CN112987661A - 无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，该系统包括：远程操作平台，远程操作平台与辅助设备连接，远程操作平台用于进行辅助设备的远程集中启动和停机控制。本发明的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统通过设置远程操作平台，能够实现多个辅助设备的集中控制，有效地节省人力物力，减少人员配置；同时能够在主机设备更换检修前后及时进行辅助设备的启停控制，降低无缝钢管连轧生产线的能源消耗，提高生产线的运行稳定性和生产效率。

Description

无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统

技术领域

本发明涉及无缝钢管生产技术领域，尤其涉及一种无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统。

背景技术

无缝钢管连轧生产线的主要工艺流程为：管坯切定尺、加热、穿孔、连续轧制、再加热、张减机延伸、冷却、钢管定尺、矫直、钢管内清理、探伤、质量检查、喷标和收集等，连轧生产线在轧制过程经过多次折弯，整个生产线的长度大约在1000多米。无缝钢管的生产过程不仅仅需要各类主机设备作业运行，还需要各类辅助设备辅助配合。现有的无缝钢管连轧生产线中，辅助设备主要包括：环形炉液压站、穿孔机液压站、穿孔机上辊稀油站、下辊稀油站、轧机液压站、轧机伺服高压液压站、轧机限动稀油站、轧机主机稀油站、轧机脱管机稀油站、冷床液压站、张减机稀油站、矫直机液压站、矫直机稀油站、净环水站、浊环水站、石墨润滑站、毛管内表面抗氧化站、轧机入口高压水除磷站、张减机入口高压水除磷站和热轧除尘站等。

现有的无缝钢管连轧生产线中，各个辅助设备相互独立，采用分散式就地操作方式，每个辅助设备需要配备相应的操作人员进行操作、值班和巡检，造成大量的人力物力的耗费；并且由于辅助设备采用分散式就地操作方式，在进行主机设备轧制工具更换或设备检修时，无法及时进行辅助设备的停机操作而导致辅助设备仍处于正常工作状态，既严重影响更换检修进度，又造成能源的额外消耗。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供一种无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统。

第一方面，本发明公开了一种无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，所述系统包括：

远程操作平台，所述远程操作平台与辅助设备连接，所述远程操作平台用于进行所述辅助设备的远程集中启动和停机控制。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，所述远程操作平台设置有人机界面，所述远程操作平台根据所述人机界面的输入指令进行所述辅助设备的远程启动控制和停机控制。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，所述人机界面设置有一键启动按键、停产停机按键和停机孔型保持按键；

所述一键启动按键用于实现所述辅助设备在停产停机模式和停机孔型保持模式下的一键启动控制；

所述停产停机按键用于实现所述辅助设备的一键停止控制；

所述停机孔型保持按键用于控制所述辅助设备在设定工作泵控制下运行。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，所述系统还包括：

数据采集模块，所述数据采集处理模块分别与所述远程操作平台和所述辅助设备连接，所述数据采集处理模块实时采集所述辅助设备的实际工作参数，并将采集的所述实际工作参数发送至所述远程操作平台。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，所述系统还包括：

数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述数据采集模块和所述远程操作平台连接，所述数据处理模块能够建立辅助设备工作参数的动态关系模型，所述数据处理模块获取所述数据采集模块采集的所述辅助设备的实际工作参数，根据所述动态关系模型和所述实际工作参数判定所述辅助设备的工作状态，并将判定的工作状态信息发送至所述远程操作平台。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，所述远程操作平台设置有显示界面，所述显示界面用于显示所述辅助设备的实际工作参数和工作状态信息。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，所述数据采集模块包括：传感器、信息采集中继器和交换机；

所述传感器安装在所述辅助设备上，用于采集所述辅助设备的实际工作参数，所述传感器与所述信息采集中继器通讯连接，所述信息采集中继器与所述交换机通讯连接，所述交换机分别与所述远程操作平台和所述数据处理模块通讯连接。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，还包括安全管理模块；

所述安全管理模块与所述远程操作平台连接，用于对所述辅助设备所在工作区域的人员进行管控，以及用于对所述远程操作平台的远程操作进行限制管理。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，所述安全管理模块包括：

信息采集单元，所述信息采集单元用于实时采集所述辅助设备及所述辅助设备工作区域的图像和/或视频信息；

人员定位单元，所述人员定位单元与所述信息采集单元连接，用于根据所述信息采集单元的采集信息对所述辅助设备工作区域的人员进行识别定位，并根据识别定位结果产生预警信息；

身份识别单元，所述身份识别单元设置在所述辅助设备工作区域，用于对所述辅助设备工作区域的人员进行身份识别；

停止按钮，所述停止按钮设置在所述辅助设备，用于限制所述远程操作平台的远程操作。

进一步地，在所述无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统中，所述远程操作平台与所述信息采集单元连接，所述远程操作平台接收并显示所述信息采集单元采集的图像和/或视频信息。

本发明技术方案的主要优点如下：

本发明的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统通过设置远程操作平台，能够实现多个辅助设备的集中控制，有效地节省人力物力，减少人员配置；同时能够在主机设备更换检修前后及时进行辅助设备的启停控制，降低无缝钢管连轧生产线的能源消耗，提高生产线的运行稳定性和生产效率。

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为本发明一实施例的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例的远程操作平台的停机模式控制示意图；

图3为本发明一实施例的数据处理模块的一种信息处理流程图；

图4为本发明一实施例的传感器的数据传输路径示意图。

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。

参见图1，本发明一实施例提供了一种无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，该系统包括：

远程操作平台，远程操作平台与辅助设备连接，远程操作平台用于进行辅助设备的远程集中启动和停机控制。

具体地，本发明一实施例提供的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统在使用时，当需要对某个或某多个辅助设备进行启动和停机时，操作人员利用远程操作平台对相应的辅助设备进行启动控制和停机控制，实现多个辅助设备的集中控制。

本发明一实施例提供的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统通过设置远程操作平台，能够实现多个辅助设备的集中控制，有效地节省人力物力，减少人员配置；同时能够在主机设备更换检修前后及时进行辅助设备的启停控制，降低无缝钢管连轧生产线的能源消耗，提高生产线的运行稳定性和生产效率。

进一步地，为了方便操作人员进行辅助设备的远程管控，以及方便操作人员针对不同辅助设备进行不同形式的控制，远程操作平台设置有人机界面，远程操作平台根据人机界面的输入指令进行辅助设备的远程启动控制和停机控制。

具体地，当需要进行辅助设备的启停控制时，操作人员根据需要进行启停控制的具体辅助设备通过人机界面选择相应的辅助设备进行控制。

参见图2，可选的，为了便于对辅助设备实施控制，提高控制效率，人机界面设置有一键启动按键、停产停机按键和停机孔型保持按键；一键启动按键用于实现辅助设备在停产停机模式和停机孔型保持模式下的一键启动控制；停产停机按键用于实现辅助设备的一键停止控制；停机孔型保持按键用于控制辅助设备在设定工作泵控制下运行。

其中，停产停机模式表示轧制生产线处于不进行生产，且所有辅助设备均处于停机状态的工作模式；停机孔型保持模式表示轧制生产线处于不进行生产，但无缝钢管能够保持当前轧制状态的工作模式；在停机孔型保持模式下，辅助设备在能够保持当前无缝钢管的轧制孔型状态不变的工作泵控制下保持运行状态。

具体地，当需要对某个辅助设备进行启动控制时，操作人员先通过人机界面选定该辅助设备，再根据生产工艺需求通过人机界面自主手动选择辅助设备中需要启动的电机或工作泵，或者通过人机界面的一键启动按键直接启动辅助设备中的所有电机或工作泵；当需要对某个辅助设备进行停机控制时，若主机设备无需进行孔型保持，可以通过人机界面自主手动选择辅助设备中需要停止的电机或工作泵，或者通过人机界面的停产停机按键直接停止辅助设备中的所有电机或工作泵；若主机设备需要进行孔型保持，可以根据生产工艺需求通过人机界面自主手动选择辅助设备中需要停止的电机或工作泵、以及需要保持运行的电机或工作泵，或者通过人机界面的停机孔型保持按键直接由远程操作平台基于辅助设备的工作状态信息自动选择辅助设备中需要停止的电机或工作泵、以及需要保持运行的设定电机或设定工作泵。

其中，设定工作泵可以为能够保持当前孔型状态的所有工作泵中工作时间最短和/或健康状态最佳的工作泵，设定电机可以为能够保持当前孔型状态的所有电机中工作时间最短和/或健康状态最佳的电机。

可选的，为了避免辅助设备的电机和工作泵同时启动对动力变压器造成冲击，在一键启动按键的启动模式控制下，辅助设备的电机采用交替式启动。

进一步地，参见图1，本发明一实施例中，该无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统还可以数据采集模块，数据采集处理模块分别与远程操作平台和辅助设备连接，数据采集处理模块实时采集辅助设备的实际工作参数，并将采集的实际工作参数发送至远程操作平台。

具体地，通过设置数据采集模块实时采集辅助设备的实际工作参数，并将采集的辅助设备发送至远程操作平台，当操作人员需要获知不同辅助设备的实际工作参数时，通过远程操作平台即可直接获知相关信息，无需操作人员到相应的辅助设备工作区域进行参数收集，能够提高工作效率。

进一步地，参见图1，本发明一实施例中，该无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统还可以数据处理模块，数据处理模块分别与数据采集模块和远程操作平台连接，数据处理模块能够建立辅助设备工作参数的动态关系模型，数据处理模块获取数据采集模块采集的辅助设备的实际工作参数，根据动态关系模型和实际工作参数判定辅助设备的工作状态，并将判定的工作状态信息发送至远程操作平台。

具体地，数据处理模块在使用时，先根据实际需求设定一个或一个以上的辅助设备工作状态是否健康的判定依据，基于设定的判定依据，数据处理模块预先根据辅助设备的理论工作参数建立相应的辅助设备工作参数的动态关系模型，而后数据采集模块实时采集辅助设备的各类实际工作参数并发送至数据处理模块，数据处理模块根据动态关系模型和接收到的实际工作参数计算工作参数理论值，根据实际工作参数和工作参数理论值判定辅助设备的工作状态是否为健康，并将判定结果发送至远程操作平台；当实际工作参数与工作参数理论值的差值在设定范围时，表示辅助设备处于健康的工作状态；当实际工作参数与工作参数理论值的差值超出设定范围时，表示辅助设备处于不健康的工作状态。

参见图3，例如以液压站为例，设定液压动作压力和液压主回路流量的关系为液压站工作状态是否健康的判定依据，液压站的液压动作压力和液压主回路流量可以建立一个对应的动态关系模型，计算机单元预先根据液压站的理论数据建立液压动作压力和液压主回路流量的动态关系模型，传感器实时采集液压站的液压动作压力实际值和液压主回路流量实际值，计算机单元根据动态关系模型和液压动作压力实际值计算液压主回路流量理论值，根据动态关系模型和液压主回路流量实际值计算液压动作压力理论值，将液压主回路流量理论值与液压主回路流量实际值比较，将液压动作压力理论值与液压动作压力实际值比较，若液压主回路流量理论值与液压主回路流量实际值的差值和液压动作压力理论值与液压动作压力实际值的差值均在设定范围内，则表示液压站处于健康的工作状态，若两个差值不均在设定范围内，则表示液压站处于不健康的工作状态。

参见图3，以稀油站为例，设定稀油站液位和温度的关系为稀油站工作状态是否健康的判定依据，稀油站液位和温度可以建立一个对应的动态关系模型，计算机单元预先根据稀油站的理论数据建立稀油站液位和温度的动态关系模型，传感器实时采集稀油站的液位实际值和温度实际值，计算机单元根据动态关系模型和液位实际值计算温度理论值，根据动态关系模型和温度实际值计算液位理论值，将温度理论值与温度实际值比较，将液位理论值与液位实际值比较，若温度理论值与温度实际值的差值和液位理论值与液位实际值的差值均在设定范围内，则表示稀油站处于健康的工作状态，若两个差值不均在设定范围内，则表示稀油站处于不健康的工作状态。

可选的，为了便于操作人员及时获知辅助设备处于不健康的工作状态，本发明一实施例中，数据处理模块可以设置有报警单元，当数据处理模块判定辅助设备的工作状态为不健康时，报警单元进行报警。

其中，数据处理模块可以为工业控制计算机，只要能够实现上述功能即可。

进一步地，为了方便操作人员观察获知辅助设备的工作参数和工作状态，远程操作平台可以设置有显示界面，显示界面用于显示辅助设备的的实际工作参数和工作状态信息。

进一步地，为了提高集中控制的可靠性和稳定性，在进行辅助设备的启停控制时，远程操作平台还可以根据辅助设备的工作状态自动判断辅助设备是否允许被操作。

其中，远程操作平台的自动判断规则可以根据实际需求进行设定。

可选的，远程操作平台通过以太网与辅助设备通讯连接，以减少线缆布置。

本发明一实施例中，远程操作平台的控制逻辑可以在辅助设备的原有控制逻辑上额外增加，不对辅助设备的主控制逻辑进行更改。通过在辅助设备的原有控制逻辑上额外增加远程操作平台的控制逻辑以实现辅助设备的集中控制功能，能够保留辅助设备的原始控制方式和控制逻辑，避免对辅助设备的正常工作运行造成影响。

进一步地，参见图4，本发明一实施例中，数据采集模块可以包括传感器、信息采集中继器和交换机；

传感器安装在辅助设备上，用于采集辅助设备的实际工作参数，传感器与信息采集中继器通讯连接，信息采集中继器与交换机通讯连接，交换机分别与远程操作平台和数据处理模块通讯连接。

具体地，传感器实时采集辅助设备的实际工作参数，通过信息采集中继器和交换机将采集的参数发送至远程操作平台和数据处理模块。

其中，传感器可以采用无线传感器，通过采用无线传感器，同时利用中继器和交换机实现无线传感器与远程操作平台和数据处理模块的数据传输，能够减少线缆布置。

无线传感器例如可以包括：温度、液位、压力、流量、湿度、噪声、水浸、火焰和烟雾等各类无线传感器。

具体地，无线传感器的种类和数量根据辅助设备工作参数的实际测量需求确定。

进一步地，为了提高辅助设备操作的安全性，本发明一实施例中，该系统还可以包括安全管理模块；

安全管理模块与远程操作平台连接，用于对辅助设备所在工作区域的人员进行管控，以及用于对远程操作平台的远程操作进行限制管理。

对于安全管理模块如何对对辅助设备所在工作区域的人员进行管控，以及对远程操作平台的远程操作进行限制管理，以下进行示例说明：

作为一种示例，安全管理模块包括：

信息采集单元，信息采集单元用于实时采集辅助设备及辅助设备工作区域的图像和/或视频信息；

人员定位单元，人员定位单元与信息采集单元连接，用于根据信息采集单元的采集信息对辅助设备工作区域的人员进行识别定位，并根据识别定位结果产生预警信息；

身份识别单元，身份识别单元设置在辅助设备工作区域，用于对辅助设备工作区域的人员进行身份识别；

停止按钮，停止按钮设置在辅助设备，用于限制远程操作平台的远程操作。

具体地，信息采集单元实时采集辅助设备及辅助设备工作区域的图像和/或视频信息，并发送至人员定位单元；人员定位单元根据图像和/或视频信息对辅助设备工作区域的人员进行识别定位，并根据识别定位结果产生预警信息，例如当人员处于非正常工作区域时，及时产生预警信息；身份识别单元能够在需要时由操作人员启动，以对进入辅助设备工作区域的人员进行身份识别；停止按钮能够在需要时由操作人员按下，以禁止远程操作平台对相应的辅助设备进行远程操作。

其中，信息采集单元可以为无线视频摄像头；人员定位单元可以为具有图像和视频处理功能的计算机；身份识别单元可以为基于射频识别技术的识别设备，如RFID卡和RFID卡读卡器。

基于上述的安全管理模块，本发明一实施例中，设置三种不同的安全工作管理模式，包括运行工况管理模式、巡视工况管理模式和检修工况管理模式；在运行工况管理模式时，信息采集单元和人员定位单元投入使用，信息采集单元实时采集辅助设备及辅助设备工作区域的图像和/或视频信息，人员定位单元根据图像和/或视频信息对辅助设备工作区域的人和物进行智能判断，并产生预警信息；在巡视工况管理模式时，信息采集单元、人员定位单元和身份识别单元投入使用，信息采集单元实时采集辅助设备及辅助设备工作区域的图像和/或视频信息，人员定位单元根据图像和/或视频信息对辅助设备工作区域的人和物进行定位，身份识别单元对进入辅助设备工作区域的巡视人员进行身份识别；在检修工况管理模式时，停止按钮投入使用，检修人员按下停止按钮，禁止远程操作平台对需要检修的辅助设备进行远程操作，待完成检修后，检修人员再弹起停止按钮。

进一步地，为了方便操作人员观察辅助设备和辅助设备工作区域的现场状态，远程操作平台与信息采集单元连接，远程操作平台接收并显示信息采集单元采集的图像和/或视频信息。

具体地，远程操作平台利用显示界面显示信息采集单元采集的图像和/或视频信息。

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 (10)

1.一种无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述系统包括：

远程操作平台，所述远程操作平台与辅助设备连接，所述远程操作平台用于进行所述辅助设备的远程集中启动和停机控制。

2.根据权利要求1所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述远程操作平台设置有人机界面，所述远程操作平台根据所述人机界面的输入指令进行所述辅助设备的远程启动控制和停机控制。

3.根据权利要求2所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述人机界面设置有一键启动按键、停产停机按键和停机孔型保持按键；

所述一键启动按键用于实现所述辅助设备在停产停机模式和停机孔型保持模式下的一键启动控制；

所述停产停机按键用于实现所述辅助设备的一键停止控制；

所述停机孔型保持按键用于控制所述辅助设备在设定工作泵控制下运行。

4.根据权利要求1所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据采集模块，所述数据采集处理模块分别与所述远程操作平台和所述辅助设备连接，所述数据采集处理模块实时采集所述辅助设备的实际工作参数，并将采集的所述实际工作参数发送至所述远程操作平台。

5.根据权利要求4所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据处理模块，所述数据处理模块分别与所述数据采集模块和所述远程操作平台连接，所述数据处理模块能够建立辅助设备工作参数的动态关系模型，所述数据处理模块获取所述数据采集模块采集的所述辅助设备的实际工作参数，根据所述动态关系模型和所述实际工作参数判定所述辅助设备的工作状态，并将判定的工作状态信息发送至所述远程操作平台。

6.根据权利要求5所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述远程操作平台设置有显示界面，所述显示界面用于显示所述辅助设备的实际工作参数和工作状态信息。

7.根据权利要求5所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：传感器、信息采集中继器和交换机；

所述传感器安装在所述辅助设备上，用于采集所述辅助设备的实际工作参数，所述传感器与所述信息采集中继器通讯连接，所述信息采集中继器与所述交换机通讯连接，所述交换机分别与所述远程操作平台和所述数据处理模块通讯连接。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，还包括安全管理模块；

所述安全管理模块与所述远程操作平台连接，用于对所述辅助设备所在工作区域的人员进行管控，以及用于对所述远程操作平台的远程操作进行限制管理。

9.根据权利要求8所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述安全管理模块包括：

信息采集单元，所述信息采集单元用于实时采集所述辅助设备及所述辅助设备工作区域的图像和/或视频信息；

人员定位单元，所述人员定位单元与所述信息采集单元连接，用于根据所述信息采集单元的采集信息对所述辅助设备工作区域的人员进行识别定位，并根据识别定位结果产生预警信息；

身份识别单元，所述身份识别单元设置在所述辅助设备工作区域，用于对所述辅助设备工作区域的人员进行身份识别；

停止按钮，所述停止按钮设置在所述辅助设备，用于限制所述远程操作平台的远程操作。

10.根据权利要求9所述的无缝钢管连轧生产线辅助设备一体化管控系统，其特征在于，所述远程操作平台与所述信息采集单元连接，所述远程操作平台接收并显示所述信息采集单元采集的图像和/或视频信息。

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