CN109960218A - 免维护高精度切割测长方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种免维护高精度切割测长方法，所述测量方法如下：1)从接在连铸机流线扇形段驱动电机后面的编码器实时取数据送至流线PLC，2)流线PLC实时对单个编码器的状态与整个连铸机的拉速比较，当数据超过设定值，或者变频器检测到编码器有断线和内部光栅有异常，发信号到流线PLC；流线PLC根据上述原则判定编码器数据的可靠性和正确性。整个技术方案利用现有的设备装备，并结合自动控制技术，对连铸板坯进行测长，作为切割机板坯测量的依据，确保了测量的精度和准确性。

Description

免维护高精度切割测长方法

技术领域

本发明涉及一种免维护高精度切割测长方法，属于自动化控制板技术领域。

背景技术

板坯连铸在生产过程中，需要用火焰切割机按照设定的长度对铸坯进行切割，而火焰切割机的板坯长度数据来自测长装置，测长装置的可靠与否，测量精度的高低决定了板坯的定尺精度。切割板坯的长度的不稳定将导致废坯和生产停机。因此，切割测量装置的高可靠性和高精度等级对连铸生产非常重要。

目前大部分切割机测长装置采用机械接触式测长轮装置，存在接触不良，测长轮磨损，测长升降系统卡阻等问题影响测量的稳定和准确性，为了解决该问题，本领域的技术人员一直在不断的尝试，但是一直没有很好的解决方案。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种免维护高精度切割测长方法，整个技术方案利用现有的设备装备，并结合自动控制技术，对连铸板坯进行测长，作为切割机板坯测量的依据，确保了测量的精度和准确性。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种免维护高精度切割测长方法，其特征在于，所述测量方法如下：1)从接在连铸机流线扇形段驱动电机后面的编码器(所有连铸机扇形段驱动电机后面均带编码器)实时取数据送至流线PLC，2)流线PLC实时对单个编码器的状态与整个连铸机的拉速比较，当数据超过设定值，或者变频器检测到编码器有断线和内部光栅有异常，发信号到流线PLC；流线PLC根据上述原则判定编码器数据的可靠性和正确性。

作为本发明的一种改进，所述步骤2)中，在流线PLC中做了编码器自动判断和根据编码器的状态自动选择备用编码器作为测长依据。

作为本发明的一种改进，所述编码器自动判断具体如下：利用连铸拉速作为参考信号，连铸机拉速来自所有电机的经过滤波后的平均转速计算值，在生产过程中是稳定的。每个PLC的扫描周期判断一次拉速与该编码器的计算的拉速值的差是否在设定的允许范围内，不超过0.1m/min，如果超出，且持续时间超过5s，则报编码器故障，本编码器退出本测长系统的检测，经过操作工确认复位后，消除故障信息。

编码器状态判定的具体方法为：

作为本发明的一种改进，步骤2)中，根据编码器的状态自动选择实现方法如下：首先为扇形段电机电机按照一定的优先权排序，优先权依次为最后一个扇形段电机编码器，倒数第二个扇形段电机编码器……第二个扇形段电机编码器、第一个扇形段电机编码器，当优先权高的编码器出现上述异常后，选择下一个优先权电机编码器，而当优先权高的电机编码器恢复正常后，自动切回到最高优先权电机编码器。

作为本发明的一种改进，所述步骤2)中，对流线PLC收集的编码器数据进行处理，转换为铸坯的长度，计算好的铸坯长度通过以太网送到切割机PLC，切割机PLC根据流线PLC的铸坯长度数据进行板坯的测长。

作为本发明的一种改进，编码器数值转化为连铸坯长度的计算公式如下：

A：连铸坯的计算长度；

B：上个PLC扫描周期储存的连铸坯计算长度；

C：一个扫描周期内得到的脉冲数；

D：驱动辊直径；

i：减速机的传动比。

作为本发明的一种改进，流线PLC来的连铸坯长度需要经过处理变为每一块的切割板坯长度，具体的处理公式如下：

E＝F+G；

其中：

E：待切板坯长度；

F：上次扫描周期储存的板坯；

G：一个扫描周期内的连铸坯长度的变化量；

每当上一块板坯切割完成瞬间，记住当时的切割机大车位置值，作为下一块板坯的长度的起始值,即上式F的起始值,并开始这一轮板坯长度的测量，当达到设定长度后，开始切割，测量结束,直到切割完毕，开始下一轮的测量,周而复始。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该方法可靠性高，每台连铸机均由若干个扇形段组成，每个扇形段有1个或者2个电动机驱动，每个电动机后面均有一个旋转编码器。本系统采用连铸机的驱动电机编码器作为测长的数据来源，当任意一个编码器出现故障后，可以自动切换同一个扇形段的另外一个电机编码器即扇形段有两个驱动电机或者切换到前一个电机编码器，扇形段只有一个驱动电机，保证了系统的高可靠性；2)该方案免维护，现有的接触式测长轮装置主要存在测长轮与板坯接触不良，测长轮磨损，测长升降系统卡阻等问题，上述问题如得不到解决将影响测长装置的运行，需要进行大量的维护工作来确保上述问题的解决，而本系统可选择的备用编码器很多，3)该方案确保了测量的高精度，接触式测长轮装置因为存在上述的问题，特别是测长轮与铸坯的接触不良和测长轮的磨损的不可控，导致测量装置的测量精度降低，而本系统连接编码器的电机是与连铸机的驱动辊相连接的，驱动辊与连铸坯的接触靠驱动油缸的压力来保持的且为保证连铸机的控制精度，扇形段的更换周期远远小于测量辊的更换周期即磨损导致的误差要比测长轮的小，从而确保了本系统的高精度；4)该方案成本低，由于本方法所用的设备均为连铸机的标准配置设备，仅仅进行相关的软件修改，无需硬件投资。

附图说明

图1、某连铸机驱动辊及电机布置图；

图2、本方法涉及的各种设备关系图；

图3、电机编码器故障判断流程图；

图4、编码器优先权选择流程图。

图中：1、切割机切割枪，2、电机，3、编码器。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1-图4，一种免维护高精度切割测长方法，所述测量方法如下：1)从接在连铸机流线扇形段驱动电机后面的编码器(所有连铸机扇形段驱动电机后面均带编码器)实时取数据送至流线PLC，2)流线PLC实时对单个编码器的状态与整个连铸机的拉速比较，当数据超过设定值，或者变频器检测到编码器有断线和内部光栅有异常，发信号到流线PLC；流线PLC根据上述原则判定编码器数据的可靠性和正确性；

所述步骤2)中，在流线PLC中做了编码器自动判断和根据编码器的状态自动选择备用编码器作为测长依据；所述编码器自动判断具体如下：利用连铸拉速作为参考信号，连铸机拉速来自所有电机的经过滤波后的平均转速计算值，在生产过程中是稳定的。每个PLC的扫描周期判断一次拉速与该编码器的计算的拉速值的差是否在设定的允许范围内，不超过0.1m/min，如果超出，且持续时间超过5s，则报编码器故障，本编码器退出本测长系统的检测，经过操作工确认复位后，消除故障信息，编码器故障判断流程图3。任何一台连铸机均由扇形段组成，每个扇形段有一个或两个驱动辊，一般是水平段采用上、下辊两个驱动。弧形段采用单辊驱动。每个驱动辊均有一台电机及编码器。图1为某连铸机的简图，每个大圆圈代表一个电机，每个小圆圈代表一个电机编码器。此连铸机有14个扇形段。正常情况下，电机编码器信号送变频器作为转速负反馈输入信号，确保转速控制的稳定可靠，这个编码器是连铸机转速控制的基本配置。本方法需要从流线的变频器中取编码器的原始数据，通过通讯状态字送流线PLC。编码器状态判定的具体方法为：步骤2)中，根据编码器的状态自动选择实现方法如下：首先为扇形段电机电机按照一定的优先权排序，优先权依次为最后一个扇形段电机编码器，倒数第二个扇形段电机编码器……第二个扇形段电机编码器、第一个扇形段电机编码器，当优先权高的编码器出现上述异常后，选择下一个优先权电机编码器，而当优先权高的电机编码器恢复正常后，自动切回到最高优先权电机编码器，具体参见图4。所述步骤2)中，对流线PLC收集的编码器数据进行处理，转换为铸坯的长度，计算好的铸坯长度通过以太网送到切割机PLC，切割机PLC根据流线PLC的铸坯长度数据进行板坯的测长。

编码器数值转化为连铸坯长度的计算公式如下：

A：连铸坯的计算长度；

B：上个PLC扫描周期储存的连铸坯计算长度；

C：一个扫描周期内得到的脉冲数；

D：驱动辊直径；

i：减速机的传动比。

流线PLC来的连铸坯长度需要经过处理变为每一块的切割板坯长度，具体的处理公式如下：

E＝F+G；

其中：

E：待切板坯长度；

F：上次扫描周期储存的板坯；

G：一个扫描周期内的连铸坯长度的变化量；

每当上一块板坯切割完成瞬间，记住当时的切割机大车位置值，作为下一块板坯的长度的起始值,即上式F的起始值,并开始这一轮板坯长度的测量，当达到设定长度后，开始切割，测量结束,直到切割完毕，开始下一轮的测量,周而复始。

参见图1、图2，该方法牵涉的设备有：连铸流线编码器，变频器，DP总线，流线PLC，以太网络设备以及切割机PLC，其中连铸流线编码器负责车辆电机的转速。变频器负责接收编码器的信号，做转速负反馈，确保控制精度，并转发转速信号到流线PLC。流线PLC负责对数据进行处理，判断，并决定选择哪一个编码器，信号送切割PLC。切割PLC负责接收流线PLC的铸坯长度，并作为切割机切割板坯长度的依据。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (7)

1.一种免维护高精度切割测长方法，其特征在于，所述测量方法如下：1)从接在连铸机流线扇形段驱动电机后面的编码器实时取数据送至流线PLC，2)流线PLC实时对单个编码器的状态与整个连铸机的拉速比较，当数据超过设定值，或者变频器检测到编码器有断线和内部光栅有异常，发信号到流线PLC；流线PLC根据上述原则判定编码器数据的可靠性和正确性。

2.根据权利要求1所述的免维护高精度切割测长方法，其特征在于，所述步骤2)中，在流线PLC中通过编码器自动判断和根据编码器的状态自动选择备用编码器作为测长依据。

3.根据权利要求2所述的免维护高精度切割测长方法，其特征在于，所述编码器自动判断具体如下：利用连铸拉速作为参考信号，连铸机拉速来自所有电机的经过滤波后的平均转速计算值，每个PLC的扫描周期判断一次拉速与该编码器的计算的拉速值的差是否在设定的允许范围内，不超过0.1m/min，如果超出，且持续时间超过5s，则报编码器故障，本编码器退出本测长系统的检测，经过操作工确认复位后，消除故障信息。

4.根据权利要求3所述的免维护高精度切割测长方法，其特征在于，步骤2)中，根据编码器的状态自动选择实现方法如下：首先为扇形段电机电机按照一定的优先权排序，优先权依次为最后一个扇形段电机编码器，倒数第二个扇形段电机编码器……第二个扇形段电机编码器、第一个扇形段电机编码器，当优先权高的编码器出现上述异常后，选择下一个优先权电机编码器，而当优先权高的电机编码器恢复正常后，自动切回到最高优先权电机编码器。

5.根据权利要求4所述的免维护高精度切割测长方法，其特征在于，所述步骤2)中，对流线PLC收集的编码器数据进行处理，转换为铸坯的长度，计算好的铸坯长度通过以太网送到切割机PLC，切割机PLC根据流线PLC的铸坯长度数据进行板坯的测长。

6.根据权利要求5所述的免维护高精度切割测长方法，其特征在于，编码器数值转化为连铸坯长度的计算公式如下：

A：连铸坯的计算长度；

B：上个PLC扫描周期储存的连铸坯计算长度；

C：一个扫描周期内得到的脉冲数；

D：驱动辊直径；

i：减速机的传动比。

7.根据权利要求6所述的免维护高精度切割测长方法，其特征在于，流线PLC来的连铸坯长度需要经过处理变为每一块的切割板坯长度，具体的处理公式如下：

E＝F+G；

其中：

E：待切板坯长度；

F：上次扫描周期储存的板坯；

G：一个扫描周期内的连铸坯长度的变化量；

每当上一块板坯切割完成瞬间，记住当时的切割机大车位置值，作为下一块板坯的长度的起始值,即上式F的起始值,并开始这一轮板坯长度的测量，当达到设定长度后，开始切割，测量结束,直到切割完毕，开始下一轮的测量,周而复始。