡板上平面与称重装置的称重台架相联接。

在线称重监控软件包括控制软件和组态软件，控制软件写入PLC24的内部存储器，组态软件写入触摸屏23的内部存储器；如图4所示，PLC24通过通讯电缆与触摸屏23连接。

所述的电磁换向阀20如图3所示，A口与定位活塞杆式液压缸9的无杆腔相连，电磁换向阀20的B口与定位活塞杆式液压缸9的有杆腔相连，电磁换向阀20的P口接液压动力源19，电磁换向阀20的T口接油箱18。

所述的限位器16是采用申请人的“一种用于称重衡器的液压式限位器”(CN200910063734.3)专利技术，该限位器16的结构是：对称设置在底板支座上的两个液压活塞缸的活塞分别与联接器联接，两个液压活塞缸均分别通过两个相同的缸套固定支架与对应的两个底板支座固定联接；在两个液压活塞缸的无杆腔上方的进油口、无杆腔下方的出油口和无杆腔端部的节流口均对应地安装有进油截止阀、出油截止阀和节流口截止阀，有杆腔下方的排气口与大气相通，两个皮囊式蓄能器分别与对应的节流口截止阀联接。

所述的在线称重的监控软件的主流程如图5所示，具体为：

S1：初始化，设置称重台架7质量W_z＝a吨，钢坯1质量累计W_L0＝0吨，钢坯1数量累计N₀＝0，定位活塞杆式液压缸9的负载压力设定值P_s＝C，称重时间T_s＝1秒；

S2：判断钢坯1到位否？即PLC24扫描其输入映像寄存器，若读取连接红外线接收器2的PLC24的数字输入通道DI对应的PLC24的输入映像寄存器数据位，若该位数字由“1”变为“0”，则钢坯1到称重位置，钢坯1累计数+1，即N_i＝N_i-1+1，并执行下一步；否则，等待；

S3：驱动电机5停并制动器10制动，即PLC24给电机控制继电器25和制动器控制继电器26连接的PLC24的数字输出通道DO对应的PLC24的输出映像寄存器数据位分别置“0”，则为驱动电机5停和制动器10制动命令信号已发出；

S4：定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14伸出，即PLC24给电磁换向阀20的左端继电器21连接的PLC24的数字输出通道DO对应的PLC24的输出映像寄存器数据位分别置“1”，则为定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14伸出命令已发出；

S5：判断定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14是否到位？PLC24读取压力传感器22连接的PLC24的模拟输入通道AI对应的PLC24的输入映像寄存器数据，经运算后得实际压力值P_r，并与定位活塞杆式液压缸9的负载压力设定值P_s进行比较，若P_r≥P_s，执行下一步；否则，等待；

S6：定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14缩回，即PLC24给电磁换向阀20的左端继电器21连接的PLC24的数字输出通道DO对应的PLC24的输出映像寄存器数据位分别置“0”，同时PLC24给电磁换向阀20的右端继电器17连接的PLC24的数字输出通道DO对应的PLC24的输出映像寄存器数据位分别置“1”，则定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14缩回命令已发，并执行下一步；

S7.称重，PLC24的定时器T开始计时，当T＝T_s，读取四个称重传感器15分别连接的PLC24的模拟输入通道AI对应的PLC24的输入映像寄存器数据V_mj，进行V_m＝∑V_mj运算后得钢坯1与称重台架7的质量和为W_mi，该块钢坯1实际质量W_ri为W_mi-W_z，则该块钢坯1的实际质量W_ri与以前的称重钢坯1质量累计数W_Li-1之和为W_Li；

其中：j为称重传感器15的序号，j＝1，2，3，4；

i为称重次数，i＝1，2，3……；

S8：显示并保持钢坯1的称重数据，即PLC24将钢坯1累计数N_i、钢坯1实际质量W_ri和钢坯1质量累计数W_Li传给触摸屏23，触摸屏23显示并保存钢坯1累计数N_i、钢坯1实际质量W_ri和钢坯1质量累计数W_Li；

S9：制动器10松开并启动驱动电机5，即PLC24给制动器控制继电器26和电机控制继电器25连接的PLC24的数字输出通道DO对应的PLC24的输出映像寄存器数据位分别置“1”，则为制动器10松开和驱动电机5启动命令已发出；

S10：判断钢坯1是否离开称重台架7？即PLC24扫描其输入映像寄存器，读取连接红外线接收器2的PLC24的数字输入通道DI对应的输入映像寄存器数据位，若该位数字由“0”变为“1”，则为钢坯1已离开称重装置的称重台架7；

S11：返回S2，等待下一块钢坯1称重。

本具体实施方式将在线称重的控制软件写入PLC24的内部存储器，在线称重的组态软件存储在触摸屏23的内部存储器中，触摸屏23通过通信电缆与PLC24连接进行数据交换，并将称重数据与装置运行状态显示且存储在触摸屏23上。

本具体实施方式通过安装在称重台架7上的红外线探测器来判断行进方向钢坯1是否到位，当红外线探测器的红外线发生器11发射的红外线被探测器的红外线接收器2接收，表示红外线发生器11与红外线接收器2之间没有钢坯1到位；反之说明钢坯1在行进方向已到位。当PLC24收到红外线接收器2发送的钢坯1到位信号后，则立即发出驱动电机5运行停止和制动器10制动的命令，同时发出定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14伸出的命令，使驱动电机5运行停止且制动器10制动，定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14伸出。

另外，本具体实施方式采用“一种称重衡器的液压式限位器”专利技术，将4个这样的限位器16分别安装在称重台架7四侧中点的地基上，与称重台架7四侧的侧板联接。当钢坯1到达称重装置对称重装置产生较大的冲击时，限位器16将会减小钢坯1传送过程中的冲击。

本发明通过PLC24设定的定位活塞杆式液压缸9的负载压力设定值P_s与压力传感器22测量的实际压力值P_r进行比较，判断钢坯1在行进的垂直方向是否到位？若设定的定位活塞杆式液压缸9的负载压力设定值P_s小于压力传感器22测量的实际压力值P_r，判断结果为“否”，则定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14继续伸出；若设定的定位活塞杆式液压缸9的负载压力设定值P_s大于或等于压力传感器22测量的实际压力值P_r，判断结果为“是”，则PLC24发出定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14缩回命令，定位活塞杆式液压缸9的活塞杆14缩回。

通过钢坯1行进方向和行进垂直方向的定位，使钢坯1能准确地停在称重装置的称重台架7重心位置，可保证4个称重传感器15受力均匀，提高了称重的准确性；PLC24读取称重传感器15的数据，通过PLC24运算后得到实际钢坯1的质量。同时触摸屏23通过PLC24的通信口读取PLC24数据，触摸屏23显示并保存钢坯1累计数N_i、钢坯1实际质量W_ri和钢坯1质量累计数W_Li。称重完毕后，PLC24控制制动器10松开且启动驱动电机5，当红外线探测器检测到称重钢坯1离开称重台架7时，则进入下一块钢坯1的称重过程。

本发明实现了称重装置与传动装置一体化，省掉升降设备，缩短了称重时间，减小了制造成本，同时避免了钢坯1升降过程对传送辊3的冲击。因此，具有在线称量快速准确、冲击小和成本低特点。

Claims (3)

1.一种在线钢坯称重装置，其特征是在该称重装置的称重台架[7]上均匀装有3～6个传送辊[3]，该传送辊[3]与生产线上的钢坯传送辊并排组成生产传送线；每个传送辊[3]通过联轴器[4]对应联接一个驱动电机[5]，每台驱动电机[5]的输出轴[13]装有制动器[10]；每台驱动电机[5]和制动器[10]分别与各自对应的电机控制继电器[25]和制动器控制继电器[26]电连接，每个电机控制继电器[25]和每个制动器控制继电器[26]均分别与PLC[24]的数字输出通道DO连接；

2～5个定位挡板[6]安装在传送辊[3]一侧的称重台架[7]上，2～5个定位活塞杆式液压缸[9]安装在传送辊[3]的另一侧的称重台架[7]外的支架[8]上，每个定位活塞杆式液压缸[9]对应连接一个电磁换向阀[20]，在电磁换向阀[20]与定位活塞杆式液压缸[9]无杆腔相连的管道上均装有压力传感器[22]，每只电磁换向阀[20]的左端继电器[21]和右端继电器[17]分别与PLC[24]的数字输出通道DO连接，每个压力传感器[22]分别与PLC[24]的模拟输入通道AI连接；

称重台架[7]下对称地设置有4个称重传感器[15]，每个称重传感器[15]分别与PLC[24]的模拟输入通道AI连接；红外线发生器[11]与红外线接收器[2]组成红外线探测器，红外线发生器[11]与红外线接收器[2]分别位于称重台架[7]上的钢坯[1]行进方向顶端的两侧，红外线接收器[2]与PLC[24]的数字输入通道DI连接；

4个限位器[16]分别安装在称重台架[7]四侧中点的地基上，限位器[16]过渡板的上平面与称重装置的称重台架相联接；

在线称重监控软件包括控制软件和组态软件，控制软件写入PLC[24]的内部存储器，组态软件写入触摸屏[23]的内部存储器；PLC[24]通过通讯电缆与触摸屏[23]连接。

2.根据权利要求1所述的在线钢坯称重装置，其特征在于所述的电磁换向阀[20]的A口与定位活塞杆式液压缸[9]的无杆腔相连，电磁换向阀[20]的B口与定位活塞杆式液压缸[9]的有杆腔相连，电磁换向阀[20]的P口接液压动力源[19]，电磁换向阀[20]的T口接油箱[18]。

3.根据权利要求1所述的在线钢坯称重装置，其特征在于所述的限位器[16]的结构是：对称设置在底板支座上的两个液压活塞缸的活塞分别与联接器联接，两个液压活塞缸均分别通过两个相同的缸套固定支架与对应的两个底板支座固定联接；在两个液压活塞缸的无杆腔上方的进油口、无杆腔下方的出油口和无杆腔端部的节流口均对应地安装有进油截止阀、出油截止阀和节流口截止阀，有杆腔下方的排气口与大气相通，两个皮囊式蓄能器分别与对应的节流口截止阀联接。

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