CN102974614B - 一种热轧平整机上卷控制装置及自动上卷控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热轧平整机上卷控制装置及自动上卷控制方法，属于热轧平整机上卷技术领域。所述控制装置包括入口步进梁、小车、小车轨道、开卷机、控制机构和检测机构；检测机构包括位置传感器、第一光电管、第二光电管、第三光电管、第四光电管、激光测距仪、升降位置编码器和横移位置编码器；控制机构包括PLC、液压站远程站和现场操作台远程站。所述方法根据检测信号的结果确定小车从顶端到对中位置需要自动下降的距离和小车实际行程，同时对小车设置了不同的运动轨迹，实现自动上卷，减少了测量时间，提高了生产效率。

Description

一种热轧平整机上卷控制装置及自动上卷控制方法

技术领域

本发明属于热轧平整机上卷技术领域，具体涉及一种热轧平整机上卷控制装置及自动上卷控制方法。

背景技术

热轧平整分卷机组用于将热轧后常温状态的钢卷进行平整、分卷及重卷，通过机组处理后提高带钢的机械性能、改善带钢板形、改善带钢表面质量，获得符合用户要求的钢卷。生产过程主要分为上卷、平整、卸卷几个主要步骤，其中上卷是生产的第一步，就是将初始位上的钢卷运送到开卷机上，上卷部分装置包括入口步进梁、小车、小车轨道、开卷机，钢卷在传送的过程中，钢卷需要依次停放在小车轨道上的入口鞍座、初始位、待料鞍座、上卷位置等鞍座位置上等，在上卷过程中需要将钢卷中心对准开卷机的中心部位，且要求钢卷的上卷深度正好置于轧制中心线上。目前的上卷方式多为手动上卷或半自动上卷。手动上卷是依赖操作工目测，将钢卷中心对准开卷机中心，再将钢卷放置到开卷机上，这种上卷方式由于距离远且操作工受到视线的角度限制，上卷过程缓慢，需要多次调整才能将钢卷中心对准开卷机中心；另外一种方式是在操作面板或是HMI上手动设定钢卷直径，或是在程序内部预设钢卷直径，程序根据设定的钢卷直径，计算出钢卷要上升的高度，实现半自动对中，这种方式相比手动对中有着相对快捷的上卷速度，但遇到钢卷大小有变化时，或者钢卷直径的理论值和实际值有差别时，需要重新在操作面板上设定钢卷直径，此时需要操作者实地测量当前钢卷的直径，从而影响了上卷节奏。上述两种上卷方式的过程较慢，且对操作者的要求较高，上卷的效率非常低下，而上卷的作业节奏直接影响机组的生产效率，此过程对效率及可靠性的要求很高，稍有差错就会导致各上卷设备损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以提高上卷效率和可靠性、实现自动上卷的热轧平整机上卷控制装置及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种热轧平整机上卷控制装置，包括入口步进梁、小车、小车轨道和开卷机，还包括控制机构和检测机构；

所述检测机构包括位置传感器、第一光电管、第二光电管、第三光电管、第四光电管、激光测距仪、升降位置编码器和横移位置编码器；所述位置传感器布置在所述入口步进梁上；所述第一光电管布置在所述小车轨道的入口鞍座处，所述第二光电管布置在所述小车轨道的初始位，所述第三光电管布置在所述小车轨道的初始位和所述小车轨道的待料鞍座之间，所述第四光电管布置在所述小车轨道的待料鞍座处；所述激光测距仪布置在所述小车轨道的初始位上方；所述升降位置编码器和所述横移位置编码器布置在所述小车上；

所述控制机构包括PLC、液压站远程站和现场操作台远程站；所述PLC通过工控网分别与现场操作台远程站和液压站远程站连接，用于采集所述现场操作台远程站接收的各种检测信号及现场操作台远程站上发出的操作指令，以及控制小车液压阀和入口步进梁液压阀。

一种热轧平整机自动上卷控制方法，包括如下步骤：升降位置编码器和横移位置编码器测定小车位置，位置传感器测定入口步进梁位置，第一光电管、第二光电管、第四光电管分别检测各自的鞍座位置是否有钢卷，第三光电管检测钢卷通过的时间，激光测距仪测量激光测距仪到钢卷顶部的距离；

所述检测机构将检测信号传输到现场操作台远程站，所述现场操作台远程站发出启动指令传输到PLC，所述PLC采集所述现场操作台远程站接收的检测信号；

当小车载钢卷从初始位出发时，根据检测信号确定小车从顶端到对中位置需要自动下降的距离M为：

M＝P-R

其中 $R=\frac{L^2-2\mathrm{LD}+D^2-r^2+d^2}{2r+2L-2D}$

式中，R为钢卷半径，激光测距仪到钢卷顶部的距离为D，地辊之间距离的一半为d，地辊的半径为r，激光测距仪到地辊中心线的距离为L，开卷机平面和小车底部平面的距离差为P；

根据检测信号确定小车实际行程a为：

a＝A-Z

$Z=X+\frac{d}{2}-Y$

d＝Y₂-Y₁

式中，A为小车零位与开卷机中心线的距离，X为第三光电管到小车起点的距离，Y为小车的行走距离，Z为钢卷在小车上的偏差距离，d为钢卷宽度，Y₁为钢卷的前边缘触碰到第三光电管时小车行走距离，Y₂为钢卷的后边缘离开第三光电管时小车行走距离；

所述PLC根据不同的检测信号，发出相应的小车升降行走指令信号传送至所述液压站远程站，所述液压站远程站将相应的小车升降行走指令信号再输出到小车液压阀，控制小车升降行走轨迹。

所述小车的第一升降行走轨迹为：当小车在初始位，入口鞍座有卷，初始位、待料鞍座无卷，或是待料鞍座有卷但开卷机未准备好，步进梁和小车无碰撞时，则小车自动后退，退至入口鞍座后上升，前进到初始位后下降至底部，完成接入口鞍座钢卷至初始位。

所述小车的第二升降行走轨迹为：当小车在初始位，初始位有卷，入口鞍座无卷，开卷机准备好，步进梁和小车无碰撞时，则小车自动上升，前进至待料鞍座时会减速，过待料鞍座，在上卷位置停止，下降至开卷机中心时停止，再前进，送钢卷到开卷机，然后下降至底部，接着后退到初始位；

所述小车的第三升降行走轨迹为：当小车在初始位，初始位有卷，待料鞍座无卷，开卷机未准备好，步进梁和小车无碰撞时，则小车自动上升，前进，至待料鞍座时减速，停在上卷位置，后下降至开卷机中心位置；

所述小车的第四升降行走轨迹为：当小车在初始位，待料鞍座有卷，并且开卷机准备好，步进梁和小车无碰撞时，则小车自动前进至待料鞍座，上升至最高位，然后慢速前进，到上卷位置下降，前进送卷到开卷机，然后下降至底部，后退至初始位。

所述小车的第五升降行走轨迹为：当小车在上卷位置，已经对准开卷机中心，则小车前进，送钢卷到开卷机上，然后下降至底部，后退至初始位。

本发明的有益效果是不论小车处在什么位置，都可以按下自动启动按钮，小车会根据当前的位置情况，自动判断运行轨迹，从而减少了操作步骤，加快了上卷节奏；在上卷过程中，实时完成了自动测高和自动测宽，不用操作工手动设定和测量每个钢卷的直径，减少了测量时间，提高了生产效率。

附图说明

图1为本发明实施例热轧平整机上卷控制装置设备布置示意图；

图2为本发明实施例热轧平整机上卷控制装置控制系统示意图；

图3为本发明实施例热轧平整机自动上卷控制方法中钢卷半径的计算示意图；

图4为本发明实施例热轧平整机自动上卷控制方法中小车实际行程的计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1所示，本发明实施例提供了一种热轧平整机上卷控制装置，包括入口步进梁1、小车3、小车轨道31、开卷机7、控制机构和检测机构。其中，检测机构包括位置传感器12、第一光电管91、第二光电管92、第三光电管93、第四光电管94、激光测距仪8、升降位置编码器和横移位置编码器10。位置传感器12布置在步进梁1上，用于检测步进梁1位置；第一光电管91布置在小车轨道的入口鞍座2处；第二光电管92布置在小车轨道的初始位4；第三光电管93布置在小车轨道的初始位4和小车轨道的待料鞍座5之间；第四光电管94布置在小车轨道的待料鞍座5处，用于检测钢卷位置；激光测距仪8布置在小车轨道的初始位4上方，用于测量激光测距仪到钢卷顶部的距离；升降位置编码器和横移位置编码器10布置在小车3上，用于检测小车3的位置。如图2所示，控制机构包括PLC13、液压站远程站14和现场操作台远程站15，PLC13通过工控网与现场操作台远程站15连接，用于采集现场操作台远程站15接收的各种检测信号及现场操作台远程站上15的操作指令，同时也通过工控网与液压站远程站14连接，控制小车液压阀台和入口步进梁液压阀的动作。

通过上述热轧平整机上卷控制装置可实现热轧平整机自动上卷，其上卷方法包括如下步骤：

由升降位置编码器和横移位置编码器10测定小车3位置，位置传感器12测定步进梁1位置，第一光电管91、第二光电管92、第四光电管94检测每个鞍座位置是否有钢卷，第三光电管93检测钢卷16通过的时间，激光测距仪8测量激光测距仪8到钢卷16顶部的距离；

上述各检测机构检测的检测信号传输到现场操作台远程站15，现场操作台远程站15发出启动指令传输到PLC13，PLC13采集所述现场操作台远程站15接收的检测信号；

当小车载钢卷从初始位出发时，如图4，根据检测信号确定小车从顶端到对中位置需要自动下降的距离M为：

M＝P-R

其中 $R=\frac{L^2-2\mathrm{LD}+D^2-r^2+d^2}{2r+2L-2D}$

式中，如图3所示，R为钢卷半径，激光测距仪到钢卷顶部的距离为D，地辊之间距离的一半为d，地辊的半径为r，激光测距仪到地辊中心线的距离为L，如图4，开卷机平面和小车底部平面的距离差为P；

根据检测信号确定小车实际行程a为：

a＝A-Z

$Z=X+\frac{d}{2}-Y$

d＝Y₂-Y₁

式中，如图4所示，A为小车零位与开卷机中心线的距离，X为第三光电管到小车起点的距离，Y为小车的行走距离，Z为钢卷在小车上的偏差距离，d为钢卷宽度，Y₁为钢卷的前边缘触碰到第三光电管时小车行走距离，Y₂为钢卷的后边缘离开第三光电管时小车行走距离；

PLC13根据不同的检测信号和上述小车从顶端到对中位置需要自动下降的距离M及小车实际行程a，发出相应的小车升降行走指令信号传送至所述液压站远程站14，液压站远程站14将相应的小车升降行走指令信号再输出到小车3液压阀，控制小车3升降行走轨迹。具体而言，小车3有如下五种升降行走轨迹：

1)当升降位置编码器和横移位置编码器10测定小车3在初始位4，位置传感器12测定步进梁1位置，光电管检测入口鞍座2有卷，初始位4、待料鞍座5无卷，或是待料鞍座5有卷但开卷机7未准备好，步进梁1和小车3无碰撞时；

第一升降行走轨迹：由PLC13输出指令至液压站远程站14，控制小车3液压阀，实现小车3自动后退，退至入口鞍座2后上升，前进到初始位4后下降至底部，完成接入口鞍座2钢卷至初始位；

2)当升降位置编码器和横移位置编码器10测定小车3在初始位4，位置编码器12测定步进梁1位置，光电管检测初始位3有卷，入口鞍座2无卷，开卷机7准备好，步进梁1和小车3无碰撞时；

第二升降行走轨迹：由PLC13输出指令至液压站远程站14，控制小车3液压阀，实现小车3自动上升，前进至待料鞍座5时减速，过待料鞍座5，在上卷位置6停止，下降至开卷机7中心时停止，再前进，送钢卷到开卷机7，然后下降至底部，接着后退到初始位4；

3)当升降位置编码器和横移位置编码器10测定小车3在初始位4，位置编码器12测定步进梁1位置，光电管检测初始位4有卷，待料鞍座5无卷，开卷机7未准备好，步进梁1和小车3无碰撞时；

第三升降行走轨迹：由PLC13输出指令至液压站远程站14，控制小车3液压阀，实现小车3自动上升，前进至待料鞍座5时减速，停在上卷位置6，后下降至开卷机7中心位置；

4)当升降位置编码器和横移位置编码器10测定小车3在初始位4，位置编码器12测定步进梁1位置，光电管检测待料鞍座5有卷，并且开卷机7准备好，步进梁1和小车3无碰撞时；

第四升降行走轨迹：由PLC13输出指令至液压站远程站14，控制小车3液压阀，实现小车3自动前进至待料鞍座5，上升至最高位，然后慢速前进，到上卷位置6下降，前进送卷到开卷机7，然后下降至底部，后退至初始位4。

5)当升降位置编码器和横移位置编码器10测定小车3在上卷位置6，已经对准开卷机7中心时；

第五升降行走轨迹：由PLC13输出指令至液压站远程站14，控制小车3液压阀，实现小车3前进，送钢卷到开卷机7上，然后下降至底部，后退至初始位4。

通过对不同小车升降行走轨迹的组合，最终完成上卷过程：

上卷过程一：当入口鞍座有卷，初始位无卷，待料鞍座无卷，开卷机准备好，按下启动按钮后，小车按第一升降行走轨迹行走，将钢卷送至准备站，小车回到初始位。再次按下启动按钮，小车按第二升降行走轨迹行走，将钢卷送至开卷机，小车返回初始位。

上卷过程二：当入口鞍座有卷，初始位有卷，待料鞍座无卷，开卷机未准备好，按下启动按钮后，小车按第三升降行走轨迹行走，停在上卷位置，后下降至开卷机中心位置，待开卷机准备好后，再次按下启动按钮，小车按第五升降行走轨迹行走，将钢卷送至开卷机，后小车返回初始位。

上卷过程三：当入口鞍座和初始位鞍座均无卷，待料鞍座有卷，开卷机准备好，按下启动按钮后，小车会按第四升降行走轨迹行走，将钢卷送至开卷机，后小车返回初始位。

本发明实施例的有益效果是不论小车处在什么位置，都可以按下自动启动按钮，小车会根据当前的位置情况，自动判断运行轨迹，从而减少了操作步骤，加快了上卷节奏；同时在上卷过程中，实时完成了自动测高和自动测宽，不用操作工手动设定和测量每个钢卷的直径，减少了测量时间，提高了生产效率。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种热轧平整机上卷控制装置，包括入口步进梁、小车、小车轨道和开卷机，其特征在于，还包括控制机构和检测机构；

所述检测机构包括位置传感器、第一光电管、第二光电管、第三光电管、第四光电管、激光测距仪、升降位置编码器和横移位置编码器；所述位置传感器布置在所述入口步进梁上；所述第一光电管布置在所述小车轨道的入口鞍座处，所述第二光电管布置在所述小车轨道的初始位，所述第三光电管布置在所述小车轨道的初始位和所述小车轨道的待料鞍座之间，所述第四光电管布置在所述小车轨道的待料鞍座处；所述激光测距仪布置在所述小车轨道的初始位上方；所述升降位置编码器和所述横移位置编码器布置在所述小车上；

所述控制机构包括PLC、液压站远程站和现场操作台远程站，所述PLC通过工控网分别与现场操作台远程站和液压站远程站连接，用于采集所述现场操作台远程站接收的各种检测信号及现场操作台远程站上发出的操作指令，以及控制小车液压阀台和入口步进梁液压阀。

2.一种热轧平整机自动上卷控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

升降位置编码器和横移位置编码器测定小车位置，位置传感器测定入口步进梁位置，第一光电管、第二光电管、第四光电管分别检测各自的鞍座位置是否有钢卷,第三光电管检测钢卷通过的时间，激光测距仪测量激光测距仪到钢卷顶部的距离；

检测机构将检测信号传输到现场操作台远程站，所述现场操作台远程站发出启动指令传输到PLC，所述PLC采集所述现场操作台远程站接收的检测信号；

当小车载钢卷从初始位出发时，根据检测信号确定小车从顶端到对中位置需要自动下降的距离M为：

M＝P—R

其中 $R=\frac{L^2-2\mathrm{LD}+D^2-r^2+d^2}{2r+2L-2D}$

式中，R为钢卷半径，激光测距仪到钢卷顶部的距离为D，地辊之间距离的一半为d，地辊的半径为r，激光测距仪到地辊中心线的距离为L，开卷机平面和小车底部平面的距离差为P；

根据检测信号确定小车实际行程a为：

a＝A-Z

$Z=X+\frac{d}{2}-Y$

d＝Y₂-Y₁

式中，A为小车零位与开卷机中心线的距离，X为第三光电管到小车起点的距离，Y为小车的行走距离,Z为钢卷在小车上的偏差距离，d为钢卷宽度，Y₁为钢卷的前边缘触碰到第三光电管时小车行走距离，Y₂为钢卷的后边缘离开第三光电管时小车行走距离；

所述PLC根据不同的检测信号，发出相应的小车升降行走指令信号传送至液压站远程站，所述液压站远程站将相应的小车升降行走指令信号再输出到小车液压阀，控制小车升降行走轨迹；

小车的第一升降行走轨迹为：

当小车在初始位，入口鞍座有卷，初始位、待料鞍座无卷，或是待料鞍座有卷但开卷机未准备好，步进梁和小车无碰撞时，则小车自动后退，退至入口鞍座后上升，前进到初始位后下降至底部，完成接入口鞍座钢卷至初始位；

小车的第二升降行走轨迹为：

当小车在初始位，初始位有卷，入口鞍座无卷，开卷机准备好，步进梁和小车无碰撞时，则小车自动上升，前进至待料鞍座时会减速，过待料鞍座，在上卷位置停止，下降至开卷机中心时停止，再前进，送钢卷到开卷机，然后下降至底部，接着后退到初始位；

小车的第三升降行走轨迹为：

当小车在初始位，初始位有卷，待料鞍座无卷，开卷机未准备好，步进梁和小车无碰撞时，则小车自动上升，前进，至待料鞍座时减速，停在上卷位置，后下降至开卷机中心位置；

小车的第四升降行走轨迹为：

当小车在初始位，待料鞍座有卷，并且开卷机准备好，步进梁和小车无碰撞时，则小车自动前进至待料鞍座，上升至最高位，然后慢速前进，到上卷位置下降，前进送卷到开卷机，然后下降至底部，后退至初始位；

小车的第五升降行走轨迹为：

当小车在上卷位置，已经对准开卷机中心时，则小车前进，送钢卷到开卷机上，然后下降至底部，后退至初始位。