CN114296407A - 一种自动切除钢卷超差板头的工艺设备及工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动切除钢卷超差板头的工艺设备，包括设置在压延线后端的转向辊、具有编码器的伺服电机、接近传感器、测厚装置、设置在镀锌线前端的剪切机、PLC控制系统、计算机控制系统、生产管理系统，转向辊由伺服电机驱动，编码器记录对应伺服电机旋转圈数的脉冲数，接近传感器和测厚装置位于转向辊送出端，计算机控制系统通过网络通讯连接至PLC控制系统和生产管理系统；编码器、接近传感器、测厚装置信号连接至PLC控制系统，PLC控制系统控制连接至伺服电机和剪切机，PLC控制系统被配置为采集编码器、接近传感器、测厚装置的信号，计算钢卷的超差长度。本发明有助于提高钢卷利用率并且可以减少人员作业内容，提高作业效率。

Description

一种自动切除钢卷超差板头的工艺设备及工艺方法

技术领域

本发明涉及钢铁生产工艺技术领域，尤其涉及一种自动切除钢卷超差板头的工艺设备及工艺方法。

背景技术

在镀锌线生产过程中，入口段投入生产的压延钢卷其板头位置钢板板厚超差较多，此部分厚度超差的钢卷需要在镀锌线投入生产前切除，切除动作是有镀锌线入口操作人员手动执行，根据操作人员目视和手动测量板厚来确认是否将超差部分钢卷切除干净。切除超差钢卷的长度没有依据，多切除会造成浪费,少切除影响板头焊接,并且手动操作影响生产效率。

目前业内类似状况都设定裁切次数，即固定单次裁切长度，通过人员计算需要裁切多少次数并手动输入需要裁切的次数，来实现将板头超差之钢板进行切除。其存在的主要缺点有：

(1)上制程压延线产出的超差长度未进行计算记录，实际产生多少长度超差的钢卷不明确，裁切过多造成浪费。

(2)下制程裁切的长度是以人员目视判断，并以手动输入裁切次数来执行。个人操作存在误差。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种自动切除钢卷超差板头的工艺设备及工艺方法，有助于提高钢卷利用率并且可以减少人员作业内容，提高作业效率。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提高钢卷利用率并且减少人员作业内容，提高作业效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种自动切除钢卷超差板头的工艺设备，包括设置在压延线后端的转向辊、具有编码器的伺服电机、接近传感器、测厚装置、设置在镀锌线前端的剪切机、PLC控制系统、计算机控制系统、生产管理系统，所述转向辊由所述伺服电机驱动，所述编码器用于记录对应所述伺服电机的旋转圈数的脉冲数，所述接近传感器和测厚装置设置在所述转向辊的送出端，所述计算机控制系统通过网络通讯连接至所述PLC控制系统和所述生产管理系统；所述编码器、接近传感器、测厚装置信号连接至所述PLC控制系统，所述PLC控制系统控制连接至所述伺服电机和剪切机，所述PLC控制系统被配置为采集所述编码器、接近传感器、测厚装置的信号，计算钢卷的超差长度。

进一步地，所述PLC控制系统包括设置在压延线的第一PLC系统和设置在镀锌线的第二PLC系统，所述第一PLC系统被配置为采集所述编码器、接近传感器、测厚装置的信号，计算钢卷的超差长度，以及控制伺服电机旋转送出压延后的钢卷；所述第二PLC系统被配置为调用钢卷的超差长度、固定单次裁切长度，计算出裁切次数，并控制剪切机按固定单次裁切长度、裁切次数对钢卷板头进行裁切。

进一步地，所述生产管理系统包括用于存储钢卷数据的数据库。

进一步地，所述钢卷数据包括钢卷代码、转向辊直径、钢卷厚度、钢卷超差长度、固定单次裁切长度中的一种或多种。

进一步地，所述计算机控制系统通过以太网或工业总线接口连接至所述PLC控制系统和所述生产管理系统。

进一步地，所述计算机控制系统通过TCP/IP协议与所述PLC控制系统和所述生产管理系统进行通讯。

本发明还提供了一种自动切除钢卷超差板头的工艺方法，包括以下步骤：

步骤1、当新的钢卷投入压延线时，操作员在计算机控制系统上输入钢卷代码、压延线的转向辊的直径D；

步骤2、计算机控制系统从生产管理系统的数据库中找出该钢卷的相关数据，和PLC控制系统通信并进行数据交换；

步骤3、PLC控制系统控制钢卷经过压延后利用压延线的转向辊送出，通过转向辊的伺服电机的编码器测得脉冲数P₁，并读取测厚装置测得的钢卷板头的厚度δ，与给定的钢卷厚度δ_N进行比较，判断钢卷板头的厚度δ是否超差，当钢卷板头的厚度δ符合标准要求时，通过转向辊的伺服电机的编码器测得脉冲数P₂；

步骤4、PLC控制系统计算钢卷的超差长度l_os；

步骤5、PLC控制系统将钢卷的超差长度l_os传送至计算机控制系统，再由计算机控制系统传送至生产管理系统的数据库中储存；

步骤6、当经过压延后的钢卷需送至镀锌线进行镀锌时，镀锌线的操作人员输入钢卷代码，向生产管理系统发送排程请求，生产管理系统进行排程确认；

步骤7、计算机控制系统从生产管理系统的数据库中抽取相关的排程数据，PLC控制系统从计算机控制系统中选择匹配的钢卷数据；

步骤8、PLC控制系统调用钢卷的超差长度l_os、固定单次裁切长度l_sc，计算裁切次数N_c；

步骤9、PLC控制系统控制剪切机按固定单次裁切长度l_sc、裁切次数N_c对钢卷板头进行裁切，实现自动裁切钢卷超差板头。

进一步地，所述步骤3中判断钢卷板头的厚度δ是否超差具体为：当

时，钢卷板头的厚度δ符合标准要求，否则，钢卷板头的厚度δ超差，其中ε为误差系数。

进一步地，所述步骤4中计算钢卷的超差长度l_os的公式为

其中，ΔP＝P₂-P₁，π为圆周率，D为转向辊的直径，

为编码器旋转一周的脉冲数，G为伺服电机和转向辊的减速比。

进一步地，所述步骤8中计算裁切次数N_c的公式为

计算结果向上取整，其中，l_os为超差长度、l_sc为固定单次裁切长度。

与现有技术相比，本发明的优点是：

裁切作业时无需人员关注需要裁切多少，切除之超差钢板精度较高，不会造成钢板的浪费或裁切不足造成的焊接不良，也有助于提高钢卷利用率并且可以减少人员作业内容，提高作业效率。

以下将对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的工艺系统结构示意图；

图2是本发明的一个较佳实施例的工艺方法流程图。

其中，1-转向辊，2-编码器，3-伺服电机，4-测厚装置，5-接近传感器，6-剪切机，L1-PLC控制系统，L2-计算机控制系统，L3-生产管理系统。

具体实施方式

以下参考说明书附图介绍本发明的优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。

在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。

本发明可应用于酸洗冷轧联合机组(pickling line tandem cold mill,PLTCM)和冷轧机组(cold rolling mill,CRM)，通过程序计算出压延线实际产出的钢卷超差长度，并由网络通讯发送给下制程镀锌线(continuous galvanizing line,CGL)，镀锌线直接依照钢卷代码，将此数据代入程序，通过程序计算裁切次数，实现全自动裁切超差钢卷，并且相对精度较高。

本发明通过计算压延线超差长度，建立上下制程之间的通讯，并将超差长度发送至镀锌线，在镀锌线自动带入数据后实现裁切的自动化。压延线通过测定转向辊的辊轮直径，再由转向辊的编码器记录对应了旋转圈数的脉冲数，计算出实际在生产中产出的超差钢卷长度。记录到的超差长度跟随此钢卷代码一同保存。再通过网络将超差长度发送至下制程镀锌线，镀锌线只需输入钢卷代码即可读出相关参数，其中包含此超差长度，再由程序计算出镀锌线应裁切的次数，给入产线PLC控制执行自动裁切动作。PLC自动计算超差长度及采集数据，用于下制程的自动控制来实现无人员干预，全自动作业。

实施例

如图1和图2所示，当新的钢卷投入压延线时，操作员在计算机控制系统L2上输入钢卷代码、压延线的转向辊1的直径D，计算机控制系统L2会从生产管理系统L3的数据库中找出该钢卷的相关数据，计算机控制系统L2和PLC控制系统L1通信并进行数据交换，优选地，计算机控制系统L2使用TCP/IP协议通过以太网或工业总线接口连接至所PLC控制系统L1和生产管理系统L3。

PLC控制系统L1控制钢卷经过压延后利用压延线的转向辊1送出，转向辊1由具有编码器2的伺服电机3驱动，编码器2可以记录对应伺服电机3的旋转圈数的脉冲数。转向辊1的送出端还设置有感应钢卷板头送出的接近传感器5，测厚装置4，编码器2、测厚装置4和接近传感器5信号连接至PLC控制系统L1，当钢卷板头送出时，PLC控制系统L1读取编码器2的脉冲数，记为P₁，并读取测厚装置4测得的钢卷板头的厚度δ，与给定的钢卷厚度δ_N进行比较，判断钢卷板头的厚度δ是否超差：当

时(其中ε为误差系数，取值范围为0.01≤ε≤0.15)，钢卷板头的厚度δ符合标准要求，否则，钢卷板头的厚度δ超差。

当钢卷板头的厚度δ符合标准要求时，PLC控制系统L1读取编码器2的脉冲数，记为P₂。PLC控制系统L1计算钢卷的超差长度l_os，

其中，程序单位扫描周期编码器2读取的脉冲数ΔP＝P₂-P₁，π为圆周率，D为转向辊1的直径，

为编码器2旋转一周的脉冲数，G为伺服电机2和转向辊1的减速比。

PLC控制系统L1将钢卷的超差长度l_os传送至计算机控制系统L2，再由计算机控制系统L2传送至生产管理系统L3的数据库中储存。

当经过压延后的钢卷需送至镀锌线进行镀锌时，镀锌线的操作人员只需输入钢卷代码，向生产管理系统L3发送排程请求，生产管理系统L3进行排程确认，随后，镀锌线的计算机控制系统L2将从生产管理系统L3的数据库中抽取相关的排程数据(包含钢卷的超差长度l_os、固定单次裁切长度l_sc等)，PLC控制系统L1从计算机控制系统L2中选择匹配的钢卷数据，再由PLC控制系统L1调用钢卷的超差长度l_os、固定单次裁切长度l_sc，计算出裁切次数N_c，

计算结果向上取整。由PLC控制系统L1控制剪切机6按固定单次裁切长度l_sc、裁切次数N_c对钢卷板头进行裁切，实现自动裁切钢卷超差板头。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种自动切除钢卷超差板头的工艺设备，其特征在于，包括设置在压延线后端的转向辊、具有编码器的伺服电机、接近传感器、测厚装置、设置在镀锌线前端的剪切机、PLC控制系统、计算机控制系统、生产管理系统，所述转向辊由所述伺服电机驱动，所述编码器用于记录对应所述伺服电机的旋转圈数的脉冲数，所述接近传感器和测厚装置设置在所述转向辊的送出端，所述计算机控制系统通过网络通讯连接至所述PLC控制系统和所述生产管理系统；所述编码器、接近传感器、测厚装置信号连接至所述PLC控制系统，所述PLC控制系统控制连接至所述伺服电机和剪切机，所述PLC控制系统被配置为采集所述编码器、接近传感器、测厚装置的信号，计算钢卷的超差长度。

2.根据权利要求1所述的自动切除钢卷超差板头的工艺设备，其特征在于，所述PLC控制系统包括设置在压延线的第一PLC系统和设置在镀锌线的第二PLC系统，所述第一PLC系统被配置为采集所述编码器、接近传感器、测厚装置的信号，计算钢卷的超差长度，以及控制伺服电机旋转送出压延后的钢卷；所述第二PLC系统被配置为调用钢卷的超差长度、固定单次裁切长度，计算出裁切次数，并控制剪切机按固定单次裁切长度、裁切次数对钢卷板头进行裁切。

3.根据权利要求1所述的自动切除钢卷超差板头的工艺设备，其特征在于，所述生产管理系统包括用于存储钢卷数据的数据库。

4.根据权利要求3所述的自动切除钢卷超差板头的工艺设备，其特征在于，所述钢卷数据包括钢卷代码、转向辊直径、钢卷厚度、钢卷超差长度、固定单次裁切长度中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的自动切除钢卷超差板头的工艺设备，其特征在于，所述计算机控制系统通过以太网或工业总线接口连接至所述PLC控制系统和所述生产管理系统。

6.根据权利要求5所述的自动切除钢卷超差板头的工艺设备，其特征在于，所述计算机控制系统通过TCP/IP协议与所述PLC控制系统和所述生产管理系统进行通讯。

7.一种自动切除钢卷超差板头的工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、当新的钢卷投入压延线时，操作员在计算机控制系统上输入钢卷代码、压延线的转向辊的直径D；

步骤2、计算机控制系统从生产管理系统的数据库中找出该钢卷的相关数据，和PLC控制系统通信并进行数据交换；

步骤3、PLC控制系统控制钢卷经过压延后利用压延线的转向辊送出，通过转向辊的伺服电机的编码器测得脉冲数P₁，并读取测厚装置测得的钢卷板头的厚度δ，与给定的钢卷厚度δ_N进行比较，判断钢卷板头的厚度δ是否超差，当钢卷板头的厚度δ符合标准要求时，通过转向辊的伺服电机的编码器测得脉冲数P₂；

步骤4、PLC控制系统计算钢卷的超差长度l_os；

步骤5、PLC控制系统将钢卷的超差长度l_os传送至计算机控制系统，再由计算机控制系统传送至生产管理系统的数据库中储存；

步骤6、当经过压延后的钢卷需送至镀锌线进行镀锌时，镀锌线的操作人员输入钢卷代码，向生产管理系统发送排程请求，生产管理系统进行排程确认；

步骤7、计算机控制系统从生产管理系统的数据库中抽取相关的排程数据，PLC控制系统从计算机控制系统中选择匹配的钢卷数据；

步骤8、PLC控制系统调用钢卷的超差长度l_os、固定单次裁切长度l_sc，计算裁切次数N_c；

步骤9、PLC控制系统控制剪切机按固定单次裁切长度l_sc、裁切次数N_c对钢卷板头进行裁切，实现自动裁切钢卷超差板头。

8.根据权利要求7所述的自动切除钢卷超差板头的工艺方法，其特征在于，所述步骤3中判断钢卷板头的厚度δ是否超差具体为：当

时，钢卷板头的厚度δ符合标准要求，否则，钢卷板头的厚度δ超差，其中ε为误差系数。

9.根据权利要求8所述的自动切除钢卷超差板头的工艺方法，其特征在于，所述步骤4中计算钢卷的超差长度l_os的公式为

其中，ΔP＝P₂-P₁，π为圆周率，D为转向辊的直径，

为编码器旋转一周的脉冲数，G为伺服电机和转向辊的减速比。

10.根据权利要求9所述的自动切除钢卷超差板头的工艺方法，其特征在于，所述步骤8中计算裁切次数N_c的公式为

计算结果向上取整，其中，l_os为超差长度、l_sc为固定单次裁切长度。

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