CN102230067A - 一种实现加热炉入炉钢坯精确定位方法 - Google Patents
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Abstract
一种实现加热炉入炉钢坯精确定位方法，属于加热炉自动化控制技术领域。将自动化控制逻辑和入炉辊道变频器的功能巧妙结合，在不使用外部制动器设备的情况下，解决长度小于2700mm的钢坯在入炉定位后仍出现滑溜现象。可实现对任意尺寸的坯料实现精确定位，定位后不会出现滑溜的现象。
Description
技术领域
本发明属于加热炉自动化控制技术领域，特别是提供了一种实现加热炉入炉钢坯精确定位方法，可实现对任意尺寸的坯料实现精确定位，定位后不会出现滑溜的现象。
背景技术
秦皇岛首秦公司轧钢部加热炉采用步进梁式结构，要保证钢坯在炉内不跑偏，就需要钢坯在入炉前对其进行精确定位，使钢坯的中心线与步进梁的中心线保持一致。因此，钢坯入炉前的定位工作显得尤其重要。目前，入加热炉的坯料尺寸为2500mm～4100mm，当小于2700mm的钢坯进行定位后，由于钢坯下表面与辊道接触，接触面不平，钢坯不平有凸度，造成定位后的钢坯在自由状态下由于惯性出现滑溜现象，以致偏离步进梁中心线，造成隐患，此时需操作工现场监装，手动进行调整，影响装钢节奏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现加热炉入炉钢坯精确定位方法，将自动化控制逻辑和入炉辊道变频器的功能巧妙结合，在不使用外部制动器设备的情况下，解决长度小于2700mm的钢坯定位后出现滑溜现象。
本发明的工艺为：
1、在钢坯进入加热炉前，增加加热炉入口激光检测器及安装支架位置，使激光检测器准确照射在辊道中心线上，角度控制在30度到60度之间。同时，减小激光检测器本身前端的开口端的缝隙到(2mm-5mm)，并将其后面的旋转按钮顺时针旋转，其灵敏度指示值从4调整到8。
入炉钢坯的输送和入炉侧坯料精确定位，是坯料由辊道向前运送，在运送过程中经过3个自动化检测元件(其中有1个为新增定位激光检测器、1个原有跟踪光栅、1个定位用光电编码器)，以用于辊道组坯料跟踪、联锁、炉前定位。联锁关系：相应辊道的启/停、及钢坯位置信号检测。见图1
2、在钢坯进入自动定位区域时，对加热炉前的新增激光检测器检测值在自动化程序中进行了逻辑处理，原自动化程序的逻辑思想为检测到钢坯后，输出信号为1，将辊道断电，这时辊道为自由辊，如进行钢坯定位经常会发生滑车现象。变更后为激光检测器检测到钢坯后，保留原有光栅跟踪的信号来检测钢板位置，这样避免产生错误的钢板位置信号影响到物料跟踪系统的精准性，也避免了由于辊道钢坯较多发生钢坯碰撞情况。与此同时激光检测器向PLC输出信号1，PLC将0速度发送至变频器，利用PLC与变频器之间通讯来控制辊道电机，就是通过对变频器的输出频率的改变，达到对电机的控制。PLC发送控制字给变频器。当入炉钢坯经过新增激光检测器后，新增激光检测器返回信号至PLC，PLC向光电编码器发送计数指令，光电编码器开始记数，当编码器计数与PLC计算值相等时，PLC将0速度发送至变频器，利用变频器的使能控制辊道的运行，防止钢坯发生滑车现象，钢坯自动定位结束。见图2
3、当钢坯经过原有光栅时，使原有光栅作为物料跟踪系统的传感器使用；当钢坯经过新增激光检测器时，使新增激光检测器作为钢坯自动定位系统的传感器使用；二者可以相互切换，具体实现方法可以通过计算机屏幕上的新增“BlsOn”、“Laser”两个按钮来实现，其中，屏幕上“Laser”代表激光检测器工作按钮，“BlsOn”代表光栅工作按钮。即使是其中一种传感器意外损坏，也可以人工切换为另一种传感器切换为原有定位方式来检测钢坯，避免影响生产。
所述钢坯自动定位的顺序是：当钢板头部到达检测器时，即加热炉入口激光检测器或光栅时，启动加热炉入炉辊道顺序控制，同时编码器进行顺时计数，将数据传送至PLC进行计算，PLC向变频器发出控制指令将0速度信号发送至变频器，使变频器控制辊道速度为0速，这样钢坯就可以精确定位于装钢辊道中心线，从而进行自动化装钢。
本发明在一次检测元件方面的要求是将加热炉入炉辊道增加一组“入炉定位光栅”。即安装在入炉辊道两侧，为保证钢坯定位准确，利用辊道电机原有增量式编码器进行钢坯入炉定位，同时利用西门子S7-400与变频器之间通讯来控制变频器，本发明就是通过对变频器的输出频率的改变，达到对电机的控制。通过变频器的输出频率，使电机的速度保持在零速度，即零速度也是有速度，与静止不同。这样变频器的使能信号保持一分钟不撤。在这段时间里，操作人员可正常的进行装钢操作。
本发明在软件方面的要求需在PLC程序中实现对变频器的控制，当入炉钢坯经过新增光栅后，定位光栅感光，编码器开始记数，当钢坯走到入炉位时，PLC将0速度发送至变频器，利用变频器的使能控制辊道的运行，防止钢坯发生滑车现象。
本发明在硬件方面为实现上述功能，需配置PLC控制系统模块，实时监测入炉钢坯定位情况，当其出现异常时，装钢机自动进入“自我保护”运行状态的同时，操作人员也可通过上位机显示的数据及时采取保护装钢系统的措施。
发明的效益
针对加热炉入炉钢坯定位系统对定位及跟踪信号稳定的敏感性，通过使用2个不同工作原理的传感器来进行优势互补相互结合的方式进行信号采集，提高钢坯入炉精度，避免出现钢坯滑车以至于人工进行调整，提高装钢效率、减少人工调整时间。同时由于2个传感器的可替代性也增加了加热炉物料跟踪系统的稳定性。
附图说明
图1为工艺系统图。
图2为控制系统图。
具体实施方式
本发明的工艺为：
1、在钢坯进入加热炉前，增加加热炉入口激光检测器及安装支架位置，使激光检测器准确照射在辊道中心线上，角度控制在30度到60度之间。同时，减小激光检测器本身前端的开口端的缝隙到(2mm-5mm)，并将其后面的旋转按钮顺时针旋转，其灵敏度指示值从4调整到8。
入炉钢坯的输送和入炉侧坯料精确定位，是坯料由辊道向前运送，在运送过程中经过3个自动化检测元件(其中有1个为新增定位激光检测器、1个原有跟踪光栅、1个定位用光电编码器)，以用于辊道组坯料跟踪、联锁、炉前定位。联锁关系：相应辊道的启/停、及钢坯位置信号检测。见图1
2、在钢坯进入自动定位区域时，对加热炉前的新增激光检测器检测值在自动化程序中进行了逻辑处理，原自动化程序的逻辑思想为检测到钢坯后，输出信号为1，将辊道断电，这时辊道为自由辊，如进行钢坯定位经常会发生滑车现象。变更后为激光检测器检测到钢坯后，保留原有光栅跟踪的信号来检测钢板位置，这样避免产生错误的钢板位置信号影响到物料跟踪系统的精准性，也避免了由于辊道钢坯较多发生钢坯碰撞情况。与此同时激光检测器向PLC输出信号1，PLC将0速度发送至变频器，利用PLC与变频器之间通讯来控制辊道电机，就是通过对变频器的输出频率的改变，达到对电机的控制。PLC发送控制字给变频器。当入炉钢坯经过新增激光检测器后，新增激光检测器返回信号至PLC，PLC向光电编码器发送计数指令，光电编码器开始记数，当编码器计数与PLC计算值相等时，PLC将0速度发送至变频器，利用变频器的使能控制辊道的运行，防止钢坯发生滑车现象，钢坯自动定位结束。见图2
3、当钢坯经过原有光栅时，使原有光栅作为物料跟踪系统的传感器使用；当钢坯经过新增激光检测器时，使新增激光检测器作为钢坯自动定位系统的传感器使用；二者可以相互切换，具体实现方法可以通过计算机屏幕上的新增“BlsOn”、“Laser”两个按钮来实现，其中，屏幕上“Laser”代表激光检测器工作按钮，“BlsOn”代表光栅工作按钮。即使是其中一种传感器意外损坏，也可以人工切换为另一种传感器切换为原有定位方式来检测钢坯，避免影响生产。
由于钢坯下表面与辊道接触，接触面不平，钢坯在长度方向上有凸度或翘曲，造成定位后的钢坯在自由状态下出现滑溜现象，以致偏离步进梁中心线，造成隐患。每次跑偏后，操作人员需现场监视，并进行手动调正钢坯位置至装钢中心线，然后装钢，影响装钢及生产节奏。
考虑到对现场的辊道增加抱闸的方案，但限于现场工况空间狭窄，给添加新设备造成困难。所以开发现有的自动化和变频设备功能，对自动化控制程序进行重新设计，对变频器参数重新配置，结合入炉板坯位置激光检测，达到入炉板坯精确定位的目的。
1、原辊道控制采用的开环控制，辊道速度控制精度不高，本发明将开环控制改成闭环控制，可以更好的达到精确的辊道速度控制。
2、电机的正常运行与电压和频率有关。当电机静止不动时，有两种情况，一种是断电情况，此时电机可以空转，即不受控制的状态，另一种情况是通过频率控制电机，此时电机即使没有转动，也不会因负载的改变而发生转动。
3、本发明就是通过对变频器的输出频率的改变，达到对电机的控制。通过变频器的输出频率，使电机的速度保持在零速度，即零速度也是有速度，与静止不同。这样变频器的使能信号保持一分钟不撤。在这段时间里，操作人员可正常的进行装钢操作。
Claims (4)
1.一种实现加热炉入炉钢坯精确定位方法，其特征在于，工艺为：
(1)在钢坯进入加热炉前，增加加热炉入口激光检测器及安装支架位置，使激光检测器准确照射在辊道中心线上，角度控制在30度到60度之间。同时，减小激光检测器本身前端的开口端的缝隙到2mm-5mm，并将其后面的旋转按钮顺时针旋转，其灵敏度指示值从4调整到8；
入炉钢坯的输送和入炉侧坯料精确定位：坯料由辊道向前运送，在运送过程中经过3个自动化检测元件，以用于辊道组坯料跟踪、联锁、炉前定位；
(2)在钢坯进入自动定位区域时，对加热炉前的新增激光检测器检测值在自动化程序中进行了逻辑处理，激光检测器检测到钢坯后，保留原有光栅跟踪的信号来检测钢板位置，与此同时激光检测器向PLC输出信号1，PLC将0速度发送至变频器，利用PLC与变频器之间通讯来控制辊道电机，就是通过对变频器的输出频率的改变，达到对电机的控制；PLC发送控制字给变频器，当入炉钢坯经过新增激光检测器后，新增激光检测器返回信号至PLC，PLC向光电编码器发送计数指令，光电编码器开始记数，当光电编码器计数与PLC计算值相等时，PLC将0速度发送至变频器，利用变频器的使能控制辊道的运行，防止钢坯发生滑车现象，钢坯自动定位结束；
(3)当钢坯经过原有光栅时，使原有光栅作为物料跟踪系统的传感器使用；当钢坯经过新增激光检测器时，使新增激光检测器作为钢坯自动定位系统的传感器使用；二者可以相互切换，具体实现方法是通过计算机屏幕上的新增“BlsOn”、“Laser”两个按钮来实现，其中屏幕上“Laser”代表激光检测器工作按钮，“BlsOn”代表光栅工作按钮；即使是其中一种传感器意外损坏，切换另一种传感器切换为原有定位方式来检测钢坯，避免影响生产。
2.根据权利要求1所述的实现加热炉入炉钢坯精确定位方法，其特征在于，所述的3个自动化检测元件为新增定位激光检测器、原有跟踪光栅、光电编码器
3.根据权利要求1所述的实现加热炉入炉钢坯精确定位方法，其特征在于，联锁关系为相应辊道的启/停、及钢坯位置信号检测。
4.根据权利要求1所述的实现加热炉入炉钢坯精确定位方法，其特征在于，所述钢坯自动定位的顺序是：当钢板头部到达检测器时，即加热炉入口激光检测器或光栅时，启动加热炉入炉辊道顺序控制，同时编码器进行顺时计数，将数据传送至PLC进行计算，PLC向变频器发出控制指令将0速度信号发送至变频器，使变频器控制辊道速度为0速，这样钢坯就可以精确定位于装钢辊道中心线，从而进行自动化装钢。
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