CN108845542A - 一种连铸坯切割控制方法、控制系统及应用 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种连铸坯切割控制方法、控制系统及应用，其中，所述方法包括：获取切割钢坯的设定值，根据所述设定值获取切割钢坯的目标尺寸；当红外定尺设备检测到钢坯达到所述切割钢坯的目标尺寸，控制火切机执行切割；钢坯停止在辊道秤后，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据；计算辊道秤称取的实际重量数据与目标重量的重量差，修正所述切割钢坯的目标尺寸。本申请提供的连铸坯切割控制方法、控制系统及应用，可有效保证当前支切割钢坯的实际重量数据与目标重量的重量差的精确度，确保切割钢坯的目标尺寸修正的有效性，减少切割误差，提高切割精度。

Description

一种连铸坯切割控制方法、控制系统及应用

技术领域

本申请涉及连铸技术领域，尤其涉及一种连铸坯切割控制方法、控制系统及应用。

背景技术

连铸机是用于把高温钢水连续不断地浇铸成具有一定断面形状和一定尺寸规格铸坯的设备，其通常包括浇钢设备、连铸机本体设备、切割设备、引锭装置及输送设备等。其中，切割设备用于根据铸坯的尺寸以及重量规格的要求完成铸坯的切割。

目前，在现有的切割设备中，由于定尺切割系统存在的不确定误差以及连续浇筑过程中铸坯实际米重的变化，导致铸坯尺寸、重量误差不停在波动。然而随着降本增效及工艺控制要求提高的需要，各钢厂轧制工序对连铸机铸坯尺寸、重量的精度要求越来越高。因此，有些钢厂在连铸机切割系统及出坯辊道系统增加定尺定重控制系统，通过定尺定重控制系统来实现钢坯切割重量和尺寸的稳定、精确控制。

然而，目前所使用的定尺定重控制系统通常是在出坯后部辊道上安装在线辊道秤，对每一支切割后铸坯实时进行称重，将当前称重铸坯重量信息上传至PLC及定尺控制系统与目标长度和重量进行比对，当切割的铸坯的偏差超过预设偏差值时，进行报警，然后辅助进行铸坯人工尺寸调整以及人工对切割设备进行修正，其重点多是集中在自动反馈人工修正、干预和预警上，虽在一定程度上保证了切割精度，但产生的误差还高于100Kg且自动化程度低。

发明内容

本申请提供了一种连铸坯切割控制方法、控制系统及应用，减少切割误差，提高切割精度和自动化程度。

第一方面，本申请提供了一种连铸坯切割控制方法，所述方法包括：

获取切割钢坯的设定值，根据所述设定值获取切割钢坯的目标尺寸；

当红外定尺设备检测到钢坯达到所述切割钢坯的目标尺寸，控制火切机执行切割；

钢坯停止在辊道秤后，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据；

计算辊道秤称取的实际重量数据与目标重量的重量差，修正所述切割钢坯的目标尺寸。

可选的，上述连铸坯切割控制方法中，获取连铸坯的设定值，根据所述设定值获取切割钢坯的目标尺寸，包括：

设定切割钢坯的目标重量；

根据切割钢坯的钢种数据、断面数据计算和所述切割钢坯的目标重量，计算切割钢坯的目标尺寸；

其中，所述切割钢坯钢种数据包括切割钢坯的密度。

可选的，上述连铸坯切割控制方法中，修正所述切割钢坯的目标尺寸，包括：

根据所述当前支钢坯重量差、设定值、钢种数据和断面数据计算偏差密度；

根据所述偏差密度计算下一支切割钢坯的密度；

根据所述下一支切割钢坯的密度和所述切割钢坯的目标重量计算获得修正后的切割钢坯的目标尺寸。

可选的，上述连铸坯切割控制方法中，所述方法还包括：

设定偏差密度修正系数。

可选的，上述连铸坯切割控制方法中，所述方法还包括：

当所述重量差的绝对值大于或等于报警阈值时，发出报警提醒。

可选的，上述连铸坯切割控制方法中，钢坯停止在辊道秤后，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据，包括：

设定钢坯停止延后时间，钢坯停止在辊道秤后，当达到所述钢坯停止延后时间，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据。

可选的，上述连铸坯切割控制方法中，所述方法还包括：

当获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据后，发出提示指令；

根据提示指令点亮所述辊道秤旁的指示灯,提示操作人员吊运铸坯。

可选的，上述连铸坯切割控制方法中，所述方法还包括：

存储并发布切割钢坯的设定值、实际重量数据和目标重量。

第二方面，基于本申请提供的连铸坯切割控制方法，本申请还提供了一种连铸坯切割控制系统，包括处理器和存储器；

所述存储器，用于存储程序代码；

所述处理器，用于读取所述存储器中存储的程序代码，并作为连铸坯切割控制系统的具体部件执行上述任一项所述的连铸坯切割控制方法。

第三方面，基于本申请提供的连铸坯切割控制系统，本申请还一种连铸坯切割系统，包括辊道秤、RS485转DP模块、红外定尺设备、火切机和切割控制PLC；

所述辊道秤包括辊道秤称台、设置在所述辊道秤称台上的辊道传感器、连接所述辊道传感器的传感器线路补偿接线盒，连接所述传感器线路补偿接线盒的称重二次仪表，所述称重二次仪表基于所述RS485转DP模块连接所述切割控制PLC；

所述切割控制PLC包括上述所述的连铸坯切割控制系统。

本申请提供的一种连铸坯切割控制方法、控制系统及应用，所述方法包括：获取切割钢坯的设定值，根据所述设定值获取切割钢坯的目标尺寸；当红外定尺设备检测到钢坯达到所述切割钢坯的目标尺寸，控制火切机执行切割；钢坯停止在辊道秤后，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据；计算辊道秤称取的实际重量数据与目标重量的重量差，修正所述切割钢坯的目标尺寸。本申请提供连铸坯切割控制方法中，通过红外定尺设备确定钢坯尺寸，有利于提高钢坯切割尺寸的精度；通过辊道秤称取当前所切钢坯的实际重量，提高钢坯称重的精度，通过RS485转DP某块进行数据传传输上传，防止因模数信号转换造成的误差。因此，可有效保证当前支切割钢坯的实际重量数据与目标重量的重量差的精确度，确保切割钢坯的目标尺寸修正的有效性，减少切割误差，提高切割精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的连铸坯切割控制方法的使用场景示意图；

图2为本申请实施例提供的连铸坯切割控制方法的结构流程图；

图3为本申请实施例提供的铸坯切割系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本申请实施例提供的连铸坯切割控制方法所涉及的设备如附图1所示，连铸坯切割设备包括辊道秤01、RS485转DP模块02、红外定尺设备03、火切机04和切割控制PLC 05。钢坯06为切割完成时刻停留在辊道秤上的钢坯。

辊道秤01使用混凝土浇筑基础秤台，耐高温称重传感器，精度等级为0.1％，分度值10公斤。

RS485转DP模块02将重量数值直接以数字信号通讯上传切割控制PLC 05，不使用一般的毫安模拟信号上传切割控制PLC 05，防止因模数信号转换造成的误差。

红外定尺设备03使用高清摄像镜头检测铸坯，抗环境干扰能力强，使用误差级别为1mm的激光测距仪定位，误差为±(5-8)mm。采用高清红外功能摄像机，安装于现场固定位置，跟踪坯头位置，直至其坯头位置与切割机原位距离达到定尺数值，完成对钢坯的定位测量和长度测量，从而实现定尺切割。定尺系统图像处理软件具有自适应背景调节功能，可自动或手动调节明暗度、对比度来突出检测热红坯或背景图像。在生产时根据热红坯与环境色度变化，自适应或手动暗化背景色调突出热红坯图像，有效防止环境干扰光线的影响，在不生产时，自适应或手动显示可视的环境图像，方面观察进行冷坯的线下标定。该系统并能提供在线热坯图像标定功能，方便在线进行硬件更换，提高设备故障处理效率。

火切机04执行切割命令，火切机04使用齿轮传动、导轨行走，在本申请实施例中采用齿轮编码器的测量位置值的同时，在火切机04初始位安装激光测距仪，在火切机04上安装反射挡板，使用激光对火切机04走位位置进行检测，提高定位精度。切割控制PLC 05根据切割要求发布切割命令，控制其他设备。

附图2为本申请实施例提供的连铸坯切割控制方法的结构流程图。如附图2所示，本申请提供的连铸坯切割控制方法，包括：

S100:获取切割钢坯的设定值，根据所述设定值获取切割钢坯的目标尺寸。

当切割钢坯以尺寸规格作为控制指标时，钢坯切割方式采用定尺切割，当切割钢坯以重量规格作为控制指标时，钢坯切割方式采用定重切割。当以尺寸规格作为控制指标时，设定值为切割钢坯的目标尺寸。根据切割钢坯的控制指标设定切割钢坯的设定值，当以重量规格作为控制指标时，设定值为切割钢坯的目标重量，选择铸坯钢种、断面等数据，根据切割钢坯的钢种数据、断面数据计算和所述切割钢坯的目标重量，计算切割钢坯的目标尺寸。具体的，根据选择的钢种，从密度表中读取对应钢种的理论密度；根据选择的断面，计算单位长度铸坯的理论重量；根据设定的单坯重量目标值计算出理论定尺长度，记为切割钢坯的目标尺寸。

根据设定的单坯重量目标值计算出理论切割长度计算公式如下：

选定钢种、断面铸坯的单位长度理论重量:W＝截面积*1米*ρ。

ρ为对应钢种密度，单位：千克/立方米

理论切割长度：L＝Ws/W

其中：Ws为设定单坯重量目标值，单位：千克

W为选定钢种、断面铸坯的单位长度理论重量，单位：千克

S200:当红外定尺设备检测到钢坯达到所述切割钢坯的目标尺寸，控制火切机执行切割。

将切割钢坯的目标尺发送给红外定尺设备和火切机，当红外定尺设备检测到钢坯达到所述切割钢坯的目标尺寸，控制火切机执行切割，完成当前支钢坯的切割，获得已切割完成的钢坯。

S300:钢坯停止在辊道秤后，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据。

在钢坯切割完成后，已切割的钢坯停止在辊道秤上，辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据，基于RS485转DP上传辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据。

上传的实际重量数据，是在辊道秤数据稳定后称取的数据。具体的，可通过设定钢坯停止延后时间，在钢坯停止在辊道秤后，当达到所述钢坯停止延后时间，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据。如，切割完成后，铸坯达到辊道秤停止，停止命令发出后延迟10秒，PLC读取稳定3秒的称重数据，将数据送定尺系统显示。

S400:计算辊道秤称取的实际重量数据与目标重量的重量差，修正所述切割钢坯的目标尺寸。

计算辊道秤称取的实际重量数据与目标重量的重量差，根据计算得到的重量差修正切割钢坯的目标尺寸，如此实现后续待切割钢坯切割尺寸的修正，使后续切割的钢坯的尺寸更加精确。

具体的：根据所述当前支钢坯重量差、设定值、钢种数据和断面数据计算偏差密度；根据所述偏差密度计算下一支切割钢坯的密度；根据所述下一支切割钢坯的密度和所述切割钢坯的目标重量计算获得修正后的切割钢坯的目标尺寸，实现钢坯切割重量的逐步逼近，缩小切割误差，保证钢坯切割精度。根据修正长度对切割钢坯的目标尺寸进行修正，根据修正后的切割钢坯的目标尺寸修正后续待切铸坯，如此经过2到3支铸坯可将重量偏差逐步逼近达到最小。

即，计算当前一支钢坯称量值与设定重量之间的重量差，该重量差再除以本支铸坯理论切割长度、断面尺寸等参数，计算出偏差密度，用这一支铸坯的切割密度+/-修正后的偏差密度，求得下一支铸坯的切割密度，最后再换算为下一支铸坯的修正长度，获得修正后的切割钢坯的目标尺寸，从而使下一支铸坯得到修正。该修正过程系统自动完成，无需人工干预，是一种自适应的过程。计算公式如下：

偏差密度：ρx＝ρ-(Wl-Ws)/(截面积*长度)

修正后的切割钢坯的目标尺寸(下一支铸坯理论切割长度)：L＝Ws/(截面积*长度*ρx)

其中：

ρx修正后的下一支铸坯的密度，单位：千克/立方米

ρ为当前铸坯的密度，单位：千克/立方米

Wl为当前铸坯实际重量，单位：千克

Ws为设定目标重量，单位：千克

截面积*长度为单支铸坯体积，单位：立方米

进一步，为提高更加使用用于本申请，本申请提供的连铸坯切割控制方法中，还包括设定偏差密度修正系数K，K小于1，无量纲，可得：

修正偏差密度：ρx＝ρ-(Wl-Ws)*K/(截面积*长度)。

设定修正系数K，可以达到逐次逼近的效果，避免了超调振荡的发生。K的值可根据经验获取。

本申请提供连铸坯切割控制方法中，通过红外定尺设备确定钢坯尺寸，有利于提高钢坯切割尺寸的精度；通过辊道秤称取当前所切钢坯的实际重量，提高钢坯称重的精度，通过RS485转DP某块进行数据传传输上传，防止因模数信号转换造成的误差。因此，可有效保证当前支切割钢坯的实际重量数据与目标重量的重量差的精确度，确保切割钢坯的目标尺寸修正的有效性，减少切割误差，提高切割精度。最终将铸坯重量偏差从±100Kg左右降到±30Kg左右，重量统计合格率由原来的60％左右提高到80％左右。

进一步优化技术方案，当获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据后，发出提示指令；根据提示指令点亮所述辊道秤旁的指示灯。设置指示灯，并在辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据后发出提示指令控制指示灯点亮，用于提醒可进行钢坯转移，如天车可吊起钢坯，避免在天车因过早吊坯，造成称重数据错误。

进一步，设定报警阈值，当所述重量差的绝对值大于或等于报警阈值时，发出报警提醒。报警阈值不作具体限定，可为200Kg，具体可根据实际需要进行选择。如连续出现偏差超范围报警，则由操作人员联系维修人员检查称重、定尺系统是否出现故障。或是定重自适应调整自动停止，转为无反馈的定尺控制，防止因设备故障或精度下降，造成系统产生超调震荡，出现偏差混乱。

更进一步，本申请提供的连铸坯切割控制方法，还包括：存储并发布切割钢坯的设定值、实际重量数据和目标重量。具体的，完成一次秤重校正后，定尺定重系统上位机记录当前该支铸坯实际重量、目标重量、偏差、切割方式(定尺或定重)、修正尺寸，完成一次生产计划后能自动统计生产在定重条件下达到某一重量偏差范围的某一时间段的铸坯合格率。如，切割控制PLC通过双网卡将系统中信息存入服务器，服务器接入办公网后，通过WEB形式进行发布，办公网内电脑可以通过IE浏览器，输入账号密码后访问服务器中相关数据、查询历史重量信息，实现信息共享。

基于本申请实施例提供的连铸坯切割控制方法，本申请实施例还提供了一种连铸坯切割控制系统，所述系统包括处理器和存储器；

所述存储器，用于存储程序代码；

所述处理器，用于读取所述存储器中存储的程序代码，并作为连铸坯切割控制系统的具体部件执行上述任一项所述的连铸坯切割控制方法。

本申请实施例还提供了一种连铸坯切割系统。如附图3所示，本申请实施例提供的连铸坯切割系统包括辊道秤1、RS485转DP模块2、红外定尺设备3、火切机4和切割控制PLC5。辊道秤1包括辊道秤称台11、设置在所述辊道秤称台上的辊道传感器12、连接所述辊道传感器12的传感器线路补偿接线盒13，连接所述传感器线路补偿接线盒13的称重二次仪表14，所述称重二次仪表14基于所述RS485转DP模块2连接所述切割控制PLC5；所述切割控制PLC5包括上述实施例所述的连铸坯切割控制系统。

辊道传感器12设置在所述辊道秤称台11上，辊道传感器12优选耐高温高精度传感器，精度等级为0.1％，分度值10公斤，精确度等级属于贸易秤级别。称重二次仪表14优选抗干扰能力强的二次称重仪表，并具有串口通讯功能。RS485转DP通讯模块2，将称重二次仪表14串口通讯信号转为PLC系统的DP通讯，直接将称重二以仪表14称重数据通过通讯传输至切割控制PLC5，避免使用毫安信号因称重二以仪表14的D/A转换、输入切割控制PLC5的A/D转换引起的数据转换误差。

进一步，本申请提供的连铸坯切割系统还包括系统服务器，系统服务器用于存储并发布切割钢坯的设定值、实际重量数据和目标重量。具体的，系统服务器用于在完成一次秤重校正后，定尺定重系统上位机记录当前该支铸坯实际重量、目标重量、偏差、切割方式(定尺或定重)、修正尺寸，完成一次生产计划后能自动统计生产在定重条件下达到某一重量偏差范围的某一时间段的铸坯合格率。如，切割控制PLC5通过双网卡将系统中信息存入洗系统服务器，服务器接入办公网后，通过WEB形式进行发布，办公网内电脑可以通过IE浏览器，输入账号密码后访问服务器中相关数据、查询历史重量信息，实现信息共享。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种连铸坯切割控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取切割钢坯的设定值，根据所述设定值获取切割钢坯的目标尺寸；

当红外定尺设备检测到钢坯达到所述切割钢坯的目标尺寸，控制火切机执行切割；

钢坯停止在辊道秤后，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据；

计算辊道秤称取的实际重量数据与目标重量的重量差，修正所述切割钢坯的目标尺寸。

2.根据权利要求1所述的连铸坯切割控制方法，其特征在于，获取连铸坯的设定值，根据所述设定值获取切割钢坯的目标尺寸，包括：

设定切割钢坯的目标重量；

根据切割钢坯的钢种数据、断面数据计算和所述切割钢坯的目标重量，计算切割钢坯的目标尺寸；

其中，所述切割钢坯钢种数据包括切割钢坯的密度。

3.根据权利要求2所述的连铸坯切割控制方法，其特征在于，修正所述切割钢坯的目标尺寸，包括：

根据所述当前支钢坯重量差、设定值、钢种数据和断面数据计算偏差密度；

根据所述偏差密度计算下一支切割钢坯的密度；

根据所述下一支切割钢坯的密度和所述切割钢坯的目标重量计算获得修正后的切割钢坯的目标尺寸。

4.根据权利要求3所述的连铸坯切割控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

设定偏差密度修正系数。

5.根据权利要求1所述的连铸坯切割控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当所述重量差的绝对值大于或等于报警阈值时，发出报警提醒。

6.根据权利要求1所述的连铸坯切割控制方法，其特征在于，钢坯停止在辊道秤后，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据，包括：

设定钢坯停止延后时间，钢坯停止在辊道秤后，当达到所述钢坯停止延后时间，基于RS485转DP获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据。

7.根据权利要求1所述的连铸坯切割控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

当获取辊道秤称取当前支切割钢坯的实际重量数据后，发出提示指令；

根据提示指令点亮所述辊道秤旁的指示灯,提示操作人员吊运铸坯。

8.根据权利要求1所述的连铸坯切割控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

存储并发布切割钢坯的设定值、实际重量数据和目标重量。

9.一种连铸坯切割控制系统，其特征在于，包括处理器和存储器；

所述存储器，用于存储程序代码；

所述处理器，用于读取所述存储器中存储的程序代码，并作为连铸坯切割控制系统的具体部件执行上述权利要求1-8中任一项所述的连铸坯切割控制方法。

10.一种连铸坯切割系统，包括辊道秤、RS485转DP模块、红外定尺设备、火切机和切割控制PLC；其特征在于，

所述辊道秤包括辊道秤称台、设置在所述辊道秤称台上的辊道传感器、连接所述辊道传感器的传感器线路补偿接线盒，连接所述传感器线路补偿接线盒的称重二次仪表，所述称重二次仪表基于所述RS485转DP模块连接所述切割控制PLC；

所述切割控制PLC包括权利要求9中所述的连铸坯切割控制系统。