CN108693799B - 一种在线辊缝仪自动运行控制器及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线辊缝仪自动运行控制器及控制方法，本发明是由CPU通过安装于引锭杆上的位置采集器内的两个互成90度的第一、第二位置开关不同的开闭组合状态，自动实现了辊缝仪自动启停状态，并自动判别辊缝仪处于连铸机的4种位置状态，即：引锭杆车水平段、连铸机垂直和扇形段、连铸机水平段以及连铸机卷扬段，根据辊缝仪不同的位置状态决定对连铸机进行检测与否：连铸机垂直和扇形段、连铸机水平段，这三个位置是需要CPU处于对连铸机进行检测的状态，其余位置不检测，减少了存储器存储不必要的数据量。本发明有效地实现了辊缝仪自动启停、检测、信息传输的功能，使在线辊缝仪对连铸机的检测变得更为简便、可靠。

Description

一种在线辊缝仪自动运行控制器及控制方法

技术领域

本发明涉及连铸机工艺控制领域，尤其是指一种在线辊缝仪自动运行控制器及控制方法。

背景技术

辊缝仪是板坯连铸机(以下简称连铸机)中用于精度检测、防止和处理铸机因辊缝和弧度出现异常而导致铸坯的中心裂纹、偏析、三角区裂纹、内裂和角横裂等质量缺陷，以及防止因辊缝和弧度出现异常而导致铸机设备异常损伤的的一种重要工具。

目前，大部分连铸机采用的辊缝仪主要包括两大类，一类是替代引锭头式的多功能铸机诊断仪，主要有德国的维克(WIEGARD)、英国的萨克拉德(SARCLAD)、韩国的宝威(POWER)和国内的北京冶自等等，这类辊缝仪使用时需要用辊缝仪替代正常开浇用的引锭头，在不生产的情况下进行引锭杆循环对铸机进行检测，检测之前需要拆除正常开浇用的引锭头，将辊缝仪安装上去，插入过程中结晶器上口需要增加专用的保护板，以防止辊缝仪在通过结晶器上口时损伤辊缝检测用的LVDT传感器，同时需要启动辊缝仪，循环结束后需要人工数据采集和关机、充电灯工作；第二类是以日本太平工业为代表的在线式辊缝仪，这种辊缝仪安装在引锭杆的链节上，这类辊缝仪的功能为单一辊缝检测，可以在铸机的开浇或引锭杆循环过程中检测到铸机的辊缝情况，使用方便，不需要停机检测故不影响铸机的生产，但由于技术未公开，详细的功能细节不详。

为了提升对连铸机的管理水平，宝钢自行开发了在线辊缝仪，具有辊缝检测和对弧等功能，该在线辊缝仪安装在引锭杆上，随每一次引锭杆循环或开浇，对连铸机进行检测，根据检测数据对连铸机控制精度和铸坯质量缺陷进行对应性的跟踪管理，为方便在线辊缝仪的正常运行，减少现场员工的操作劳动强度，防止因人工失误导致的检测失效，本发明根据板坯连铸的生产特点和现场的工况条件，提供一套辊缝仪在检测和存放过程中自动启动检测和自动停机、自动充电的控制系统，使辊缝仪在不需任何人工介入、不影响生产操作的前提下自动完成铸机精度检测。

发明内容

本发明的目的是结合目前宝钢自行开发的在线辊缝仪，提供一种在线辊缝仪自动运行控制器及控制方法，用于实现在线辊缝仪在对铸机进行检测过程中的全自动控制，避免辊缝仪在频繁的铸机检测过程中的人工介入，提高检测效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种在线辊缝仪自动运行控制器，所述辊缝仪安装在引锭杆上，其中，所述控制器由主电源开关，第一位置开关电路，第一位置开关电路及关机延时电路组成；

所述主电源开关是功率开关，其一端为主电源输出端，另一端为主电源输入端；

所述第一位置开关电路中含有第一位置开关，其第1端与主电源输出端连接，第2端与第103电阻的一端连接，第103电阻的另一端依次串联连接第35二极管、第102电阻、第32二极管、第107电阻及三极管的基极，三极管基极与地线之间连接一个由第71电阻与第81电容组成的并联电路，三极管的发射极连接地线，集电极连接第73电阻一端，第73电阻另一端分别连接第101电阻及第69电阻一端，第101电阻及第69电阻的另一端均与主电源输出端连接；第103电阻与第35二极管D35的连接端与地线之间设有一个第一状态检测电源电路，该第一状态检测电源电路由第109电阻及第110电阻串联组成，第110电阻R110是分压电阻，向CPU输出第一状态检测信号；

所述第二位置开关电路中含有第二位置开关，其第1端与主电源输出端连接，第2端连接第二状态检测电源电路，所述第二状态检测电源电路由第105电阻及第106电阻串联组成，第106电阻是分压电阻，向CPU输出第二状态检测信号；

所述关机延时电路由第104电阻，第33二极管及第34二极管组成，所述第104电阻一端与第二位置开关的第2端连接，另一端与第33二极管3的一端连接，第33二极管的另一端连接第34二极管的一端，第34二极管的另一端向CPU输出关机延时信号；

所述第一位置开关与第二位置开关是安装于引锭杆上的位置采集器内的两个互成90度的位置开关。

所述第35二极管与第102电阻的连接端与地线之间连接一个电解电容。

所述第110电阻两端并联一个第83电容。

所述第106电阻两端并联一个第40电容。

本发明的另一目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用所述的在线辊缝仪自动运行控制器的在线辊缝仪自动运行控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1，辊缝仪处在引锭杆车上的水平位置；

S2，第一位置开关和第二位置开关都处于断开状态，整个控制器处于失电状态，辊缝仪关机，对连铸机进行检测的CPU处于停止检测的状态；

S3，引锭杆开始插入连铸机垂直段，辊缝仪随引锭杆向连铸机垂直段运行；

S4，判别辊缝仪是否进入连铸机垂直段，如果还没有进入连铸机垂直段，回到步骤S3，辊缝仪继续向连铸机垂直段运行；

S5，如果辊缝仪到达连铸机垂直段，此时，第一位置开关自动闭合，第二位置开关还是断开状态；

S6，第一位置开关自动闭合后，控制器自动开机，主电源通过第一状态检测电源电路中的第109电阻和第110电阻分压后向CPU输出第一状态检测信号；此时，由于第二位置开关还是断开状态，CPU便判断出辊缝仪已处于连铸机垂直段位置，便开始启动采集连铸机运行数据并存储数据的程序；

S7，辊缝仪随引锭杆继续移动，CPU继续处检测状态采集并存储数据；

S8，判别辊缝仪是否结束连铸机弧形段进入连铸机水平段，如果还没有进入连铸机水平段，回到步骤，辊缝仪继续向连铸机水平段运行；

S9，如果辊缝仪结束连铸机弧形段进入连铸机水平段，此时，第一位置开关仍然闭合，第二位置开关SW2处自动闭合状态，控制器仍然输出第一状态检测信号I01，并主电源通过第二状态检测电源电路中的第109电阻和第110电阻分压后向CPU输出第二状态检测信号；此时，CPU便判断出辊缝仪已处于连铸机水平段位置，其继续处于检测状态，采集连铸机运行数据并存储数据；

S10，辊缝仪随引锭杆继续移动，CPU继续处检测状态；

S11，判别辊缝仪是否结束连铸机水平段进入连铸机卷扬位置，如果还没有进入连铸机卷扬位置，回到步骤S10，辊缝仪继续向连铸机卷扬位置运行；

S12，如果辊缝仪到达连铸机卷扬位置，此时，第一位置开关自动断开，第二位置开关SW2还是闭合状态，控制器不输出第一状态检测信号，只输出第二状态检测信号，CPU便判断出辊缝仪已处于连连铸机卷扬位置，CPU处停止检测的待机状态；

S13，辊缝仪随引锭杆继续移动，

S14，判别辊缝仪是否结束连铸机卷扬位置，回到引锭杆车水平位置，如果还没有回到引锭杆车水平位置，回到步骤S13，辊缝仪继续向引锭杆车水平位置运行，并控制器向CPU输出关机延时信号；

S15，如果辊缝仪回到引锭杆车水平位置，保持第一位置开关断开，第二位置开关导通状态，在关机延时信号延时的这段时间内，CPU将存储的数据无线传输到上位机，当关机延时信号延时结束，第二位置开关处于断开状态，控制器处于失电状态，辊缝仪自动关机，等待下一循环检测。

在步骤S6中，主电源通过功率开关依次接通第一位置开关、第103电阻、第35二极管、第102电阻、第32二极管、第107电阻及三极管。

在步骤S9中，主电源依次接通第二位置开关、第105电阻及第106电阻。

本发明的有益效果：

本发明的在线辊缝仪自动运行控制方法中提供了一套辊缝仪在检测和存放过程中能够自动启动检测和自动停机的控制系统，使辊缝仪不需要人工操作就实现连铸机精度检测功能。本发明有效地解决了辊缝仪启停、检测、信息传输的自动实现功能，使在线辊缝仪对连铸机的检测变得更为简便、可靠。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细说明。

附图说明

图1为本发明使用的在线辊缝仪工作时的运行路线示意图；

图2为本发明在线辊缝仪自动运行控制器的电路结构示意图；

图3为本发明在线辊缝仪自动运行控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合实施例的附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

本发明所述的辊缝仪是板坯连铸机的检测工具，先说明本发明的辊缝仪工作时的运行路线及其在连铸机的各位置的工作状态，参见图1，箭头方向代表辊缝仪运行检测的方向，辊缝仪每次循环的运行路线中分四步运行，每步中其工作状态不同，具体如下：第一步是引锭杆插入到连铸机内时，安装在引锭杆上的辊缝仪从引锭杆车水平位置11到连铸机垂直段12时，辊缝仪自动启动，辊缝仪随引锭杆通过连铸机垂直段12(连铸机垂直段12包含了结晶器和0#扇形段的部分辊子)、连铸机弧形段13、连铸机铸机水平段14，此过程中辊缝仪一直处于启动及检测状态；第二步是辊缝仪经过连铸机卷扬位置15，此时停止检测；第三步是辊缝仪随引锭杆返回到引锭杆车水平位置11，此时其处于待机状态，并自动打开无线通讯模块，进入通讯模式，将连铸机参数检测信号传输到上位机；第四步是辊缝仪等上位机数据接收完成后通过关机延时控制，自动关机，一次循环的工作流程完成，无需人工参与。一台连铸机每天循环检测量最多达到8次左右。

再说明图1中空心箭头所示的第一位置开关SW1与第二位置开关SW2，这是安装于引锭杆上的位置采集器内的两个互成90度的位置开关，CPU通过这两个位置开关不同的开闭组合状态，判别辊缝仪处于连铸机的4种位置状态，即引锭杆车水平段、连铸机的垂直和扇形段、连铸机的水平段以及卷扬段(垂直状态)，并CPU根据辊缝仪不同的位置状态决定对连铸机进行检测与否(连铸机的垂直和扇形段、连铸机的水平段，这三个位置是需要CPU处于对连铸机进行检测的状态)，具体而言，通过这两个位置开关不同的开闭组合状态向CPU输出以下四种状态信息：

(1)辊缝仪处于引锭杆车水平位置11时，第一位置开关SW1断开、第二位置开关SW2断开，CPU收到此状态信息时处于未对连铸机进行检测的状态；

(2)辊缝仪处于连铸机垂直段12及连铸机弧形段13时，第一位置开关SW1闭合、第二位置开关SW2断开，CPU收到此状态信息时处于对连铸机进行检测的状态；

(3)辊缝仪处于连铸机铸机水平段14时，第一位置开关SW1闭合、第二位置开关SW2闭合，CPU收到此状态信息时处于对连铸机进行检测的状态；

(4)辊缝仪处于连铸机连铸机卷扬位置15时，第一位置开关SW1闭合、第二位置开关SW2断开，CPU收到此状态信息时处于对连铸机停止检测的状态。

CPU通过这些位置状态的自动判断实现辊缝仪的自动开、关机，并减少存储器存储不必要的数据量。

根据上述说明，本发明设计的在线辊缝仪自动运行控制器的电路结构参见图2，其由主电源开关U21，第一位置开关电路，第一位置开关电路及关机延时电路组成。

所述主电源开关U21是功率开关，一端(A端)为主电源输出端，另一端(B端)为主电源输入端；

所述第一位置开关电路中含有第一位置开关SW1，其第1端与主电源输出端(A端)连接，第2端与第103电阻R103的一端连接，第103电阻R103的另一端依次串联连接第35二极管D35、第102电阻R102、第32二极管D32、第107电阻R107及三极管Q4基极，三极管Q4基极与地线之间连接一个由第71电阻R71与第81电容C81组成的并联电路，三极管Q4的发射极连接地线，集电极连接第73电阻R73一端，第73电阻R73另一端分别连接第101电阻R101及第69电阻R69一端，第101电阻R101及第69电阻R69的另一端均与主电源输出端(A端)连接。其中：第35二极管D35与第102电阻R102的连接端与地线之间连接电解电容C82，第103电阻R103与第35二极管D35的连接端与地线之间设有一个第一状态检测电源电路，该第一状态检测电源电路由第109电阻R109及第110电阻R110串联组成，并第110电阻R110两端并联一个第83电容C83，第110电阻R110是分压电阻，向CPU(未图示)输出第一状态检测信号I01；

所述第二位置开关电路中含有第二位置开关SW2，其第1端与主电源输出端(A端)连接，第2端连接第二状态检测电源电路，该第二状态检测电源电路由第105电阻R105及第106电阻R106串联组成，并第106电阻R106两端并联一个第40电容C40，第106电阻R106是分压电阻，向CPU输出第二状态检测信号I02；

所述关机延时电路由第104电阻R104，第33二极管D33及第34二极管D34组成，其中第104电阻R104一端与第二位置开关SW2的第2端连接，另一端与第33二极管D33的一端连接，第33二极管D33的另一端连接第34二极管D34的一端，第34二极管D34的另一端向CPU输出关机延时信号I03。

参见图3(同时参见图1-2)，本发明采用所述在线辊缝仪自动运行控制器的自动运行控制方法包含以下步骤：

S1，辊缝仪处在引锭杆车上的水平位置11；

S2，第一位置开关SW1和第二位置开关SW2都处于断开状态，整个控制器处于失电状态，辊缝仪关机，对连铸机进行检测的CPU未进入检测状态(CPU处于停止检测的状态)；

S3，引锭杆开始插入连铸机垂直段12，辊缝仪随引锭杆向连铸机垂直段12运行；

S4，判别辊缝仪是否进入连铸机垂直段12，如果还没有进入连铸机垂直段，回到步骤S3，辊缝仪继续向连铸机垂直段12运行；

S5，如果辊缝仪到达连铸机垂直段12，此时，第一位置开关SW1自动闭合，第二位置开关SW2还是断开状态；

S6，第一位置开关SW1自动闭合后，主电源通过功率开关U21接通第一位置开关SW1→第103电阻R103→第35二极管D35→第102电阻R102→第32二极管D32→第107电阻R107→三极管Q4,三极管Q4导通，达到了控制器自动开机的目的；另一方面，主电源经过第一状态检测电源电路中的电阻R109和R110分压后向CPU(未图示)输出第一状态检测信号I01；此时，由于第二位置开关SW2还是断开状态，CPU便可判断出辊缝仪已处于连铸机垂直段位置，便开始启动采集连铸机运行数据并存储数据的程序；

S7，辊缝仪随引锭杆继续移动，CPU继续处检测状态采集并存储数据；

S8，判别辊缝仪是否结束连铸机弧形段13进入连铸机水平段14，如果还没有进入连铸机水平段14，回到步骤S7，辊缝仪继续向连铸机水平段14运行；

S9，如果辊缝仪结束连铸机弧形段13进入连铸机水平段14，此时，第一位置开关SW1仍然闭合，第二位置开关SW2处自动闭合状态，由于第一位置开关SW1还是闭合，因此控制器仍然输出第一状态检测信号I01，而由于第二位置开关SW2处自动闭合状态，主电源接通第二状态检测电源电路(第二位置开关SW2→第105电阻R105→第106电阻R106),主电源经过第105电阻R105与第106电阻R106分压后向CPU输出第二状态检测信号I02；此时，CPU便可判断出辊缝仪已处于连铸机水平段14位置，其继续处于检测状态，采集连铸机运行数据并存储数据；

S10，辊缝仪随引锭杆继续移动，CPU继续处检测状态；

S11，判别辊缝仪是否结束连铸机水平段14进入连铸机卷扬位置15，如果还没有进入连铸机卷扬位置15，回到步骤S10，辊缝仪继续向连铸机卷扬位置15运行；

S12，如果辊缝仪到达连铸机卷扬位置15，此时，第一位置开关SW1自动断开，第二位置开关SW2还是闭合状态，控制器不输出第一状态检测信号I01，控制器只向CPU输出第二状态检测信号I02；此时，CPU便可判断出辊缝仪已处于连连铸机卷扬位置15，CPU处停止检测的待机状态；

S13，辊缝仪随引锭杆继续移动，

S14，判别辊缝仪是否结束连铸机卷扬位置，回到引锭杆车水平位置11，如果还没有回到引锭杆车水平位置11，回到步骤S13，辊缝仪继续向引锭杆车水平位置11运行，并控制器向CPU输出关机延时信号I03；

S15，如果辊缝仪回到引锭杆车水平位置11，保持第一位置开关SW1断开，第二位置开关SW2导通状态，在关机延时信号I03延时的这段时间内，CPU将存储的数据无线传输到上位机，当关机延时信号I03延时结束，SW2处于断开状态，整个控制器处于失电状态，辊缝仪自动关机，等待下一循环检测。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种在线辊缝仪自动运行控制器，所述辊缝仪安装在引锭杆上，其特征在于，所述控制器由主电源开关，第一位置开关电路，第二位置开关电路及关机延时电路组成；

所述主电源开关是功率开关，其一端为主电源输出端，另一端为主电源输入端；

所述第一位置开关电路中含有第一位置开关，其第1端与主电源输出端连接，第2端与第103电阻的一端连接，第103电阻的另一端依次串联连接第35二极管、第102电阻、第32二极管、第107电阻及三极管的基极，三极管基极与地线之间连接一个由第71电阻与第81电容组成的并联电路，三极管的发射极连接地线，集电极连接第73电阻一端，第73电阻另一端分别连接第101电阻及第69电阻一端，第101电阻及第69电阻的另一端均与主电源输出端连接；第103电阻与第35二极管D35的连接端与地线之间设有一个第一状态检测电源电路，该第一状态检测电源电路由第109电阻及第110电阻串联组成，第110电阻R110是分压电阻，向CPU输出第一状态检测信号；

所述第二位置开关电路中含有第二位置开关，其第1端与主电源输出端连接，第2端连接第二状态检测电源电路，所述第二状态检测电源电路由第105电阻及第106电阻串联组成，第106电阻是分压电阻，向CPU输出第二状态检测信号；

所述关机延时电路由第104电阻，第33二极管及第34二极管组成，所述第104电阻一端与第二位置开关的第2端连接，另一端与第33二极管的一端连接，第33二极管的另一端连接第34二极管的一端，第34二极管的另一端向CPU输出关机延时信号；

所述第一位置开关与第二位置开关是安装于引锭杆上的位置采集器内的两个互成90度的位置开关。

2.如权利要求1所述的在线辊缝仪自动运行控制器，其特征在于：

所述第35二极管与第102电阻的连接端与地线之间连接一个电解电容。

3.如权利要求1所述的在线辊缝仪自动运行控制器，其特征在于：

所述第110电阻两端并联一个第83电容。

4.如权利要求1所述的在线辊缝仪自动运行控制器，其特征在于：

所述第106电阻两端并联一个第40电容。

5.一种利用如权利要求1所述的在线辊缝仪自动运行控制器的在线辊缝仪自动运行控制方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1，辊缝仪处在引锭杆车上的水平位置；

S2，第一位置开关和第二位置开关都处于断开状态，整个控制器处于失电状态，辊缝仪关机，对连铸机进行检测的CPU处于停止检测的状态；

S3，引锭杆开始插入连铸机垂直段，辊缝仪随引锭杆向连铸机垂直段运行；

S4，判别辊缝仪是否进入连铸机垂直段，如果还没有进入连铸机垂直段，回到步骤S3，辊缝仪继续向连铸机垂直段运行；

S5，如果辊缝仪到达连铸机垂直段，此时，第一位置开关自动闭合，第二位置开关还是断开状态；

S6，第一位置开关自动闭合后，控制器自动开机，主电源通过第一状态检测电源电路中的第109电阻和第110电阻分压后向CPU输出第一状态检测信号；此时，由于第二位置开关还是断开状态，CPU便判断出辊缝仪已处于连铸机垂直段位置，便开始启动采集连铸机运行数据并存储数据的程序；

S7，辊缝仪随引锭杆继续移动，CPU继续处于检测状态，采集连铸机运行数据并存储数据；

S8，判别辊缝仪是否结束连铸机弧形段进入连铸机水平段，如果还没有进入连铸机水平段，回到步骤S7，辊缝仪继续向连铸机水平段运行；

S9，如果辊缝仪结束连铸机弧形段进入连铸机水平段，此时，第一位置开关SW1仍然闭合，第二位置开关SW2处自动闭合状态，控制器仍然输出第一状态检测信号I01，并且主电源通过第二状态检测电源电路中的第105电阻和第106电阻分压后向CPU输出第二状态检测信号；此时，CPU便判断出辊缝仪已处于连铸机水平段位置，其继续处于检测状态，采集连铸机运行数据并存储数据；

S10，辊缝仪随引锭杆继续移动，CPU继续处于检测状态；

S11，判别辊缝仪是否结束连铸机水平段进入连铸机卷扬位置，如果还没有进入连铸机卷扬位置，回到步骤S10，辊缝仪继续向连铸机卷扬位置运行；

S12，如果辊缝仪到达连铸机卷扬位置，此时，第一位置开关自动断开，第二位置开关SW2还是闭合状态，控制器不输出第一状态检测信号，只输出第二状态检测信号，CPU便判断出辊缝仪已处于连铸机卷扬位置，CPU处于停止检测的待机状态；

S13，辊缝仪随引锭杆继续移动，

S14，判别辊缝仪是否结束连铸机卷扬位置，回到引锭杆车水平位置，如果还没有回到引锭杆车水平位置，回到步骤S13，辊缝仪继续向引锭杆车水平位置运行，并且控制器向CPU输出关机延时信号；

S15，如果辊缝仪回到引锭杆车水平位置，保持第一位置开关断开，第二位置开关导通状态，在关机延时信号延时的这段时间内，CPU将存储的数据无线传输到上位机，当关机延时信号延时结束，第二位置开关处于断开状态，控制器处于失电状态，辊缝仪自动关机，等待下一循环检测。

6.如权利要求5所述的在线辊缝仪自动运行控制方法，其特征在于：

在步骤S6中，主电源通过功率开关依次接通第一位置开关、第103电阻、第35二极管、第102电阻、第32二极管、第107电阻及三极管。

7.如权利要求5所述的在线辊缝仪自动运行控制方法，其特征在于：

在步骤S9中，主电源依次接通第二位置开关、第105电阻及第106电阻。

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