CN109807186B - 连轧管机组控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连轧管机组控制系统及方法，该系统包括多个电气室，每个电气室分别与多个机构中的一个机构相对应，电气室与对应的机构就近放置；每个电气室内设置有第一PLC、第二PLC和传动装置，第一PLC通过传动装置与对应的机构连接，第二PLC用于传动装置的工作环境信息和上游信息的调控；第一PLC和第二PLC电连接，并分别与工程师站电连接。本发明的连轧管机组控制系统及方法，通过拆分形成多个电气室，每个电气室就近设置在对应的机构处，传动装置与对应的机构之间的电缆长度较短，提高传动精度和稳定性，节约电缆成本。通过第二PLC对传动装置的工作环境信息和上游信息进行调控，便于对拆分后的电气室进行管理和维护。

Description

连轧管机组控制系统及方法

技术领域

本发明涉及钢管成型技术领域，尤其涉及一种连轧管机组控制系统及方法。

背景技术

钢管连轧管机组由多台主设备组成，每台主设备包含多个机构。例如，一种常见的连轧管机组包括：环形炉、穿孔机、毛管横移、连轧管机、再加热炉、张减机、冷床、排管锯切、矫直机、吹吸灰、探伤机、打包收集机构。各机构在电机驱动下运转，电机通过传动装置(例如，变频器)与控制模块(例如，PLC)连接，使各机构的运转在控制模块的调控下进行。连轧管机组中的机构数量较多，导致连轧管机组的轧线长度较大，例如，上述连轧管机组长达400多米。

现有技术中连轧管机组配套设置有电气室，各机构对应的控制模块和传动装置集中放置在电气室中，电气室中的传动装置通过电缆与电气室外部的各机构连接。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：控制模块集中放置在电气室中，使传动装置与外界各机构的距离较远，远距离控制导致传动精度较低，抗干扰能力较差。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种连轧管机组控制系统及方法。具体技术方案如下：

第一方面，提供了一种连轧管机组控制系统，连轧管机组包括顺次连接的多个机构，所述系统包括多个电气室，每个所述电气室分别与所述多个机构中的一个机构相对应，所述电气室与对应的所述机构就近放置；每个所述电气室内设置有第一PLC、第二PLC和传动装置，所述第一PLC通过所述传动装置与对应的所述机构连接，所述第二PLC用于所述传动装置的工作环境信息和上游信息的调控；所述第一PLC和所述第二PLC电连接，并分别与工程师站电连接。

进一步地，所述第一PLC和所述传动装置之间通过控制网连接，所述第一PLC、所述第二PLC和所述工程师站之间通过数据网连接，所述控制网和所述数据网相互独立。

进一步地，每个所述电气室内分别设置有空调、热电阻和温度巡检仪；所述温度巡检仪和所述热电阻电连接，用于将所述热电阻的阻值信息转换为温度信息，所述第二PLC分别与所述空调和所述温度巡检仪电连接，用于接收所述温度巡检仪的温度信息，并根据所述温度信息控制所述空调的运转。

进一步地，所述热电阻的数量为两个，两个所述热电阻分别设置在所述空调的出风口处和所述传动装置的出风口处。

进一步地，所述传动装置的主回路的进线端设置有智能电表，所述主回路为供电电网通过所述传动装置与对应的所述机构连接的回路，所述智能电表与所述第二PLC连接，用于检测所述传动装置的电源电压、回路电流、谐波和功率信息，并将所述电源电压、回路电流、谐波和功率信息发送给所述第二PLC。

进一步地，所述主回路上设置有绝缘检测装置，所述电气室内还设置有报警装置，所述绝缘检测装置和所述报警装置分别与所述第二PLC连接，所述第二PLC接收到所述绝缘检测装置的绝缘失效信号后，控制所述报警装置发出报警信号。

进一步地，所述电气室内设置有火灾报警单元，所述火灾报警单元与所述第二PLC连接，所述第二PLC接收到所述火灾报警单元的火灾信号后，切断所述主回路。

进一步地，所述传动装置包括整流回馈单元和逆变单元，所述整流回馈单元和所述逆变单元分别与所述第一PLC连接。

第二方面，本发明实施例提供了一种连轧管机组控制方法，所述方法包括：

将多个电气室分别就近放置在其对应的机构处；

所述第一PLC通过所述传动装置控制对应的所述机构运转；

所述第二PLC调控所述传动装置的工作环境信息和上游信息。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的连轧管机组控制系统及方法，通过拆分形成多个电气室，每个电气室就近设置在对应的机构处，传动装置与对应的机构之间的电缆长度较短，提高传动精度和稳定性，降低传动装置发出的电流信号长距离传输带来的线损和容抗，节约电缆成本。通过第二PLC对传动装置的工作环境信息和上游信息进行调控，便于对拆分后的电气室进行管理和维护。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一个实施例提供的连轧管机组控制系统中一个电气室内的线路图。

附图标记说明：

1-第一PLC、2-第二PLC、3-工程师站、4-传动装置、5-智能电表、6-绝缘检测装置、7-火灾报警单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下结合附图，详细说明本发明实施例提供的技术方案。

本发明实施例提供了一种连轧管机组控制系统，连轧管机组包括顺次连接的多个机构，如附图1所示，该系统包括多个电气室，每个电气室分别与多个机构中的一个机构相对应，电气室与对应的机构就近放置；每个电气室内设置有第一PLC1、第二PLC2和传动装置4，第一PLC1通过传动装置4与对应的机构连接，第二PLC2用于传动装置4的工作环境信息和上游信息的调控。第一PLC1和第二PLC2电连接，并分别与工程师站3电连接。

以下对本发明实施例提供的连轧管机组控制系统的工作原理进行说明：

连轧管机组包括顺次连接的多个机构，导致连轧管机组的整体长度较大，各机构间的距离较远。本发明实施例通过设置多个(举例来说，可以为7～8个)电气室，就近放置在对应的机构处，电气室中的第一PLC1通过传动装置4对机构运行进行控制，传动装置4与机构的距离较近，信号传输的距离较短，能够提高传动精度和稳定性，降低传动装置4发出的电流信号长距离传输带来的线损和容抗，且由于电缆长度的降低，节约了电缆成本。多个电气室分别就近设置会增加管理和维护的困难，本发明实施例中，通过在每个电气室内设置第二PLC2，第二PLC2能够进行传动装置4的工作环境信息和上游信息的调控，解决了电气室拆分导致的管理和维护困难问题，使拆分后的电气室中的传动装置4能够保持合理有效的运行。第一PLC1和第二PLC2电连接，并分别与工程师站3电连接，第一PLC1和/或第二PLC2中需要存储的信息传输至工程师站3，实现信息的互联互通。

可见，本发明实施例提供的连轧管机组控制系统，通过拆分形成多个电气室，每个电气室就近设置在对应的机构处，传动装置4与对应的机构之间的电缆长度较短，提高传动精度和稳定性，降低传动装置4发出的电流信号长距离传输带来的线损和容抗，节约电缆成本。通过第二PLC2对传动装置4的工作环境信息和上游信息进行调控，便于对拆分后的电气室进行管理和维护。且第一PLC1、第二PLC2和工程师站3之间建立有网络连接，实现信息的互联互通。

可选地，第一PLC1和传动装置4之间通过控制网连接，第一PLC1、第二PLC2和工程师站3之间通过数据网连接，控制网和数据网相互独立。如此设置，可以提升数据网数据交互的实时性和稳定性。

进一步地，在数据网和控制网中，若节点距离大于30米，选用光纤连接，以提高抗干扰能力。若节点距离小于或等于30米，选用RJ45网线连接，接线和施工较方便。

本发明实施例中，第一PLC1通过传动装置4与对应的机构连接，示例地，传动装置4可以为变频器，供电电网通过变压器与变频器连接，变频器与机构中的电机连接，第一PLC1对变频器发出指令，控制变频器输出的电流信号，进而控制电机运转，达到控制机构运行的目的。其中，供电电网、变压器、变频器、电机通过电缆顺次连接的回路为主回路，第一PLC1与传动装置4通过电缆连接的回路为控制回路。

本发明实施例中，第二PLC2能够进行传动装置4的工作环境信息和上游信息的调控。举例来说，工作环境信息可以包括温度、火灾检测等。上游信息可以包括电网电压、回路电流、谐波和/或功率等。以下对第二PLC2如何进行传动装置4的工作环境信息和上游信息的调控进行示例说明：

可选地，每个电气室内分别设置有空调、热电阻和温度巡检仪；温度巡检仪和热电阻电连接，用于将热电阻的阻值信息转换为温度信息，第二PLC2分别与空调和温度巡检仪电连接，用于接收温度巡检仪的温度信息，并根据温度信息控制空调的运转。

热电阻在温度变化时阻值变化，温度巡检仪将热电阻的阻值信息转换为对应的温度信息，并将该温度信息发送给第二PLC2，作为调控空调运转的基准，以调节电气室内的温度至预设温度。

进一步地，热电阻的数量可以为两个，两个热电阻分别设置在空调的出风口处和传动装置4的出风口处。电气室内温度异常的特征点有两个，一者为空调出风口处的冷源，一者为传动装置4工作发热时的热源，通过热电阻对该两处的温度进行监测，有助于第二PLC2精确判断温度调控是否适宜。

其中，热电阻可以为PT100热电阻。

传动装置4(例如，变频器)的故障率随温度升高而成指数的上升，使用寿命随温度升高而成指数的下降，当环境温度达升高时传动装置4的额定电流也会严重下降。示例地，传动装置4的理想工作温度为20℃-30℃，第二PLC2通过上述温度调控控制电气箱内的温度为20℃-30℃，以提高传动装置4的使用稳定性和使用寿命。

如附图1所示，传动装置4的主回路的进线端设置有智能电表5，主回路为供电电网通过传动装置4与对应的机构连接的回路，智能电表5与第二PLC2连接，用于检测传动装置4的电源电压、回路电流、谐波和功率信息，并将电源电压、回路电流、谐波和功率信息发送给第二PLC2。

电源电压是传动装置4工作的重要指标，电压过低或过高都将影响传动装置4的正常运行和性能，甚至导致传动装置4故障停机。通过对传动装置4的电源电压进行监测，可以保证传动装置4的最优化工作。其中，传动装置4本身也具有电压检测功能，传动装置4检测到的电压与智能电表5检测到的电压相互验证，进一步提高电压检测的准确性。

主回路中供电电网、变压器、传动装置4和电机通过电缆顺次连接，变压器、传动装置4和电机通过周期性的电流，电流流过导体，在导体中产生热量。电流的热效应不超过允许值时，热量有充分时间散失到周围介质中，不致温度过高。电流过大时，电流热效应导致温度过高，可能使变压器、传动装置4和/或电机等发生损坏。通过监控回路电流，回路电流达到允许值时立即停机，避免设备损坏。其中，传动装置4本身也具有电流检测功能，传动装置4检测到的回路电流与智能电表5检测到的回路电流相互验证，进一步提高回路电流检测的准确性。

本发明实施例中，传动装置4用于机构运转的控制，示例地，传动装置4包括整流回馈单元和逆变单元，整流回馈单元和逆变单元分别与第一PLC1连接。电流经过整流和逆变过程，输出的电流信号受第一PLC1的控制，使第一PLC1能够对各机构的运转就行调控。

示例地，传动装置4为变频器，变频器运行过程中，需要对输入电源用大功率二极管整流后进行逆变。逆变过程中，在输入输出回路产生的高次谐波为变频器谐波。变频器谐波对供电电网、负载及其他相邻电气设备产生干扰。通过安装在传动系统进线侧的智能电表5检测回路中的谐波含量(例如，5次、7次、11次谐波电流)，当含量达到预警值时进行报警，以避免谐波对回路器件造成损伤或影响其它器件的正常工作。

主回路上设置有绝缘检测装置6，电气室内还设置有报警装置，绝缘检测装置6和报警装置分别与第二PLC2连接，第二PLC2接收到绝缘检测装置6的绝缘失效信号后，控制报警装置发出报警信号。

如此设置，能够在主回路发生绝缘失效后及时发出报警信号，工作人员快速了解到电路故障进行切断、检修等，避免发生设备损坏和安全事故。

具体地，主回路中的变压器可以为十二脉整流变压器，十二脉整流变压器副边无法实现中心点接地，使得传动装置4接地方式为IT电网。IT电网中如果出现第二个接地点时，会导致相间短路电流并处罚故障停车。或者交流三相中的一相或直流母线的一极接地时，会导致未接地相或直流母线的另一极对地电压升高至正常情况下的1.73-2倍，导致电机绝缘负荷增加。通过设置绝缘检测装置6，可以快速检测到上述接地故障。

进一步地，电气室内设置有火灾报警单元7，火灾报警单元7与第二PLC2连接，第二PLC2接收到火灾报警单元7的火灾信号后，切断主回路。避免主回路在火灾情况下运转导致的重大安全事故。

综上可知，第二PLC2通过上述设置对传动装置4的工作环境信息和上游信息进行调控，对传动装置4的各项工作指标进行自动化调控和/或报警等，实现电气系统的精细化管理，使得整个电气系统更加经济、稳定、智能

第二方面，本发明实施例提供了一种连轧管机组控制方法，该方法包括：

将多个电气室分别就近放置在其对应的机构处。

第一PLC1通过传动装置4控制对应的机构运转。

第二PLC2调控传动装置4的工作环境信息和上游信息。

本发明实施例提供的连轧管机组控制方法，通过拆分形成多个电气室，每个电气室就近设置在对应的机构处，传动装置4与对应的机构之间的电缆长度较短，提高传动精度和稳定性，降低传动装置4发出的电流信号长距离传输带来的线损和容抗，节约电缆成本。通过第二PLC2对传动装置4的工作环境信息和上游信息进行调控，便于对拆分后的电气室进行管理和维护

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。此外，本文中“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中表示的放置状态为参照。

最后应说明的是：以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种连轧管机组控制系统，连轧管机组包括顺次连接的多个机构，所述多个机构包括环形炉机构、穿孔机构、毛管横移机构、连轧管机构、再加热机构、张减机构、冷床机构、排管锯切机构、矫直机构、吹吸灰机构、探伤机构、打包收集机构，其特征在于，所述系统包括多个电气室，每个所述电气室分别与所述多个机构中的一个机构相对应，所述电气室与对应的所述机构就近放置；

每个所述电气室内设置有第一PLC、第二PLC和传动装置，所述第一PLC通过所述传动装置与对应的所述机构连接，所述第二PLC用于所述传动装置的工作环境信息和上游信息的调控，上游信息包括电网电压、回路电流、谐波和功率；

所述第一PLC和所述第二PLC电连接，并分别与工程师站电连接。

2.根据权利要求1所述的连轧管机组控制系统，其特征在于，所述第一PLC和所述传动装置之间通过控制网连接，所述第一PLC、所述第二PLC和所述工程师站之间通过数据网连接，所述控制网和所述数据网相互独立。

3.根据权利要求1所述的连轧管机组控制系统，其特征在于，每个所述电气室内分别设置有空调、热电阻和温度巡检仪；所述温度巡检仪和所述热电阻电连接，用于将所述热电阻的阻值信息转换为温度信息，所述第二PLC分别与所述空调和所述温度巡检仪电连接，用于接收所述温度巡检仪的温度信息，并根据所述温度信息控制所述空调的运转。

4.根据权利要求3所述的连轧管机组控制系统，其特征在于，所述热电阻的数量为两个，两个所述热电阻分别设置在所述空调的出风口处和所述传动装置的出风口处。

5.根据权利要求1所述的连轧管机组控制系统，其特征在于，所述传动装置的主回路的进线端设置有智能电表，所述主回路为供电电网通过所述传动装置与对应的所述机构连接的回路，所述智能电表与所述第二PLC连接，用于检测所述传动装置的电网电压、回路电流、谐波和功率信息，并将所述电网电压、回路电流、谐波和功率信息发送给所述第二PLC。

6.根据权利要求5所述的连轧管机组控制系统，其特征在于，所述主回路上设置有绝缘检测装置，所述电气室内还设置有报警装置，所述绝缘检测装置和所述报警装置分别与所述第二PLC连接，所述第二PLC接收到所述绝缘检测装置的绝缘失效信号后，控制所述报警装置发出报警信号。

7.根据权利要求5所述的连轧管机组控制系统，其特征在于，所述电气室内设置有火灾报警单元，所述火灾报警单元与所述第二PLC连接，所述第二PLC接收到所述火灾报警单元的火灾信号后，切断所述主回路。

8.根据权利要求1所述的连轧管机组控制系统，其特征在于，所述传动装置包括整流回馈单元和逆变单元，所述整流回馈单元和所述逆变单元分别与所述第一PLC连接。

9.一种利用权利要求1-8任一项所述的连轧管机组控制系统进行连轧管机组控制的方法，其特征在于，所述方法包括：

将多个电气室分别就近放置在其对应的机构处，每个电气室与一个机构相对应；

第一PLC通过传动装置控制对应的机构运转；

第二PLC调控传动装置的工作环境信息和上游信息，上游信息包括电网电压、回路电流、谐波和功率。

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