CN110280599A - 一种基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢卷纵剪流程质量控制技术领域，公开了一种基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统及方法，所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统包括：纵剪数据采集模块、中央控制模块、数据对比模块、纵剪调整模块、厚度控制模块、张力控制模块、质量评估模块、云服务模块、显示模块。本发明通过厚度控制模块可以提高带钢整体厚度控制精度，消除钢卷的塔形、塌卷等产品质量问题；同时，通过张力控制模块在单位穿带张力计算公式中，关联了钢卷材料屈服强度、带钢层间最大静摩擦系数、卷筒设备能力、设备状态、带钢截面积5个因素，快速给出较佳的卷取张力控制值，减少心形卷、塌卷、或松卷缺陷的发生。

Description

一种基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统及方法

技术领域

本发明属于钢卷纵剪流程质量控制技术领域，尤其涉及一种基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统及方法。

背景技术

钢卷，又称卷钢。钢材热压、冷压成型为卷状。为了方便储存和运输，方便进行各种加工(例如加工成为钢板、钢带等)。成型卷主要是热轧卷和冷轧卷。热轧卷是在钢坯再结晶前的加工产品。冷轧卷是热轧卷的后续加工。钢卷一般重量是15－30T左右。由于钢材纵剪加工越做越精细，而顾客对于纵剪成品的质量要求越来越高，尤其是汽车配件行业的上顾客，针对其剪切产品的质量要求也有较高的要求；然而，现有钢卷厚度控制精度差；同时，卷取张力控制不好，产生心形卷、塌卷、或松卷缺陷，影响成材率，尤其是心形卷缺陷，严重时由于不满足下工序上卷要求，甚至造成整卷报废。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有钢卷厚度控制精度差；同时，卷取张力控制不好，产生心形卷、塌卷、或松卷缺陷，影响成材率，尤其是心形卷缺陷，严重时由于不满足下工序上卷要求，甚至造成整卷报废。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统及方法。

本发明是这样实现的，一种基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统包括：

纵剪数据采集模块、中央控制模块、数据对比模块、纵剪调整模块、厚度控制模块、张力控制模块、质量评估模块、云服务模块、显示模块；

纵剪数据采集模块，与中央控制模块连接，用于通过钢卷纵剪数据采集器采集钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据；

中央控制模块，与纵剪数据采集模块、数据对比模块、纵剪调整模块、厚度控制模块、张力控制模块、质量评估模块、云服务模块、显示模块连接，用于通过PLC控制器控制各个模块正常工作；

数据对比模块，与中央控制模块连接，用于通过数据对比程序将采集的钢卷纵剪数据与标准数据进行对比；

纵剪调整模块，与中央控制模块连接，用于通过纵剪控制器控制调节纵剪参数；

厚度控制模块，与中央控制模块连接，用于通过厚度控制器控制钢卷厚度操作；

张力控制模块，与中央控制模块连接，用于通过张力控制器控制钢卷张力操作；

质量评估模块，与中央控制模块连接，用于通过评估程序根据采集数据及对比结果评估钢卷纵剪质量；

云服务模块，与中央控制模块连接，用于通过云服务器对采集的钢卷纵剪数据进行云处理；

显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示采集的钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据及对比结果、评估结果。

一种基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过纵剪数据采集模块利用钢卷纵剪数据采集器采集钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据；

步骤二，中央控制模块通过数据对比模块利用数据对比程序将采集的钢卷纵剪数据与标准数据进行对比；通过纵剪调整模块利用纵剪控制器控制调节纵剪参数；

步骤三，通过厚度控制模块利用厚度控制器控制钢卷厚度操作；通过张力控制模块利用张力控制器控制钢卷张力操作；

步骤四，通过质量评估模块利用评估程序根据采集数据及对比结果评估钢卷纵剪质量；

步骤五，通过云服务模块利用云服务器对采集的钢卷纵剪数据进行云处理；

步骤六，通过显示模块利用显示器显示采集的钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据及对比结果、评估结果。

进一步，所述厚度控制模块控制方法如下：

(1)通过厚度控制器获取精轧二级模型中进行带钢卷取设定的目标卷取温度，设定厚度，以及带钢卷取过程中对带钢进行检测获得的带钢的实际厚度和实际速度；

(2)根据所述实际速度，建立所述实际速度、夹送辊的第一速度、芯轴的第二速度与带钢张力之间的第一影响关系，其中所述第一速度与所述第二速度为需要进行优化的参数；

(3)根据所述设定厚度、所述实际厚度、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，建立带钢张力与厚度偏差的第二影响关系，其中所述厚度偏差为所述设定厚度与所述实际厚度之间的偏差；

(4)为所述第一影响关系与所述第二影响关系设置约束条件，获得所述第一速度与所述第二速度的优化值，以将优化后的所述第一速度与所述第二速度用于带钢卷取生产。

进一步，所述根据所述实际速度，建立所述实际速度、夹送辊的第一速度、芯轴的第二速度与带钢张力之间的第一影响关系，包括：

根据所述实际速度与所述第一速度，获得所述夹送辊对应的实际速度-带钢张力关系；

根据所述实际速度与所述第二速度，获得所述芯轴对应的实际速度-带钢张力关系；

根据所述夹送辊、所述芯轴分别对应的实际速度-带钢张力关系，获得所述第一影响关系。

进一步，所述第一影响关系为：

其中，TP为夹送辊提供给带钢的带钢张力，KP为夹送辊速度影响系数，VP为第一速度，VS为实际速度，TM为芯轴提供给带钢的带钢张力，KM为芯轴速度影响系数，VM为芯轴第二速度。

进一步，所述根据所述设定厚度、所述实际厚度、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，建立带钢张力与厚度偏差的第二影响关系，包括：

根据所述设定厚度以及所述实际厚度，获得厚度偏差；

根据所述厚度偏差、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，获得所述第二影响关系。

进一步，所述第二影响关系为：

其中，ΔH为厚度偏差，Hi为实际厚度，α为夹送辊张力影响系数，β为芯轴张力影响系数，γ为带钢卷取温度影响系数，CT为目标卷取温度，TP为夹送辊提供给带钢的带钢张力，TM为芯轴提供给带钢的带钢张力。

进一步，所述张力控制模块控制方法如下：

1)通过张力控制器根据带钢的屈服强度、最大静摩擦系数、横截面积、卷取机能力和状态确定硬芯张力倍数；

2)根据卷筒直径和钢卷外径，确定设定张力起始点的规定卷径；

3)根据所述硬芯张力倍数及设定张力起始点规定卷径控制卷取张力。

进一步，所述步骤1)中，所述带钢屈服强度[360,430]MPa，厚[0.17,0.6]mm，宽[650,1080]mm，外径[550,2000]mm；

上述方案中，所述硬芯张力倍数K＝T/t (1)；

其中单位设定张力t根据品种、规格，在生产调试时确定；单位穿带张力T根据公式(2)计算：

T＝k₀k₁k₂μ₀σ_s (2)；

公式(2)中，所述设备能力系数k₀取值区间[0.5,0.55]，所述设备状态系数k₁取值区间[0.94,1]，所述横截面系数k₂取值区间[0.7,1.1]，对应带钢厚度h(mm)*宽度b(mm)范围[110,650]；

即根据公式(3)计算k₂：

k₂＝1.1-0.4*(h*b-110)/540 (3)；

μ₀为钢卷层间的最大静摩擦系数、σ_S为带钢材料的屈服强度。

进一步，所述步骤2)中，根据公式(4)计算设定张力起始点规定卷径D_t；

根据公式(5)计算钢卷外径；

公式(5)中W为所述钢卷的卷重，ρ为所述钢卷材料密度，b为所述带钢宽度，D_reel为所述卷筒直径。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过厚度控制模块获得的第一速度和第二速度为卷取当前带钢时的夹送辊和芯轴运行速度的最优调整方案，将该第一速度和第二速度以将优化后的所述第一速度与所述第二速度用于带钢卷取生产，可以显著改善热轧卷取过程中存在的带钢厚度拉薄的问题，从而提高带钢整体厚度控制精度，同时消除钢卷的塔形、塌卷等产品质量问题；同时，通过张力控制模块在单位穿带张力计算公式中，关联了钢卷材料屈服强度、带钢层间最大静摩擦系数、卷筒设备能力、设备状态、带钢截面积5个因素，更加适合于在产品品种规格切换、表面摩擦系数变化，或卷筒设备劣化时，快速给出较佳的卷取张力控制值，减少心形卷、塌卷、或松卷缺陷的发生。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统结构框图。

图2中：1、纵剪数据采集模块；2、中央控制模块；3、数据对比模块；4、纵剪调整模块；5、厚度控制模块；6、张力控制模块；7、质量评估模块；8、云服务模块；9、显示模块。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1所示，本发明提供的基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制方法包括以下步骤：

步骤S101，通过纵剪数据采集模块利用钢卷纵剪数据采集器采集钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据；

步骤S102，中央控制模块通过数据对比模块利用数据对比程序将采集的钢卷纵剪数据与标准数据进行对比；通过纵剪调整模块利用纵剪控制器控制调节纵剪参数；

步骤S103，通过厚度控制模块利用厚度控制器控制钢卷厚度操作；通过张力控制模块利用张力控制器控制钢卷张力操作；

步骤S104，通过质量评估模块利用评估程序根据采集数据及对比结果评估钢卷纵剪质量；

步骤S105，通过云服务模块利用云服务器对采集的钢卷纵剪数据进行云处理；

步骤S106，通过显示模块利用显示器显示采集的钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据及对比结果、评估结果。

如图2所示，本发明实施例提供的基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统包括：纵剪数据采集模块1、中央控制模块2、数据对比模块3、纵剪调整模块4、厚度控制模块5、张力控制模块6、质量评估模块7、云服务模块8、显示模块9。

纵剪数据采集模块1，与中央控制模块2连接，用于通过钢卷纵剪数据采集器采集钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据；

中央控制模块2，与纵剪数据采集模块1、数据对比模块3、纵剪调整模块4、厚度控制模块5、张力控制模块6、质量评估模块7、云服务模块8、显示模块9连接，用于通过PLC控制器控制各个模块正常工作；

数据对比模块3，与中央控制模块2连接，用于通过数据对比程序将采集的钢卷纵剪数据与标准数据进行对比；

纵剪调整模块4，与中央控制模块2连接，用于通过纵剪控制器控制调节纵剪参数；

厚度控制模块5，与中央控制模块2连接，用于通过厚度控制器控制钢卷厚度操作；

张力控制模块6，与中央控制模块2连接，用于通过张力控制器控制钢卷张力操作；

质量评估模块7，与中央控制模块2连接，用于通过评估程序根据采集数据及对比结果评估钢卷纵剪质量；

云服务模块8，与中央控制模块2连接，用于通过云服务器对采集的钢卷纵剪数据进行云处理；

显示模块9，与中央控制模块2连接，用于通过显示器显示采集的钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据及对比结果、评估结果。

本发明提供的厚度控制模块5控制方法如下：

(1)通过厚度控制器获取精轧二级模型中进行带钢卷取设定的目标卷取温度，设定厚度，以及带钢卷取过程中对带钢进行检测获得的带钢的实际厚度和实际速度；

(2)根据所述实际速度，建立所述实际速度、夹送辊的第一速度、芯轴的第二速度与带钢张力之间的第一影响关系，其中所述第一速度与所述第二速度为需要进行优化的参数；

(3)根据所述设定厚度、所述实际厚度、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，建立带钢张力与厚度偏差的第二影响关系，其中所述厚度偏差为所述设定厚度与所述实际厚度之间的偏差；

(4)为所述第一影响关系与所述第二影响关系设置约束条件，获得所述第一速度与所述第二速度的优化值，以将优化后的所述第一速度与所述第二速度用于带钢卷取生产。

本发明提供的根据所述实际速度，建立所述实际速度、夹送辊的第一速度、芯轴的第二速度与带钢张力之间的第一影响关系，包括：

根据所述实际速度与所述第一速度，获得所述夹送辊对应的实际速度-带钢张力关系；

根据所述实际速度与所述第二速度，获得所述芯轴对应的实际速度-带钢张力关系；

根据所述夹送辊、所述芯轴分别对应的实际速度-带钢张力关系，获得所述第一影响关系。

本发明提供的第一影响关系为：

其中，TP为夹送辊提供给带钢的带钢张力，KP为夹送辊速度影响系数，VP为第一速度，VS为实际速度，TM为芯轴提供给带钢的带钢张力，KM为芯轴速度影响系数，VM为芯轴第二速度。

本发明提供的根据所述设定厚度、所述实际厚度、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，建立带钢张力与厚度偏差的第二影响关系，包括：

根据所述设定厚度以及所述实际厚度，获得厚度偏差；

根据所述厚度偏差、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，获得所述第二影响关系。

本发明提供的第二影响关系为：

其中，ΔH为厚度偏差，Hi为实际厚度，α为夹送辊张力影响系数，β为芯轴张力影响系数，γ为带钢卷取温度影响系数，CT为目标卷取温度，TP为夹送辊提供给带钢的带钢张力，TM为芯轴提供给带钢的带钢张力。

本发明提供的张力控制模块6控制方法如下：

1)通过张力控制器根据带钢的屈服强度、最大静摩擦系数、横截面积、卷取机能力和状态确定硬芯张力倍数；

2)根据卷筒直径和钢卷外径，确定设定张力起始点的规定卷径；

3)根据所述硬芯张力倍数及设定张力起始点规定卷径控制卷取张力。

本发明提供的步骤1)中，所述带钢屈服强度[360,430]MPa，厚[0.17,0.6]mm，宽[650,1080]mm，外径[550,2000]mm；

上述方案中，所述硬芯张力倍数K＝T/t (1)；

其中单位设定张力t根据品种、规格，在生产调试时确定；单位穿带张力T根据公式(2)计算：

T＝k₀k₁k₂μ₀σ_s (2)；

公式(2)中，所述设备能力系数k₀取值区间[0.5,0.55]，所述设备状态系数k₁取值区间[0.94,1]，所述横截面系数k₂取值区间[0.7,1.1]，对应带钢厚度h(mm)*宽度b(mm)范围[110,650]；

即根据公式(3)计算k₂：

k₂＝1.1-0.4*(h*b-110)/540 (3)；

μ₀为钢卷层间的最大静摩擦系数、σ_S为带钢材料的屈服强度。

本发明提供的步骤2)中，根据公式(4)计算设定张力起始点规定卷径D_t；

根据公式(5)计算钢卷外径；

公式(5)中W为所述钢卷的卷重，ρ为所述钢卷材料密度，b为所述带钢宽度，D_reel为所述卷筒直径。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统包括：

纵剪数据采集模块、中央控制模块、数据对比模块、纵剪调整模块、厚度控制模块、张力控制模块、质量评估模块、云服务模块、显示模块；

纵剪数据采集模块，与中央控制模块连接，用于通过钢卷纵剪数据采集器采集钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据；

中央控制模块，与纵剪数据采集模块、数据对比模块、纵剪调整模块、厚度控制模块、张力控制模块、质量评估模块、云服务模块、显示模块连接，用于通过PLC控制器控制各个模块正常工作；

数据对比模块，与中央控制模块连接，用于通过数据对比程序将采集的钢卷纵剪数据与标准数据进行对比；

纵剪调整模块，与中央控制模块连接，用于通过纵剪控制器控制调节纵剪参数；

厚度控制模块，与中央控制模块连接，用于通过厚度控制器控制钢卷厚度操作；

张力控制模块，与中央控制模块连接，用于通过张力控制器控制钢卷张力操作；

质量评估模块，与中央控制模块连接，用于通过评估程序根据采集数据及对比结果评估钢卷纵剪质量；

云服务模块，与中央控制模块连接，用于通过云服务器对采集的钢卷纵剪数据进行云处理；

显示模块，与中央控制模块连接，用于通过显示器显示采集的钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据及对比结果、评估结果。

2.一种如权利要求1所述的基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制方法，其特征在于，所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过纵剪数据采集模块利用钢卷纵剪数据采集器采集钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据；

步骤二，中央控制模块通过数据对比模块利用数据对比程序将采集的钢卷纵剪数据与标准数据进行对比；通过纵剪调整模块利用纵剪控制器控制调节纵剪参数；

步骤三，通过厚度控制模块利用厚度控制器控制钢卷厚度操作；通过张力控制模块利用张力控制器控制钢卷张力操作；

步骤四，通过质量评估模块利用评估程序根据采集数据及对比结果评估钢卷纵剪质量；

步骤五，通过云服务模块利用云服务器对采集的钢卷纵剪数据进行云处理；

步骤六，通过显示模块利用显示器显示采集的钢卷纵剪厚度、宽度、纵剪条数、纵剪速度数据及对比结果、评估结果。

3.如权利要求1所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述厚度控制模块控制方法如下：

(1)通过厚度控制器获取精轧二级模型中进行带钢卷取设定的目标卷取温度，设定厚度，以及带钢卷取过程中对带钢进行检测获得的带钢的实际厚度和实际速度；

(2)根据所述实际速度，建立所述实际速度、夹送辊的第一速度、芯轴的第二速度与带钢张力之间的第一影响关系，其中所述第一速度与所述第二速度为需要进行优化的参数；

(3)根据所述设定厚度、所述实际厚度、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，建立带钢张力与厚度偏差的第二影响关系，其中所述厚度偏差为所述设定厚度与所述实际厚度之间的偏差；

(4)为所述第一影响关系与所述第二影响关系设置约束条件，获得所述第一速度与所述第二速度的优化值，以将优化后的所述第一速度与所述第二速度用于带钢卷取生产。

4.如权利要求3所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述根据所述实际速度，建立所述实际速度、夹送辊的第一速度、芯轴的第二速度与带钢张力之间的第一影响关系，包括：

根据所述实际速度与所述第一速度，获得所述夹送辊对应的实际速度-带钢张力关系；

根据所述实际速度与所述第二速度，获得所述芯轴对应的实际速度-带钢张力关系；

根据所述夹送辊、所述芯轴分别对应的实际速度-带钢张力关系，获得所述第一影响关系。

5.如权利要求4所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述第一影响关系为：

其中，TP为夹送辊提供给带钢的带钢张力，KP为夹送辊速度影响系数，VP为第一速度，VS为实际速度，TM为芯轴提供给带钢的带钢张力，KM为芯轴速度影响系数，VM为芯轴第二速度。

6.如权利要求4所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述根据所述设定厚度、所述实际厚度、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，建立带钢张力与厚度偏差的第二影响关系，包括：

根据所述设定厚度以及所述实际厚度，获得厚度偏差；

根据所述厚度偏差、所述目标卷取温度以及所述第一影响关系，获得所述第二影响关系。

7.如权利要求6所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述第二影响关系为：

其中，ΔH为厚度偏差，Hi为实际厚度，α为夹送辊张力影响系数，β为芯轴张力影响系数，γ为带钢卷取温度影响系数，CT为目标卷取温度，TP为夹送辊提供给带钢的带钢张力，TM为芯轴提供给带钢的带钢张力。

8.如权利要求1所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述张力控制模块控制方法如下：

1)通过张力控制器根据带钢的屈服强度、最大静摩擦系数、横截面积、卷取机能力和状态确定硬芯张力倍数；

2)根据卷筒直径和钢卷外径，确定设定张力起始点的规定卷径；

3)根据所述硬芯张力倍数及设定张力起始点规定卷径控制卷取张力。

9.如权利要求8所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述步骤1)中，所述带钢屈服强度[360,430]MPa，厚[0.17,0.6]mm，宽[650,1080]mm，外径[550,2000]mm；

上述方案中，所述硬芯张力倍数K＝T/t (1)；

其中单位设定张力t根据品种、规格，在生产调试时确定；单位穿带张力T根据公式(2)计算：

T＝k₀k₁k₂μ₀σ_s (2)；

公式(2)中，所述设备能力系数k₀取值区间[0.5,0.55]，所述设备状态系数k₁取值区间[0.94,1]，所述横截面系数k₂取值区间[0.7,1.1]，对应带钢厚度h(mm)*宽度b(mm)范围[110,650]；

即根据公式(3)计算k₂：

k₂＝1.1-0.4*(h*b-110)/540 (3)；

μ₀为钢卷层间的最大静摩擦系数、σ_S为带钢材料的屈服强度。

10.如权利要求8所述基于云服务的钢卷纵剪流程质量控制系统，其特征在于，所述步骤2)中，根据公式(4)计算设定张力起始点规定卷径D_t；

根据公式(5)计算钢卷外径；

公式(5)中W为所述钢卷的卷重，ρ为所述钢卷材料密度，b为所述带钢宽度，D_reel为所述卷筒直径。