CN110404971A - 一种基于物联网的钢卷包装辅助控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于钢卷包装辅助控制技术领域，公开了一种基于物联网的钢卷包装辅助控制系统及方法，所述基于物联网的钢卷包装辅助控制系统包括：包装参数输入模块、转速检测模块、主控模块、物联通信模块、松紧度调整模块、剪切模块、打捆控制模块、重量核查模块、显示模块。本发明通过打捆控制模块有效解决了钢卷根据厚度变化及时打捆一道与两道问题，避免了漏打两道捆带造成钢卷在罩式退火炉捆带断裂后滑落产生安全事故隐患；同时，通过重量核查模块可及时发现称重计量错误，避免发生计量异议，减少了异议赔付金额，避免了计量异议情况的发生，提高了企业技术水平，维护了企业形象。

Description

一种基于物联网的钢卷包装辅助控制系统及方法

技术领域

本发明属于钢卷包装辅助控制技术领域，尤其涉及一种基于物联网的钢卷包装辅助控制系统及方法。

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。我国热轧生产产能不断扩充，已经有几十条热轧生产线，还有一些项目即将开建或者投产。然而，现有钢卷卷取到打捆机无法跟踪，生产计划安排钢卷厚度跳跃；不能实现根据钢带厚度及时自动调整打捆带道次，人工调整极容易产生厚规格漏打两道捆，漏打钢卷存在极大安全隐患；同时，钢卷称重读数不准确，甚至偏差超过数吨，而且该情况不易发觉。

综上所述，现有技术存在的问题是：现有钢卷卷取到打捆机无法跟踪，生产计划安排钢卷厚度跳跃；不能实现根据钢带厚度及时自动调整打捆带道次，人工调整极容易产生厚规格漏打两道捆，漏打钢卷存在极大安全隐患；同时，钢卷称重读数不准确，甚至偏差超过数吨，而且该情况不易发觉。

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物联网的钢卷包装辅助控制系统及方法。

本发明是这样实现的，一种基于物联网的钢卷包装辅助控制系统包括：

包装参数输入模块、转速检测模块、主控模块、物联通信模块、松紧度调整模块、剪切模块、打捆控制模块、重量核查模块、显示模块；

包装参数输入模块，与主控模块连接，用于通过输入按键输入钢卷包装参数；

转速检测模块，与主控模块连接，用于通过速度传感器采集钢卷包装缠绕转速数据；

主控模块，与包装参数输入模块、转速检测模块、物联通信模块、松紧度调整模块、剪切模块、打捆控制模块、重量核查模块、显示模块连接，用于通过PLC控制器控制各个模块正常工作；

物联通信模块，与主控模块连接，用于通过网络接口接入物联网进行物联通信；

松紧度调整模块，与主控模块连接，用于通过调整器调整钢卷包装缠绕松紧度数据；

剪切模块，与主控模块连接，用于通过剪切刀片对钢卷包装缠绕带进行剪切操作；

打捆控制模块，与主控模块连接，用于对钢卷打捆带道次变化控制操作；

重量核查模块，与主控模块连接，用于对钢卷重量进行核查；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示输入的钢卷包装参数、采集的钢卷包装缠绕转速、缠绕松紧度数据。

一种基于物联网的钢卷包装辅助控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过包装参数输入模块利用输入按键输入钢卷包装参数；通过转速检测模块利用速度传感器采集钢卷包装缠绕转速数据；

步骤二，主控模块通过物联通信模块利用网络接口接入物联网进行物联通信；

步骤三，通过松紧度调整模块利用调整器调整钢卷包装缠绕松紧度数据；

步骤四，通过剪切模块利用剪切刀片对钢卷包装缠绕带进行剪切操作；通过打捆控制模块对钢卷打捆带道次变化控制操作；

步骤五，通过重量核查模块对钢卷重量进行核查；

步骤六，通过显示模块利用显示器显示输入的钢卷包装参数、采集的钢卷包装缠绕转速、缠绕松紧度数据。

进一步，所述打捆控制模块控制方法如下：

(1)通过打捆控制器根据打捆带一道的钢卷出现断裂的厚度规格，确定捆带打一道或两道的厚度范围，设定捆带道次变化厚度值H；

(2)当打捆机处至卷取机处钢卷厚度从厚变薄时打捆机延时，并从打捆带两道变为打捆带一道；当打捆机处至卷取机处钢卷厚度从薄变厚时打捆机延时，并从打捆带一道变为打捆带两道；

(3)捆带道次延时时间根据轧机出口钢卷每卷正常打捆带完成时间T₁进行确定，并附加延时时间T₂，卷取机处至打捆机处存在N个卷位，打捆道次变化延时时间＝T₁×N+T₂；

(4)在轧机停机时，当轧机速度＞0，打捆机处至卷取机处步进梁上钢卷厚度小于卷取机处钢卷厚度，且卷取机处钢卷厚度≥H时，捆带道次延时时间变为T₁×N+T₂；当轧机速度＝0，打捆机处至卷取机处步进梁上钢卷厚度小于卷取机处钢卷厚度，且卷取机处钢卷厚度≥H时，捆带道次延时时间变为T₁×N+T₂+T₃，其中T₃为轧机停机时间；轧机停机时间从轧机速度＝0至轧机速度＞0起计算。

进一步，所述重量核查模块核查方法如下：

1)利用热轧线精轧机出口现有的多功能测宽和单点测厚仪表，对当前通过该仪表检测点的带钢进行实时宽度L和厚度H的测量；

2)采集精轧末机架F7工作辊的实时线速度V，被视为带钢通过仪表检测点时的实时线速度；

3)设定钢卷的平均密度ρ＝7.8，钢种密度系数k，初始值为1；根据以下公式来估算的钢卷重量：

其中t₀为带钢头部到达检测点时间，t₁为带钢尾部离开检测点时间，设定测宽仪检测实时宽度大于50mm时为带钢头部到达检测点时间点，检测宽度小于50mm时为带钢尾部离开检测点时间点；

4)热轧生产线生产钢种类目较多，其密度也存在一定差异，为了精确估算钢卷重量，需要确定密度系数k的值；将所有钢种进行编号，编号与钢种一一对应，二级系统将钢种号传输到一级PLC系统中；当生产线正在生产某编号钢种时，且钢卷秤处于标准正常状态，将以上估算值W与实际称重值W₀进行比较，获取每个钢种的密度系数K＝W₀/W_t的具体值，记录并确定所有k系数，W值以k系数修正从而得到精确估算重量值；将估算重量值W与钢卷运输线的托盘小车跟踪信号捆绑传输至称重位置，与自动称重的记录值W₀进行差值比较，取偏差绝对值Δ＝|W-W₀|；

5)当偏差Δ大于200kg时，就可能存在异常；

6)在钢卷称重前，有剪切取样的可能，发生重量损失，考虑此因素；

7)轧机轧制带钢可能存在轧破烂尾等，仪表扫描时可能不准确，考虑此因素；

8)以上两种情况一般不会连续5卷出现，设定当连续5卷出现重量估算值与实际称重值偏差大于200kg时，系统输出报警。

本发明的优点及积极效果为：本发明通过打捆控制模块根据设定好的道次变化厚度值H及钢卷卷厚变化时改变打捆道次，由于打捆道次改变，因而打捆机延迟时间也需要确定；本方法分别设计了轧机不停和轧机停机情况下的打捆机打捆道次和延时时间，有效解决了钢卷根据厚度变化及时打捆一道与两道问题，避免了漏打两道捆带造成钢卷在罩式退火炉捆带断裂后滑落产生安全事故隐患；同时，通过重量核查模块首先精确估算出钢卷的理论重量，钢卷称重后，将钢卷重量与估算重量进行比较，偏差超过设定范围时，系统发出报警，提示维护人员进行检查处理，能够及时准确的发现称重计量错误，如果称重设备出现异常，一般生产5卷即可有报警输出，此时计量有错误的钢卷仍在运输线上，方便处理，使用本发明，可及时发现称重计量错误，避免发生计量异议，减少了异议赔付金额，避免了计量异议情况的发生，提高了企业技术水平，维护了企业形象。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于物联网的钢卷包装辅助控制方法流程图。

图2是本发明实施例提供的基于物联网的钢卷包装辅助控制系统结构框图。

图2中：1、包装参数输入模块；2、转速检测模块；3、主控模块；4、物联通信模块；5、松紧度调整模块；6、剪切模块；7、打捆控制模块；8、重量核查模块；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，本发明提供的基于物联网的钢卷包装辅助控制方法包括以下步骤：

步骤S101，通过包装参数输入模块利用输入按键输入钢卷包装参数；通过转速检测模块利用速度传感器采集钢卷包装缠绕转速数据；

步骤S102，主控模块通过物联通信模块利用网络接口接入物联网进行物联通信；

步骤S103，通过松紧度调整模块利用调整器调整钢卷包装缠绕松紧度数据；

步骤S104，通过剪切模块利用剪切刀片对钢卷包装缠绕带进行剪切操作；通过打捆控制模块对钢卷打捆带道次变化控制操作；

步骤S105，通过重量核查模块对钢卷重量进行核查；

步骤S106，通过显示模块利用显示器显示输入的钢卷包装参数、采集的钢卷包装缠绕转速、缠绕松紧度数据。

如图2所示，本发明实施例提供的基于物联网的钢卷包装辅助控制系统包括：包装参数输入模块1、转速检测模块2、主控模块3、物联通信模块4、松紧度调整模块5、剪切模块6、打捆控制模块7、重量核查模块8、显示模块9。

包装参数输入模块1，与主控模块3连接，用于通过输入按键输入钢卷包装参数；

转速检测模块2，与主控模块3连接，用于通过速度传感器采集钢卷包装缠绕转速数据；

主控模块3，与包装参数输入模块1、转速检测模块2、物联通信模块4、松紧度调整模块5、剪切模块6、打捆控制模块7、重量核查模块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；

物联通信模块4，与主控模块3连接，用于通过网络接口接入物联网进行物联通信；

松紧度调整模块5，与主控模块3连接，用于通过调整器调整钢卷包装缠绕松紧度数据；

剪切模块6，与主控模块3连接，用于通过剪切刀片对钢卷包装缠绕带进行剪切操作；

打捆控制模块7，与主控模块3连接，用于对钢卷打捆带道次变化控制操作；

重量核查模块8，与主控模块3连接，用于对钢卷重量进行核查；

显示模块9，与主控模块3连接，用于通过显示器显示输入的钢卷包装参数、采集的钢卷包装缠绕转速、缠绕松紧度数据。

本发明提供的打捆控制模块7控制方法如下：

(1)通过打捆控制器根据打捆带一道的钢卷出现断裂的厚度规格，确定捆带打一道或两道的厚度范围，设定捆带道次变化厚度值H；

(2)当打捆机处至卷取机处钢卷厚度从厚变薄时打捆机延时，并从打捆带两道变为打捆带一道；当打捆机处至卷取机处钢卷厚度从薄变厚时打捆机延时，并从打捆带一道变为打捆带两道；

(3)捆带道次延时时间根据轧机出口钢卷每卷正常打捆带完成时间T₁进行确定，并附加延时时间T₂，卷取机处至打捆机处存在N个卷位，打捆道次变化延时时间＝T₁×N+T₂；

(4)在轧机停机时，当轧机速度＞0，打捆机处至卷取机处步进梁上钢卷厚度小于卷取机处钢卷厚度，且卷取机处钢卷厚度≥H时，捆带道次延时时间变为T₁×N+T₂；当轧机速度＝0，打捆机处至卷取机处步进梁上钢卷厚度小于卷取机处钢卷厚度，且卷取机处钢卷厚度≥H时，捆带道次延时时间变为T₁×N+T₂+T₃，其中T₃为轧机停机时间；轧机停机时间从轧机速度＝0至轧机速度＞0起计算。

本发明提供的重量核查模块8核查方法如下：

1)利用热轧线精轧机出口现有的多功能测宽和单点测厚仪表，对当前通过该仪表检测点的带钢进行实时宽度L和厚度H的测量；

2)采集精轧末机架F7工作辊的实时线速度V，被视为带钢通过仪表检测点时的实时线速度；

3)设定钢卷的平均密度ρ＝7.8，钢种密度系数k，初始值为1；根据以下公式来估算的钢卷重量：

其中t₀为带钢头部到达检测点时间，t₁为带钢尾部离开检测点时间，设定测宽仪检测实时宽度大于50mm时为带钢头部到达检测点时间点，检测宽度小于50mm时为带钢尾部离开检测点时间点；

4)热轧生产线生产钢种类目较多，其密度也存在一定差异，为了精确估算钢卷重量，需要确定密度系数k的值；将所有钢种进行编号，编号与钢种一一对应，二级系统将钢种号传输到一级PLC系统中；当生产线正在生产某编号钢种时，且钢卷秤处于标准正常状态，将以上估算值W与实际称重值W₀进行比较，获取每个钢种的密度系数K＝W₀/W_t的具体值，记录并确定所有k系数，W值以k系数修正从而得到精确估算重量值；将估算重量值W与钢卷运输线的托盘小车跟踪信号捆绑传输至称重位置，与自动称重的记录值W₀进行差值比较，取偏差绝对值Δ＝|W-W₀|；

5)当偏差Δ大于200kg时，就可能存在异常；

6)在钢卷称重前，有剪切取样的可能，发生重量损失，考虑此因素；

7)轧机轧制带钢可能存在轧破烂尾等，仪表扫描时可能不准确，考虑此因素；

8)以上两种情况一般不会连续5卷出现，设定当连续5卷出现重量估算值与实际称重值偏差大于200kg时，系统输出报警。

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 (4)

1.一种基于物联网的钢卷包装辅助控制系统，其特征在于，所述基于物联网的钢卷包装辅助控制系统包括：

包装参数输入模块、转速检测模块、主控模块、物联通信模块、松紧度调整模块、剪切模块、打捆控制模块、重量核查模块、显示模块；

包装参数输入模块，与主控模块连接，用于通过输入按键输入钢卷包装参数；

转速检测模块，与主控模块连接，用于通过速度传感器采集钢卷包装缠绕转速数据；

主控模块，与包装参数输入模块、转速检测模块、物联通信模块、松紧度调整模块、剪切模块、打捆控制模块、重量核查模块、显示模块连接，用于通过PLC控制器控制各个模块正常工作；

物联通信模块，与主控模块连接，用于通过网络接口接入物联网进行物联通信；

松紧度调整模块，与主控模块连接，用于通过调整器调整钢卷包装缠绕松紧度数据；

剪切模块，与主控模块连接，用于通过剪切刀片对钢卷包装缠绕带进行剪切操作；

打捆控制模块，与主控模块连接，用于对钢卷打捆带道次变化控制操作；

重量核查模块，与主控模块连接，用于对钢卷重量进行核查；

显示模块，与主控模块连接，用于通过显示器显示输入的钢卷包装参数、采集的钢卷包装缠绕转速、缠绕松紧度数据。

2.一种如权利要求1所述的基于物联网的钢卷包装辅助控制方法，其特征在于，所述基于物联网的钢卷包装辅助控制方法包括以下步骤：

步骤一，通过包装参数输入模块利用输入按键输入钢卷包装参数；通过转速检测模块利用速度传感器采集钢卷包装缠绕转速数据；

步骤二，主控模块通过物联通信模块利用网络接口接入物联网进行物联通信；

步骤三，通过松紧度调整模块利用调整器调整钢卷包装缠绕松紧度数据；

步骤四，通过剪切模块利用剪切刀片对钢卷包装缠绕带进行剪切操作；通过打捆控制模块对钢卷打捆带道次变化控制操作；

步骤五，通过重量核查模块对钢卷重量进行核查；

步骤六，通过显示模块利用显示器显示输入的钢卷包装参数、采集的钢卷包装缠绕转速、缠绕松紧度数据。

3.如权利要求1所述基于物联网的钢卷包装辅助控制系统，其特征在于，所述打捆控制模块控制方法如下：

(1)通过打捆控制器根据打捆带一道的钢卷出现断裂的厚度规格，确定捆带打一道或两道的厚度范围，设定捆带道次变化厚度值H；

(2)当打捆机处至卷取机处钢卷厚度从厚变薄时打捆机延时，并从打捆带两道变为打捆带一道；当打捆机处至卷取机处钢卷厚度从薄变厚时打捆机延时，并从打捆带一道变为打捆带两道；

(3)捆带道次延时时间根据轧机出口钢卷每卷正常打捆带完成时间T₁进行确定，并附加延时时间T₂，卷取机处至打捆机处存在N个卷位，打捆道次变化延时时间＝T₁×N+T₂；

(4)在轧机停机时，当轧机速度＞0，打捆机处至卷取机处步进梁上钢卷厚度小于卷取机处钢卷厚度，且卷取机处钢卷厚度≥H时，捆带道次延时时间变为T₁×N+T₂；当轧机速度＝0，打捆机处至卷取机处步进梁上钢卷厚度小于卷取机处钢卷厚度，且卷取机处钢卷厚度≥H时，捆带道次延时时间变为T₁×N+T₂+T₃，其中T₃为轧机停机时间；轧机停机时间从轧机速度＝0至轧机速度＞0起计算。

4.如权利要求1所述基于物联网的钢卷包装辅助控制系统，其特征在于，所述重量核查模块核查方法如下：

1)利用热轧线精轧机出口现有的多功能测宽和单点测厚仪表，对当前通过该仪表检测点的带钢进行实时宽度L和厚度H的测量；

2)采集精轧末机架F7工作辊的实时线速度V，被视为带钢通过仪表检测点时的实时线速度；

3)设定钢卷的平均密度ρ＝7.8，钢种密度系数k，初始值为1；根据以下公式来估算的钢卷重量：

其中t₀为带钢头部到达检测点时间，t₁为带钢尾部离开检测点时间，设定测宽仪检测实时宽度大于50mm时为带钢头部到达检测点时间点，检测宽度小于50mm时为带钢尾部离开检测点时间点；

4)热轧生产线生产钢种类目较多，其密度也存在一定差异，为了精确估算钢卷重量，需要确定密度系数k的值；将所有钢种进行编号，编号与钢种一一对应，二级系统将钢种号传输到一级PLC系统中；当生产线正在生产某编号钢种时，且钢卷秤处于标准正常状态，将以上估算值W与实际称重值W₀进行比较，获取每个钢种的密度系数K＝W₀/W_t的具体值，记录并确定所有k系数，W值以k系数修正从而得到精确估算重量值；将估算重量值W与钢卷运输线的托盘小车跟踪信号捆绑传输至称重位置，与自动称重的记录值W₀进行差值比较，取偏差绝对值Δ＝|W-W₀|；

5)当偏差Δ大于200kg时，就可能存在异常；

6)在钢卷称重前，有剪切取样的可能，发生重量损失，考虑此因素；

7)轧机轧制带钢可能存在轧破烂尾等，仪表扫描时可能不准确，考虑此因素；

8)以上两种情况一般不会连续5卷出现，设定当连续5卷出现重量估算值与实际称重值偏差大于200kg时，系统输出报警。