CN110497248A - 飞剪定尺剪切精度实时检测系统及方法 - Google Patents

飞剪定尺剪切精度实时检测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于冷轧带钢生产领域，其公开了一种飞剪定尺剪切精度实时检测系统及方法，解决传统技术中需要对飞剪剪切的钢板长度进行随机停机抽检带来的容易出现漏检和不利于机组连续生产的问题。本发明设计了一种飞剪定尺剪切精度实时检测仪，通过对剪刃位置、飞剪电机转矩及电流数据以及飞剪测量轮编码器的脉冲数据进行实时检测分析，实时确定飞剪剪切后每一张钢板的定尺剪切精度，当飞剪定尺剪切精度超差时，发出闪光报警信号并控制机组停机复核或者通过分选活门分选到指定垛板台中集中处理。本发明适用于冷轧带钢生产中对飞剪定尺剪切精度的实时准确检测。

Description

飞剪定尺剪切精度实时检测系统及方法
技术领域
本发明属于冷轧带钢生产领域，特别涉及一种飞剪定尺剪切精度实时检测系统及方法。
背景技术
冷轧成品带钢横切机组，主要对冷轧钢卷进行开卷、纵向切边、矫直、采用飞剪设备不停机的对冷轧板材进行定尺横向剪切为1至4m长的钢板，通过涂油防锈处理送入指定垛板台中进行存放。
飞剪设备在剪切过程中，依靠飞剪专用运动控制器，将原料钢卷不停机的定尺剪切为1至4m长的钢板，其剪切定尺精度在1mm范围内，该精度由飞剪专用运动控制器保证，属于飞剪系统控制精度保证值。在实际剪切过程中，飞剪定尺精度受飞剪机械设备状态、机组速度平稳性、冷轧钢卷质量的影响较大。因此会根据生产需求许容量，由质量检测人员判定剪切后的最终成品钢板长度精度是否符合要求。
飞剪定尺精度一直是生产环节的关键质量控制点之一。为预防飞剪定尺剪切长度精度超出生产需求许容量，质量检查人员随机对飞剪剪切钢板长度进行停机抽检，以判断飞剪剪切的该批次钢板是否在生产需求许容量之内。但是抽检的随机性会导致许容量长度超差的钢板出现漏检情况，导致终端用户质量异议问题。另外，过于频繁的人工停机检测方式对机组的连续生产显然不利。
因此，采用一种飞剪定尺剪切精度实时检测方案，对飞剪剪切的每一张钢板长度精度进行不停机连续检测显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种飞剪定尺剪切精度实时检测系统及方法，解决传统技术中需要对飞剪剪切的钢板长度进行随机停机抽检带来的容易出现漏检和不利于机组连续生产的问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：
飞剪定尺剪切精度实时检测系统，包括飞剪定尺剪切精度实时检测仪，所述检测仪包括PLC以及与所述PLC电连接的HMI人机接口，剪刃位置、电机转矩及电流数据接口，光电管脉冲数据接口，垛板台活门控制信号接口，闪光报警控制信号接口，带钢长度脉冲数据接口，机组停机接口和闪光报警器；
所述HMI人机接口用于提供人机交互功能，包括通过HMI输入定尺剪切精度的上、下限值，以及通过HMI上的选择开关提供当检测仪判定飞剪定尺精度超差时对机组停机与不停机两种处理模式供选择；
所述检测仪通过剪刃位置、电机转矩及电流数据接口连接飞剪控制系统，用于实时接收飞剪控制系统发出的剪刃位置、飞剪电机转矩及电流数据，确定准确的飞剪实际咬钢点位置时间；
所述检测仪通过带钢长度脉冲数据接口连接飞剪测量轮的编码器，用于接收飞剪测量轮的编码器的带钢长度脉冲数据；
所述检测仪以飞剪实际咬钢点位置时间为基础，基于接收的带钢长度脉冲数据确定相邻两个实际咬钢点之间的飞剪实际剪切长度；将飞剪实际剪切长度与定尺剪切精度的上、下限值进行比较，判定飞剪实际剪切精度是否超差；
所述检测仪通过光电管脉冲数据接口连接分选活门前的计数光电管，用于通过分选活门前的计数光电管确定需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板；
所述检测仪通过垛板台活门控制信号接口连接垛板台活门，用于当需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板到达计数光电管时，触发垛板台活门控制信号控制垛板台活门摆动，将飞剪实际剪切精度超差的钢板送入指定的垛板台中；
所述检测仪通过机组停机接口连接机组PLC，用于在判定飞剪实际剪切精度超差且选择机组停机处理模式时，向机组PLC发出机组停机控制信号；
所述检测仪通过闪光报警控制信号接口连接闪光报警器，用于在判定飞剪实际剪切精度超差时通过闪光报警器进行报警。
此外，基于上述飞剪定尺剪切精度实时检测系统，本发明还提供了一种飞剪定尺剪切精度实时检测方法，其包括以下步骤：
a.实时接收飞剪控制系统发出的剪刃位置、飞剪电机转矩及电流数据，确定准确的飞剪实际咬钢点位置时间；
b.以飞剪实际咬钢点位置时间为基础，通过接收飞剪测量轮的编码器的带钢长度脉冲数据确定相邻两个实际咬钢点之间的飞剪实际剪切长度；
c.将飞剪实际剪切长度与预设的定尺剪切精度的上、下限值进行比较，判定飞剪实际剪切精度是否超差；
d.若判定飞剪实际剪切精度超差，则进行报警提示，并对飞剪实际剪切精度超差的钢板根据设置的处理模式进行相应处理。
作为进一步优化，步骤a具体包括：
当飞剪剪刃进入剪切区域时，通过实时采集飞剪电机电流及转矩曲线，在飞剪剪刃处于剪切区域内，飞剪电机电流及转矩曲线发生突变的时间点即为飞剪实际咬钢点位置时间；所述间剪切区域为根据飞剪剪刃圆周位置预先划定的飞剪剪刃剪切区域。
作为进一步优化，步骤b具体包括：
通过读取剪刃咬钢时刻检测仪接收的带钢长度脉冲数据并存储,以此点作为飞剪剪切带钢长度测量的起点，当飞剪剪刃离开剪切区后再次进入剪切区时，检测仪检测到飞剪剪刃咬钢时刻所读取的带钢长度脉冲数据为飞剪剪切带钢长度测量的终点，起点与终点之间的长度即为所测量的飞剪实际剪切长度。
作为进一步优化，步骤d中，所述处理模式包括机组停机模式和机组不停机模式，若设置了机组停机模式，则向机组PLC发出机组停机控制信号；若设置了机组不停机模式，则通过分选活门前的计数光电管确定需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板，当需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板到达计数光电管时，触发垛板台活门控制信号控制垛板台活门摆动，将飞剪实际剪切精度超差的钢板送入指定的垛板台中。
本发明的有益效果是：
通过对剪刃位置、飞剪电机转矩及电流数据以及飞剪测量轮编码器的脉冲数据进行实时检测分析，实时确定飞剪剪切后每一张钢板的定尺剪切精度，当飞剪定尺剪切精度超差时，发出闪光报警信号并控制机组停机复核或者通过分选活门分选到指定垛板台中集中处理。因此，本发明的飞剪定尺剪切精度检测效率高，且能做到实时检测，避免出现漏检的情况，此外，在检测时不需要进行停机，有利于机组连续生产。
附图说明
图1为飞剪定尺剪切精度实时检测仪的结构示意图；
图2为检测仪对飞剪定尺剪切精度实时检测原理示意图；
图3为飞剪剪刃示意图。
具体实施方式
本发明旨在提供一种飞剪定尺剪切精度实时检测系统及方法，解决传统技术中需要对飞剪剪切的钢板长度进行随机停机抽检带来的容易出现漏检和不利于机组连续生产的问题。
在具体实现上，本发明中的飞剪定尺剪切精度实时检测系统，包括飞剪定尺剪切精度实时检测仪(以下简称检测仪)，如图1所示，所述检测仪包括PLC以及与所述PLC电连接的HMI人机接口，剪刃位置、电机转矩及电流数据接口，光电管脉冲数据接口，垛板台活门控制信号接口，闪光报警控制信号接口，带钢长度脉冲数据接口，机组停机接口和闪光报警器；
所述HMI人机接口用于提供人机交互功能，包括通过HMI输入定尺剪切精度的上、下限值，以及通过HMI上的选择开关提供当检测仪判定飞剪定尺精度超差时对机组停机与不停机两种处理模式供选择；
所述检测仪通过剪刃位置、电机转矩及电流数据接口连接飞剪控制系统，用于实时接收飞剪控制系统发出的剪刃位置、飞剪电机转矩及电流数据，确定准确的飞剪实际咬钢点位置时间；
所述检测仪通过带钢长度脉冲数据接口连接飞剪测量轮的编码器，用于接收飞剪测量轮的编码器的带钢长度脉冲数据；
所述检测仪以飞剪实际咬钢点位置时间为基础，基于接收的带钢长度脉冲数据确定相邻两个实际咬钢点之间的飞剪实际剪切长度；将飞剪实际剪切长度与定尺剪切精度的上、下限值进行比较，判定飞剪实际剪切精度是否超差；
所述检测仪通过光电管脉冲数据接口连接分选活门前的计数光电管，用于通过分选活门前的计数光电管确定需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板；
所述检测仪通过垛板台活门控制信号接口连接垛板台活门，用于当需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板到达计数光电管时，触发垛板台活门控制信号控制垛板台活门摆动，将飞剪实际剪切精度超差的钢板送入指定的垛板台中；
所述检测仪通过机组停机接口连接机组PLC，用于在判定飞剪实际剪切精度超差且选择机组停机处理模式时，向机组PLC发出机组停机控制信号；
所述检测仪通过闪光报警控制信号接口连接闪光报警器，用于在判定飞剪实际剪切精度超差时通过闪光报警器进行报警。
在利用该检测仪进行实时检测的原理如图2所示，在飞剪剪切过程中实时接收飞剪控制系统发出的剪刃位置、飞剪电机转矩及电流数据(4)，通过飞剪定尺剪切精度实时检测仪(1)中的高速PLC实时确定准确的飞剪实际咬钢点位置时间。以飞剪实际咬钢点位置时间为基础，通过接收飞剪测量轮编码器(2)的带钢长度脉冲数据(14)，确定相邻两个实际咬钢点之间的飞剪实际剪切长度。在检测仪的HMI上输入定尺剪切精度上、下限值，当飞剪实际剪切长度超过上、下限值时，通过闪光报警器(12)发出报警信号提醒操作质检人员。该检测仪在检测出飞剪剪切精度超标后，通过HMI上模式选择开关，利用机组停机接口(15)向机组PLC发出机组停机信号或者通过分选活门前计数光电管(7)确定需要进行分选的钢板，当该钢板到达计数光电管时触发垛板台活门控制信号(8)控制垛板台活门(9)摆动，将飞剪定尺剪切精度超差的钢板送入指定的垛板台(10)或(13)中。
在实际操作中，飞剪剪刃采用V型剪刃剪切带钢，飞剪剪刃如图3所示，因此对不同批次的冷轧原料带钢进行剪切时，由于冷轧原料带钢的宽度以及厚度规格的不同，飞剪剪刃实际咬钢点是不同的。在机组运行过程中通过飞剪剪刃对冷轧原料带钢进行剪切时，飞剪剪刃咬钢的瞬时也就确定了剪切钢板的长度以及定尺精度。因此要进行飞剪定尺剪切精度实时检测，需要确定飞剪剪刃的实际咬钢点，方法如下：
为尽量避免分析过程中不相干的扰动，根据检测仪接收的飞剪剪刃圆周位置，划定一个较小的飞剪剪刃剪切区域，如图2中的(16)所示，当飞剪剪刃进入剪切区域内时，通过检测仪的高速PLC实时采集飞剪电机电流及转矩曲线，在飞剪剪刃未咬钢时，由于剪刃的运动轨迹及速度未受到钢板的阻挡，处于空载运动状态，因此飞剪电机电流及转矩曲线是平滑的。当飞剪剪刃咬钢的瞬时，飞剪剪刃将受到外力的冲击，为保持飞剪剪刃的运动轨迹以及速度不变，飞剪剪刃将克服该外力的冲击，因此该瞬时飞剪电机电流及转矩曲线将会发生突变。因此当检测仪在剪切区域内检测到飞剪电机电流及转矩曲线发生突变时，则说明飞剪剪刃在这一瞬时咬钢剪切。即，在飞剪剪刃处于剪切区域内，飞剪电机电流及转矩曲线发生突变的时间点即为飞剪实际咬钢点位置时间。
通过读取剪剪刃咬钢瞬时检测仪接收的带钢长度脉冲数据并存储,以此点作为飞剪剪切带钢长度测量的起点。当飞剪剪刃离开剪切区后再次进入剪切区时，检测仪检测到飞剪剪刃咬钢瞬时所读取的带钢长度脉冲数据为飞剪剪切带钢长度测量的终点。起点与终点之间的长度即为所测量的飞剪实际剪切带钢长度。通过此方法可在机组不停机的状况下，确定每一张钢板的飞剪实际剪切长度。
通过在检测仪的HMI上输入飞剪定尺剪切精度的上下限值，检测仪将检测出的飞剪实际剪切长度与上下限值进行比对，即可确定飞剪剪切的每一张钢板的定尺剪切精度(实际剪切精度)是否满足需求，即是否在许容量之内。
当检测仪判断飞剪定尺精度超差时，通过检测仪HMI上的选择开关，提供机组停机与不停机两种处理模式供选择。停机模式下，通过检测仪的机组停机接口向机组PLC发出停机信号使机组停机,同时通过外接闪光报警灯闪烁报警,提醒操作人员与质量检测人员对定尺精度超差带钢的实际长度复核。不停机模式下，检测仪根据剪刃咬合位到活门之间的固定长度推算出该区域所能存放的钢板数量，并确定需要通过光电管的定尺精度合格钢板数量，然后通过检测仪的垛板台活门控制信号接口控制垛板台活门摆动，将定尺精度超差的钢板运输到指定的垛板台中进行集中处理而无需停机，并通过外接闪光报警灯闪烁报警提醒生产与质量检测人员。

Claims (5)

1.飞剪定尺剪切精度实时检测系统，其特征在于，
包括飞剪定尺剪切精度实时检测仪，所述检测仪包括PLC以及与所述PLC电连接的HMI人机接口，剪刃位置、电机转矩及电流数据接口，光电管脉冲数据接口，垛板台活门控制信号接口，闪光报警控制信号接口，带钢长度脉冲数据接口，机组停机接口和闪光报警器；
所述HMI人机接口用于提供人机交互功能，包括通过HMI输入定尺剪切精度的上、下限值，以及通过HMI上的选择开关提供当检测仪判定飞剪定尺精度超差时对机组停机与不停机两种处理模式供选择；
所述检测仪通过剪刃位置、电机转矩及电流数据接口连接飞剪控制系统，用于实时接收飞剪控制系统发出的剪刃位置、飞剪电机转矩及电流数据，确定准确的飞剪实际咬钢点位置时间；
所述检测仪通过带钢长度脉冲数据接口连接飞剪测量轮的编码器，用于接收飞剪测量轮的编码器的带钢长度脉冲数据；
所述检测仪以飞剪实际咬钢点位置时间为基础，基于接收的带钢长度脉冲数据确定相邻两个实际咬钢点之间的飞剪实际剪切长度；将飞剪实际剪切长度与定尺剪切精度的上、下限值进行比较，判定飞剪实际剪切精度是否超差；
所述检测仪通过光电管脉冲数据接口连接分选活门前的计数光电管，用于通过分选活门前的计数光电管确定需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板；
所述检测仪通过垛板台活门控制信号接口连接垛板台活门，用于当需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板到达计数光电管时，触发垛板台活门控制信号控制垛板台活门摆动，将飞剪实际剪切精度超差的钢板送入指定的垛板台中；
所述检测仪通过机组停机接口连接机组PLC，用于在判定飞剪实际剪切精度超差且选择机组停机处理模式时，向机组PLC发出机组停机控制信号；
所述检测仪通过闪光报警控制信号接口连接闪光报警器，用于在判定飞剪实际剪切精度超差时通过闪光报警器进行报警。
2.飞剪定尺剪切精度实时检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a.实时接收飞剪控制系统发出的剪刃位置、飞剪电机转矩及电流数据，确定准确的飞剪实际咬钢点位置时间；
b.以飞剪实际咬钢点位置时间为基础，通过接收飞剪测量轮的编码器的带钢长度脉冲数据确定相邻两个实际咬钢点之间的飞剪实际剪切长度；
c.将飞剪实际剪切长度与预设的定尺剪切精度的上、下限值进行比较，判定飞剪实际剪切精度是否超差；
d.若判定飞剪实际剪切精度超差，则进行报警提示，并对飞剪实际剪切精度超差的钢板根据设置的处理模式进行相应处理。
3.如权利要求2所述的飞剪定尺剪切精度实时检测方法，其特征在于，
步骤a具体包括：
当飞剪剪刃进入剪切区域时，通过实时采集飞剪电机电流及转矩曲线，在飞剪剪刃处于剪切区域内，飞剪电机电流及转矩曲线发生突变的时间点即为飞剪实际咬钢点位置时间；所述间剪切区域为根据飞剪剪刃圆周位置预先划定的飞剪剪刃剪切区域。
4.如权利要求3所述的飞剪定尺剪切精度实时检测方法，其特征在于，
步骤b具体包括：
通过读取剪刃咬钢时刻检测仪接收的带钢长度脉冲数据并存储,以此点作为飞剪剪切带钢长度测量的起点，当飞剪剪刃离开剪切区后再次进入剪切区时，检测仪检测到飞剪剪刃咬钢时刻所读取的带钢长度脉冲数据为飞剪剪切带钢长度测量的终点，起点与终点之间的长度即为所测量的飞剪实际剪切长度。
5.如权利要求2-4任意一项所述的飞剪定尺剪切精度实时检测方法，其特征在于，
步骤d中，所述处理模式包括机组停机模式和机组不停机模式，若设置了机组停机模式，则向机组PLC发出机组停机控制信号；若设置了机组不停机模式，则通过分选活门前的计数光电管确定需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板，当需要进行分选的飞剪实际剪切精度超差的钢板到达计数光电管时，触发垛板台活门控制信号控制垛板台活门摆动，将飞剪实际剪切精度超差的钢板送入指定的垛板台中。
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