CN102323784A - 一种轧钢棒材热锯控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轧钢棒材热锯控制系统，包括锯切主电机传动部分、辅助传动部分和逻辑控制单元；锯切主电机传动部分设热锯变频器；辅助传动部分实现辊道传动，设输送辊道变频器；逻辑控制单元设PLC；热锯变频器和输送辊道变频器均通过现场总线与所述的PLC连接。采用上述技术方案，将现有技术中复杂的速度控制和位置控制变成了简单开环控制，因而提高了系统的安全性和可靠性；所有控制通过通讯实现，提高了系统的抗干扰能力及传输速度，特别适宜热锯操作环境与现有的维护水平，提高了设备的可靠性，做到零调试和零维护，可保持长期稳定工作。

Description

一种轧钢棒材热锯控制系统

技术领域

本发明属于冶金工业生产的技术领域，涉及轧钢生产设备的技术，更具体地说，本发明涉及一种轧钢棒材热锯控制系统。

背景技术

热锯作为轧钢生产线上的主要设备之一，在提高产品质量和产量中起着至关重要的作用。

在现有技术中，热锯锯切过程均采用人工对位及调整锯切速度。下钢辊道速度调整未能与热锯启停结合，致使锯切时间的浪费；辊道定位采用编码器及人工定位，由于与电机的调速不匹配，起、制动过程机械惯性大，机械冲击大，不可避免地造成锯切精度差；在定尺过程中机械推头经常推送过位或推送不到位，加长了定尺的调整过程，增加了工人的劳动强度，影响了生产节奏，严重制约着生产和产品质量的提高。

随着市场竞争的日益激烈，上述问题造成的矛盾更加突出。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种轧钢棒材热锯控制系统，其目的是实现热锯加工的高精度、全自动控制。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明所提供的轧钢棒材热锯控制系统，包括锯切主电机传动部分、辅助传动部分和逻辑控制单元；

所述的锯切主电机传动部分设热锯变频器；

所述的辅助传动部分实现辊道传动，设输送辊道变频器；

所述的逻辑控制单元设PLC；

所述的热锯变频器和输送辊道变频器均通过现场总线与所述的PLC连接。

所述的控制系统设定尺机编码器，所述的定尺机编码器通过现场总线与所述的输送辊道变频器连接。

所述的PLC中设有电源模块、CPU模块、模拟量输入、输出模块和开关量输入、输出模块。

所述的控制系统的配电室设置ET200M子站，所述的ET200M子站通过现场总线与所述的PLC连接。

所述的现场总线为PROFIBUS-DP。

所述的PLC通过以太网与工控机连接。

本发明采用上述技术方案，将现有技术中复杂的速度控制和位置控制变成了简单开环控制，因而提高了系统的安全性和可靠性，并且由于没有复杂的闭环反馈装置，所有控制均通过通讯实现，提高了系统的抗干扰能力及传输速度，特别适宜热锯操作环境与现有的维护水平，从而大大提高了设备的可靠性，并且基本上可以做到零调试和零维护，可保持长期稳定工作。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本发明的结构示意图。

图中标记为：

1、PLC，2、配电室，3、热锯变频器，4、输送辊道变频器，5、定尺机编码器，6、现场总线。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1表示的本发明的结构，为一种轧钢棒材热锯控制系统，是应用于冶金工业生产设备中的轧钢棒材锯切设备——热锯的高精度、全自动的数字控制系统，实现精确自动控制。该系统由现场检测部分、PLC、变频器、现场总线、分散外围设备及操作员终端等部分组成。

为了解决在本说明书背景技术部分所述的目前公知技术存在的问题并克服其缺陷，实现热锯加工的高精度、全自动控制的发明目的，本发明采取的技术方案为：

如图1所示，本发明所提供的轧钢棒材热锯控制系统，包括锯切主电机传动部分、辅助传动部分和逻辑控制单元；

所述的锯切主电机传动部分设热锯变频器3；

所述的辅助传动部分实现辊道传动，设输送辊道变频器4；

所述的逻辑控制单元设PLC1；

所述的热锯变频器3和输送辊道变频器4均通过现场总线6与所述的PLC1连接。

上述结构包括三部分，一是负责锯切主电机功率传动部分，即上述的锯切主电机传动部分；二是辅助传动部分，即输送辊道的传动部分；三是逻辑控制单元部分，即上述的PLC1，是可编程序控制器，是整个系统的控制核心，热锯PLC存储热锯主程序。主传动采用变频器，实现主传动的速度控制，且是平滑无触点控制；采用三组变频器分别调节三段热锯辊道速度。

结合整个轧钢车间的电气设备应用情况，考虑到备件及网络的衔接，则主电机功率传动部分的功率单元采用现有变频器，逻辑控制单元选用西门子PLC。

所述的控制系统设定尺机编码器5，所述的定尺机编码器5通过现场总线6与所述的输送辊道变频器4连接。

本发明采用全数字控制系统结构，输送辊道变频器4与热锯变频器3通过PLC1实现连锁，同时热锯变频器3的启动信号及运行速度的给定值也通过输送辊道变频器4及定尺机编码器5自动给定。

热锯PLC1接收指令后，调取指令程序给定热锯变频器3的数据，实现锯切全自动运行。系统配置如图1所示。整个过程简单易操作，同时所有状态值及检测值均为一次信号，运算、运行过程中均不需人工干预。

综上所述，本发明的全数字热锯控制系统将现有技术中复杂的速度控制和位置控制变成了简单开环控制，因而提高了系统的安全性和可靠性，并且由于没有复杂的闭环反馈装置，所有控制通讯的实现提高了系统的抗干扰能力及传输速度。本发明特别适宜热锯操作环境与现有的维护水平，从而大大提高了设备的可靠性，并且基本上可以做到零调试和零维护，可保长期稳定工作。

在热锯生产中，输送辊道变频器4分为上钢辊道及下钢辊道两组变频器。本发明针对下钢辊道变频器参与控制。

本发明所述的热锯控制系统所述的PLC1中设有电源模块、CPU模块、模拟量输入、输出模块和开关量输入、输出模块。电源模块为PLC1的运行提供电源；CPU模块是PLC1的运算器和存储器；模拟量输入、输出模块的作用是模拟信号向CPU模块输入及CPU模块向系统执行部分发出模拟指令信号，在CPU模块内，仍需将其转换为数字信号；开关量输入、输出模块作用是数字信号向CPU模块输入及CPU模块向系统执行部分发出数字指令信号。

所述的控制系统的配电室2设置ET200M子站，所述的ET200M子站通过现场总线6与所述的PLC1连接。配置一台ET200M分站在配电室，实现辊道电机调速、定位及定尺机参考定位集中运算控制。

ET200M子站CPU内部存储下钢辊道变频器及定尺机编码器来实现辊道运输的高低速控制及位置控制。定尺机编码器5通过PROFIBUS-DP网与ET200M(12)子站连接。

ET200M子站与热锯PLC通过PROFIBUS-DP连接进行数据交换，实现辊道变频器与热锯变频器的连锁。

ET200M控制下钢辊道开始运行。热锯对应规格子程序调用指令，不可执行。待轨道运行距离达到设定之后，ET200M提供另一指令与输入指令同时满足后执行热锯全自动程序，实现全自动锯切。

所述的现场总线6为PROFIBUS DP。所述的PLC1通过PROFIBUS-DP(10)网与变频器连接，输送辊道变频器4和定尺机编码器5也连接到PROFIBUS-DP网上，通过通讯与PLC1进行数据交换；通过PROFIBUS-DP网实现数据传输。

主传动变频器装置(热锯变频器3)通过PROFIBUS-DP网实现数据传输。输送辊道变频器4和定尺机编码器5也挂到PROFIBUS-DP(10)网上，通过通讯与PLC进行数据交换。

所述的PROFIBUS-DP系统是一个两端有源终端器的线性总线结构，亦称为RS-485总线段，在一个总线段上最多可连接32个站。使用9针D型连接器用于总线站与总线的连接。与总线连接的每一个站，不论是从站还是主站，都表现为一个RS-485电流负载。有源总线终端接有终端电阻，在数据传输时防止反射，并且当总线上无站活动时，它确保在数据线上有一个确定的状态电位。

本系统在一个总线段上有多个站，终端电阻可以由位于中线插头的开关来实现接通和断开的转换。PROFIBUS DP协议是为自动化制造工厂分散I/O和现场设备所需要的高速，典型的配置是单主站结构，DP主站和DP从站间的通讯基于主-从原理。也就是说，只有当主站请求时主站上的DP从站才可能活动，DP从站被DP主站按轮询表依次访问。主站和从站的用户数据连续的交换，而并不考虑用户数据的内容。因此通讯及数据交换可实现实时性与准确性。

ET200M与热锯PLC1之间也通过PROFIBUS-DP连接进行数据交换。

所述的PLC1通过以太网与工控机连接。所述工控机均采集PLC1内部信号，根据各棒材规格设定调取PLC1内部对应锯切程序，执行全自动运行。

工控机组态画面实现现场辊道速度、距离及热锯速度、距离的实时监控。同时具备热锯辊道及下钢辊道高低速及停止位置的设定功能。

具体控制方式如下：

当操作工接到热送指令后，根据下钢轨道接钢信号后。在工控机内输入热坯规格。通过比较(CMP)指令，调用ET200M与热锯PLC1同等钢坯子程序。

本发明的控制系统具备手动与自动两种功能。通过操作台转换开关实现。正常情况下采用全自动热锯锯切。

下钢辊道变频器调节思辊的运行速度，并提供热锯变频器开启指令。

根据工艺要求将各种规格棒材在下钢辊道上的变频速度在ET200M内定义成为固定子程序，下钢辊道开启后直接调用对应速度子程序。

速度设定通过开关量端子设定为高速、低速和停止三种。

传输距离通过两种方式实现：定尺机编码器5反馈距离与变频器数据采集运算距离。

两数据在ET200M内与设定距离比较相等后输出两组开关量中间值。两组值与门输出辊道变频器指令信号。

速度要求：进入下钢轨道后高速运行，接近热锯后低速运行。到达锯切位置后停止运输。

根据工艺情况、辊道运输距离实施通过ET200M与热锯PLC1通讯实施反馈到热锯PLC1。

根据工艺要求在辊道低速运行期间开启热锯变频器3。

三段变频器高低速及位置反馈均与辊道变频器控制原理相同，逻辑控制器也为热锯PLC1。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轧钢棒材热锯控制系统，其特征在于：

所述的控制系统包括锯切主电机传动部分、辅助传动部分和逻辑控制单元；

所述的锯切主电机传动部分设热锯变频器(3)；

所述的辅助传动部分实现辊道传动，设输送辊道变频器(4)；

所述的逻辑控制单元设PLC(1)；

所述的热锯变频器(3)和输送辊道变频器(4)均通过现场总线(6)与所述的PLC(1)连接。

2.按照权利要求1所述的轧钢棒材热锯控制系统，其特征在于：所述的控制系统设定尺机编码器(5)，所述的定尺机编码器(5)通过现场总线(6)与所述的输送辊道变频器(4)连接。

3.按照权利要求1所述的轧钢棒材热锯控制系统，其特征在于：所述的PLC(1)中设有电源模块、CPU模块、模拟量输入、输出模块和开关量输入、输出模块。。

4.按照权利要求1所述的轧钢棒材热锯控制系统，其特征在于：所述的控制系统的配电室(2)设置ET200M子站，所述的ET200M子站通过现场总线(6)与所述的PLC(1)连接。

5.按照权利要求1或2或3或4所述的轧钢棒材热锯控制系统，其特征在于：所述的现场总线(6)为PROFIBUS-DP。

6.按照权利要求1或2或3或4所述的轧钢棒材热锯控制系统，其特征在于：所述的PLC(1)通过以太网与工控机连接。

Images