CN103466462B - 轧钢设备的物料自动分配系统及其物料自动分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轧钢设备的物料自动分配系统，包括吊车、控制器、整流器、逆变器和总线；吊车设置有吊钩、平移电机和升降电机，升降电机用于驱动吊钩升降，平移电机用于驱动吊车平移；控制器根据接收到的地面设备信号和位置信号生成吊车和吊钩的指令信号，将指令信号通过总线下发给逆变器；整流器将进线电源的交流电转变为直流电，并连接到逆变器；逆变器接收指令信号，将整流器送来直流电按照指令信号转换成平移电机和升降电机的工作电源，使平移电机驱动吊车按照指令信号到达指定位置，使升降电机驱动吊钩按照指令信号规定转速工作。本发明还公开了一种轧钢设备的物料自动分配方法。

Description

轧钢设备的物料自动分配系统及其物料自动分配方法

技术领域

本发明涉及一种轧钢技术，具体说涉及一种轧钢设备的物料自动分配系统及其物料自动分配方法。

背景技术

在包钢无缝厂φ460机组中，热轧钢管运输到冷床后，四条排锯生产线采用惠斯顿移钢机与台架配合完成热轧钢管分配。

如图1所示，是现有技术中惠斯顿移钢机的结构图。惠斯顿移钢机是以平动方式搬移物体的一种机构，它由八部分组成：张紧装置11、托架12、活动链轮13、转臂14、主动轴15、调节装置16、固定链轮17和配重。

由于惠斯顿移钢机总重大，对于设备维护、处理事故、卫生清扫都增加了难度，特别是处理事故时存在安全隐患。

在惠斯顿移钢机的托架12托起钢管或者放下钢管时，托架12和钢管之间以及钢管和辊道之间都会产生碰撞，在碰撞时虽然钢管的速度变化很有限，但由于碰撞时间极短，将产生巨大的碰撞力，危害钢管的品质。另外，惠斯顿移钢机运动副较多，增大了设备检修与维护的工作量，后期设备维护及备件费用较大。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种轧钢设备中的物料自动分配系统，优化了钢管分配工艺，并节约的投资成本。

技术方案如下：

一种轧钢设备的物料自动分配系统，包括吊车、控制器、整流器、逆变器和总线，其中，

吊车，设置有吊钩、平移电机和升降电机，所述升降电机用于驱动所述吊钩升降，所述平移电机用于驱动所述吊车平移；在辊道上所述吊车和所述吊钩的停车位配置设有接近开关，所述接近开关生成位置信号和减速信号，并将所述位置信号和减速信号通过总线发送到控制器；

控制器，根据接收到的地面设备信号和位置信号生成所述吊车和所述吊钩的指令信号，将所述指令信号通过所述总线下发给逆变器；

整流器，将进线电源的交流电转变为直流电，并连接到逆变器；

逆变器，接收所述指令信号，用于将所述整流器送来直流电按照所述指令信号转换成所述平移电机和升降电机的工作电源，使所述平移电机驱动所述吊车按照所述指令信号到达指定位置，使所述升降电机驱动所述吊钩按照所述指令信号规定转速工作；所述指令信号包括位置指令和速度指令，所述平移电机驱动所述吊车按照所述位置指令到达指定位置，所述升降电机驱动所述吊钩按照所述速度指令规定转速工作。

本发明所解决的另一个技术问题是提供一种轧钢设备的物料自动分配方法，优化了钢管分配工艺，并节约的投资成本。

技术方案如下：

一种轧钢设备的物料自动分配方法，包括：自动取料过程和自动放料过程；

所述自动取料过程中，控制器接到地面设备信号以及吊钩和吊车的位置信号后，控制器将生成的吊车和吊钩的位置指令和速度指令通过总线下发给逆变器，所述逆变器将整流器送来直流电按照所述控制器发来的指令信号转换成平移电机和升降电机的工作电源，所述平移电机驱动所述吊车按照所述位置指令到达取料位置，所述升降电机驱动吊钩按照所述速度指令规定转速工作并达到取料辊道位置；

所述自动放料过程中，所述控制器接到地面设备信号以及吊钩和吊车的位置信号后，所述控制器将生成的吊车和吊钩的位置指令和速度指令通过总线下发给逆变器，所述逆变器将整流器送来直流电按照所述控制器发来指令信号转换成平移电机和升降电机的工作电源，所述平移电机驱动吊车按照位置指令到达放料位置，所述升降电机驱动吊钩按照速度指令规定转速工作并达到放料辊道位置。

进一步：在自动取料过程中，吊车在等待位置S空钩等待，接到地面设备信号和位置信号后开始运行；吊车水平运行到取料辊道位置DS，吊车将吊钩下降运行到取料辊道位置D，吊车水平运行到取料辊道位置C，吊车将吊钩上升运行到取料辊道位置B；吊钩继续上升运行，吊钩到达位置AX，在取料辊道提取到钢管，吊钩提起钢管到位置A；吊钩继续上升运行到取料辊道位置AT，达到自动运行送料高度。

进一步：在自动放料过程中，吊车水平运行到放料辊道位置A’T，吊车水平运行，到达指定放料辊道信号中所指的放料辊道位置，吊钩下降运行到位置A’，吊钩下降运行到位置A’X，吊钩在放料辊道放下钢管；吊钩下降运行到放料辊道位置B’，吊钩下降运行到放料辊道位置C’，吊车水平运行到放料辊道位置D’，吊钩上升运行到位置D’S；吊车水平运行到等待位置S，等待下一次地面设备信号和位置信号。

进一步：在辊道上所述吊车和所述吊钩的停车位配置设有接近开关，所述接近开关生成位置信号和减速信号，并将所述位置信号和减速信号通过总线发送到控制器。

和现有技术相比，本发明技术效果包括：

1、本发明自动分配吊车与地面设备连线，根据地面传感器采集信号并进行判断后，从辊道取料后向指定辊道自动放料，优化了钢管分配工艺。

2、为满足生产线正常运行对设备高可靠性的要求，吊钩的起升和吊车平移都配置了双驱动机构，确保其中一套驱动机构出现故障时，另一套驱动机构还能使吊车正常运行。

3、吊车实现了钢管分配全自动运行过程中载荷的快速、平稳(无摇摆)、高精度自动定位控制。

4、采用吊车对锯前的钢管进行分配以来，优点包括：

1)运行十个月以来，故障率较低。

2)吊车一个工作循环(吊车从2#辊道取料分别放到1#、3#、4#辊道，再回到2#辊道，包括2#辊道等待时间所需要的时间)控制在5分钟以内，每小时可分配钢管144支，节奏远大于惠斯顿移钢机。

3)使用惠斯顿移钢机的区域因检测、误操作等原因事故较多，使用本发明后，目前为止没有发生一起因吊车导致的生产事故。

4)使用本发明后，由于锯前区域不使用惠斯顿移钢机，空间节约较好，便于设备维护、清扫卫生，同时节约成本600万元。

附图说明

图1是现有技术中惠斯顿移钢机的结构图；

图2是本发明中轧钢设备的物料自动分配系统的电气连接图；

图3是本发明中轧钢设备的物料自动分配方法的工作流程图。

具体实施方式

本发明应用在无缝钢管厂460项目无缝钢管生产线中4台排锯之前的钢管分配工序，用于完成由1组辊道自动向其他3组辊道分配钢管。

下面参考附图和优选实施例，对本发明技术方案作详细说明。

如图2所示，是本发明中轧钢设备的物料自动分配系统的电气连接图。物料自动分配系统整体上包括吊车和控制装置两大部分。

大车是用来移动物料自动分配系统的装置，在吊车和控制装置移动和安装到位后工作任务完成。大车的两台电机连接进线电源，两台电机给大车提供移动的动力。

吊车在轨道上移动，吊车的移动通过平移电机25提供动力，吊钩通过钢丝绳连接在吊车上，通过起升机构实现吊钩的升降。

吊车在水平方向的移动通过平移电机25带动，在轨道上移动。吊钩在升降方向的移动通过起升机构实现，起升机构设置在吊车上，起升机构的结构包括两台升降电机26、两台减速机、两台卷筒、四台制动器，钢丝绳缠绕在卷筒上。起升机构采用M7级，两台升降电机同时驱动二台减速机(硬齿面圆柱齿轮减速机)，减速机的输出轴各连接一套卷筒，两套卷筒布置于小车车体最外端。卷筒与减速机之间采用卷筒联轴器连接。起升机构采用四台制动器，分别装在两台减速机输入轴的两端。为了保证两套起升机构的同步运行，两台升降电机26之间用刚性连接，当一台升降电机26出现故障时，另一台升降电机26仍具备单独使用能力。

控制装置设置在控制柜中，控制柜布置于地面，控制装置的结构包括：控制器21(西门子S7-300系列PLC(可编程控制器)，PLC采用西门子S7-315-2DP)、整流器22(ABB整流器)、逆变器23(ABB ACS800)、总线24(Profibus-DP现场总线)。地面设备信号由上级中控室供给，包含看门狗信号、1#辊道放料请求信号、2#辊道取料请求信号、3#辊道放料请求信号、4#辊道放料请求信号，共5个信号，地面设备信号发送给控制器21。其中看门狗信号是测试通信双方是否正常通信，如果通信正常则接收的1、2、3、4#辊道取料或者放料信号正常使用；如果双方通信发生异常，则立即中断信号，行车紧急停止，系统进入自动运行故障报警状态。

控制器21通过DP耦合器与辅机CPU交流，接收辅机辊道占位情况、辅机申请要料信号。通过控制器21程序运算，根据地面设备信号和位置信号生成吊车和吊钩的位置指令和速度指令，通过总线24将指令信号(位置指令和速度指令)下发给逆变器23，控制吊车和吊钩的移动速度和位置。

整流器22连接在进线电源和逆变器23之间，其作用是将进线电源的交流电转变为直流电，并连接到逆变器23。

逆变器23是一种电源转换装置，连接平移电机25和升降电机26，逆变器23将整流器22送来直流电按照控制器21发来指令信号转换成平移电机25和升降电机26的工作电源，平移电机25驱动吊车按照位置指令到达指定位置，使升降电机26驱动吊钩按照速度指令规定转速工作。

本系统可以对吊车和吊钩进行手动操作、点动操作、半自动操作和全自动操作，也可以进行遥控操作。

平移电机25和升降电机26的平移及升降速度采用变频控制，辊道上吊车和吊钩的停车位配置设有两个接近开关(减速极限开关和位置极限开关)，接近开关生成位置信号，并将位置信号通过总线24(Profibus-DP现场总线)发送到控制器21。

PLC采用西门子S7-315-2DP，现场配置远程I/O设备27(有15％备用)，信号采用光纤传输。通信模块(DP COUPLER)与其它设备通讯，通信模块配置以太网卡(CP343-1)与二级设备进行通讯。

平移电机25和升降电机26的供电电缆采用拖链承载方式连接至现场电源。

如图3所示，是本发明中轧钢设备的物料自动分配方法的工作流程图。

物料自动分配系统中各个位置的说明如下：

1、取料流程的位置说明。

(1)位置Ax(标定辊道位置)，位置坐标为(0，0)；

水平方向：吊钩(“C”型钩)中心线在取料辊道或者放料辊道的中心线位置，定义为0位置；

起升方向：吊钩承受钢管的钩底表面与辊道面(包括取料辊道或者放料辊道)在同一高度，定义为0高度。

(2)位置A，位置坐标为(0，50)；

水平方向：与位置Ax相同，0位置；

起升方向：比位置Ax高50mm，定义为+50。

(3)位置AT，位置坐标为(0，1200)；

水平方向：与位置Ax相同，0位置；

起升方向：送料位置高度，比位置Ax高1150mm，定义为+1150。

(4)位置B，位置坐标为(0，-50)；

水平方向：与位置Ax相同，0mm位置；

起升方向：比位置Ax低50mm，定义为-50。

(5)位置C，位置坐标为(0，-220)；

水平方向：与位置Ax相同，0位置；

起升方向：比位置Ax低220mm，定义为-220。

(6)位置D，位置坐标为(-1500，-220)；

水平方向：比位置Ax左移1500mm，定义为-1500；

起升方向：与位置C相同高度，定义为-220。

(7)位置DS，位置坐标为(-1500，1300)；

水平方向：与位置D相同，定义为-1500mm；

起升方向：与自动运行送料位置高度相同，定义为+1300mm。

(8)位置S(等待取料位置)，位置坐标为(-1200，1300)；

2、放料流程的位置说明。

以1#辊道为例：

(1)位置A’x(标定放料辊道位置)，坐标为(8000，0)

水平方向:吊钩中心线在放料辊道中心线位置，本发明优选实施例中，设定A’x在AX右方8000mm；

起升方向：吊钩承受钢管的沟底表面与放料辊道在同一高度，本发明优选实施例中，设定放料辊道和取料辊道在同一高度，定义为0。

(2)位置A’，坐标为(8000，50)

水平方向：与位置A’x相同；

起升方向：比位置A’x高50mm，定义为+50。

(3)位置A’T，坐标为(8000，1200)

水平方向：与位置A’x相同；

起升方向：自动运行送料高度，比位置A’x高1200mm。

(4)位置B’，坐标为(8000，-50)

水平方向：与位置A’x相同；

起升方向：比位置A’x低50mm，定义为-50。

(5)位置C’，坐标为(8000，-220)

水平方向：与位置A’x相同；

起升方向：比位置A’x低220mm，定义为-220。

(6)位置D’，坐标为(6500，-220)

水平方向：比位置A’x左移1500mm，定义为6500；

起升方向：与位置C相同，-220。

(7)位置D’S(6500，1300)

水平方向：与位置D’相同，定义为6500；

起升方向：自动运行送料高度，与D’S和S的高度相同，定义为1300。

在上述AX、A’X、S、DS、D’S、A、A’、B、B’、C、C’、D、D’的位置均设有两个接近开关，减速极限开关设置在吊车或者吊钩停车位置前部，位置极限开关设置在吊车或者吊钩停车位置；吊车或者吊钩到达减速极限开关时，减速极限开关发送减速信号给控制器21，控制器21下发指令给吊车或者吊钩；吊车或者吊钩到达位置极限开关时，位置极限开关向控制器21发送位置信号，报告吊车或者吊钩的位置。

下面对轧钢设备的物料自动分配方法作详细说明。

轧钢设备的物料自动分配方法包括自动取料过程和自动放料过程。

1、自动取料过程；

以2#辊道为取料辊道，控制器21接到2#辊道取料请求信号以及吊钩和吊车的位置信号后，控制器21将生成的吊车和吊钩的位置指令和速度指令通过总线24下发给逆变器23，逆变器23将整流器22送来直流电按照控制器21发来指令信号转换成平移电机25和升降电机26的工作电源，平移电机25驱动吊车按照位置指令到达2#辊道取料位置，升降电机26驱动吊钩按照速度指令规定转速工作，并达到2#辊道取料位置。

步骤1.1：吊车在等待位置S空钩等待；

步骤1.2：吊车水平运行到取料辊道位置DS；

步骤1.3：吊车将吊钩下降运行到取料辊道位置D；

步骤1.4：吊车水平运行到取料辊道位置C；

步骤1.5：吊车将吊钩上升运行到取料辊道位置B；

步骤1.6：吊钩继续上升运行，吊钩到达位置AX，在取料辊道提取到钢管，吊钩提起钢管到位置A；

步骤1.7：吊钩继续上升运行(负载慢速)到取料辊道位置AT，达到自动运行送料高度；

2、自动放料过程；

以1#、3#、4#辊道为放料辊道的自动放料流程；控制器21接到1#辊道放料请求信号、3#辊道放料请求信号或者4#辊道放料请求信号，以及吊钩和吊车的位置信号后，控制器21将生成的吊车和吊钩的位置指令和速度指令通过总线24下发给逆变器23，逆变器23将整流器22送来直流电按照控制器21发来指令信号转换成平移电机25和升降电机26的工作电源，平移电机25驱动吊车按照位置指令到达1#、3#或者4#辊道放料位置，升降电机26驱动吊钩按照速度指令规定转速工作，并达到1#、3#或者4#辊道放料位置。

步骤2.1：吊车水平运行(负载慢速)到放料辊道位置A’T；

吊车水平运行，到达指定放料辊道信号中所指的放料辊道位置(1#、3#或者4#放料辊道)。

步骤2.2：吊钩下降运行(负载慢速)到位置A’；

步骤2.3：吊钩下降运行(负载慢速)到位置A’X，吊钩在放料辊道放下钢管；

步骤2.4：吊钩下降运行到放料辊道位置B’；

步骤2.5：吊钩下降运行到放料辊道位置C’；

步骤2.6：吊车水平运行到放料辊道位置D’；

步骤2.7：吊钩上升运行到位置D’S；

步骤2.8：吊车水平运行到等待位置S，等待下一次请求取料信号。

Claims (5)

1.一种轧钢设备的物料自动分配系统，其特征在于：包括吊车、控制器、整流器、逆变器和总线，其中，

吊车，设置有吊钩、平移电机和升降电机，所述升降电机用于驱动所述吊钩升降，所述平移电机用于驱动所述吊车平移；在辊道上所述吊车和所述吊钩的停车位配置设有接近开关，所述接近开关生成位置信号和减速信号，并将所述位置信号和减速信号通过总线发送到控制器；

控制器，根据接收到的地面设备信号和位置信号生成所述吊车和所述吊钩的指令信号，将所述指令信号通过所述总线下发给逆变器；

整流器，将进线电源的交流电转变为直流电，并连接到逆变器；

逆变器，接收所述指令信号，用于将所述整流器送来直流电按照所述指令信号转换成所述平移电机和升降电机的工作电源，使所述平移电机驱动所述吊车按照所述指令信号到达指定位置，使所述升降电机驱动所述吊钩按照所述指令信号规定转速工作；所述指令信号包括位置指令和速度指令，所述平移电机驱动所述吊车按照所述位置指令到达指定位置，所述升降电机驱动所述吊钩按照所述速度指令规定转速工作。

2.一种轧钢设备的物料自动分配方法，包括：自动取料过程和自动放料过程；

所述自动取料过程中，控制器接到地面设备信号以及吊钩和吊车的位置信号后，控制器将生成的吊车和吊钩的位置指令和速度指令通过总线下发给逆变器，所述逆变器将整流器送来直流电按照所述控制器发来的指令信号转换成平移电机和升降电机的工作电源，所述平移电机驱动所述吊车按照所述位置指令到达取料位置，所述升降电机驱动吊钩按照所述速度指令规定转速工作并达到取料辊道位置；

所述自动放料过程中，所述控制器接到地面设备信号以及吊钩和吊车的位置信号后，所述控制器将生成的吊车和吊钩的位置指令和速度指令通过总线下发给逆变器，所述逆变器将整流器送来直流电按照所述控制器发来指令信号转换成平移电机和升降电机的工作电源，所述平移电机驱动吊车按照位置指令到达放料位置，所述升降电机驱动吊钩按照速度指令规定转速工作并达到放料辊道位置。

3.如权利要求2所述轧钢设备的物料自动分配方法，其特征在于：在自动取料过程中，吊车在等待位置S空钩等待，接到地面设备信号和位置信号后开始运行；吊车水平运行到取料辊道位置DS，吊车将吊钩下降运行到取料辊道位置D，吊车水平运行到取料辊道位置C，吊车将吊钩上升运行到取料辊道位置B；吊钩继续上升运行，吊钩到达位置AX，在取料辊道提取到钢管，吊钩提起钢管到位置A；吊钩继续上升运行到取料辊道位置AT，达到自动运行送料高度。

4.如权利要求2所述轧钢设备的物料自动分配方法，其特征在于：在自动放料过程中，吊车水平运行到放料辊道位置A’T，吊车水平运行，到达指定放料辊道信号中所指的放料辊道位置，吊钩下降运行到位置A’，吊钩下降运行到位置A’X，吊钩在放料辊道放下钢管；吊钩下降运行到放料辊道位置B’，吊钩下降运行到放料辊道位置C’，吊车水平运行到放料辊道位置D’，吊钩上升运行到位置D’S；吊车水平运行到等待位置S，等待下一次地面设备信号和位置信号。

5.如权利要求2所述轧钢设备的物料自动分配方法，其特征在于：在辊道上所述吊车和所述吊钩的停车位配置设有接近开关，所述接近开关生成位置信号和减速信号，并将所述位置信号和减速信号通过总线发送到控制器。