CN1355073A - 金属板带在线定点标印的控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属板带横剪生产中在线连续标印的控制系统与方法,其控制系统包括飞剪机定尺控制系统、喷印机控制系统和上位监控计算机三部分,上位监控计算机根据喷印机喷嘴到飞剪机距离S、剪切钢板定尺长度L及钢板标印开喷点至喷嘴距离S₁等工艺参数确定数学模型。机组工作后飞剪机每剪切一次发出一基准信号,上位监控计算机根据该信号将S₁指令传入喷印机控制系统并由后者控制完成一次定长喷印。本发明可使带材在先标印后横剪成板片的工艺条件下保证标印印迹与板片相对位置不随剪切定尺长度和机组工作速度的变化而改变,还可满足随机取样不影响标印效果的要求。

Description

金属板带在线定点标印的控制系统与方法

本发明内容属于机械设备控制技术领域，涉及一种金属板带在线连续标印的控制系统与方法，根据该控制系统与方法可使带材在先标印后横剪成板片的生产工艺条件下保证标印印迹与板片的端部相对位置不随剪切定尺长度和机组工作速度的变化而改变。

在钢板生产特别是不锈钢钢板生产中，生产厂家为防假冒，通常都要求在钢板的确定位置处标印出本张钢板的钢号、尺寸规格、生产批号、生产厂名和商标等内容。标印工序一般都安排在横剪机组中连续、自动地进行。标印方式有胶字模滚印、胶字模压印和较先进的喷印方式。

目前公知的钢板在线连续标印的方法有两种，其一是先将钢板板带横剪成板片再进行标印，可保证在每张钢板上标印一个印迹且印迹与钢板端部的相对位置固定不变；另一种方法是在钢带被横剪成板片前连续标印(一般都采用辊印方法)，即先将标印印迹按一定的间隔连续标印在钢带上，然后再将钢带横剪成板片，以此保证在每张钢板上都至少有一个完整的标印印迹，这种方法虽简单易行，但印迹位置和数量都无法有效控制。

在不锈钢生产过程中，由于对产品的高品质和高档次要求，每张钢板只能在确定的位置上进行一次有效标印，又由于在不锈钢生产时要求板片之间必须附衬保护纸或保护膜，而衬纸(或布膜)工序又必须是在横剪之前进行，因此必然要形成先标印再衬纸(或布膜)最后再剪切成板材这样一种生产工艺布局。

横剪生产中还有一项特殊的要求就是随机取样，即在连续生产过程中飞剪机根据取样指令剪出一块确定长度的短定尺钢板，用于材质的检验。这也就要求标印控制系统能够在取样指令发出后迅即跟随作出反应，防止随机取样打乱标印位置控制的节奏和精度。

本发明的目的在于提出一种金属板带在线定点标印的控制系统与方法，它可使横剪生产机组设备在先标印后剪切的生产工艺条件下实现印迹位置在每一张钢板上相对固定，既不随剪切定尺长度和机组速度的变化而变化，也不受随机取样的影响而变化，该控制系统与方法同时还可以方便地对生产机组剪切及标印的规格参数等进行人工设定和干预。

以下将结合附图对本发明内容加以说明。

图1为本发明所述定点标印控制系统的结构原理示意图。

图2为带有标印及布膜衬纸生产工艺的横剪机组段的示意图。

图3～5为三种根据剪切定尺长度及钢板标印开喷点至喷印机喷嘴距离等参数确定控制数学模型的原理图。

本发明所述的定点标印控制系统如图1所示，它包括飞剪机定尺控制系统7、喷印机控制系统8和上位监控计算机9三部分。其中飞剪机定尺控制系统7由飞剪定尺控制计算机71、飞剪机电气传动控制系统72和飞剪测长用光电编码器73组成，飞剪定尺控制计算机71根据控制模型和设定长度对飞剪机5进行重复剪切动作的控制，并可以根据取样剪切指令完成一次变换定尺剪切，它在飞剪机每次剪切时发出一个基准脉冲信号供定点标印使用；电气传动控制系统72用于根据剪切指令驱动飞剪机动作。喷印机控制系统8由用于定长喷印的测长光电编码器84、用于根据测长光电编码器检测信号及上位监控计算机9基准脉冲信号对喷印机发出喷印指令的喷印内容和定长喷印控制计算机81、用于根据喷印指令驱动喷印头动作的喷印机电气控制系统82组成。喷印控制计算机81可以独立完成标印内容的控制，通过编码器监测带钢运行速度以保证喷印字符和图形不会因机组运行速度的变化而变形，并可根据设定长度进行定长标印。上位监控计算机用于根据工艺参数完成控制模型运算并能够对飞剪定尺控制系统和喷印机控制系统进行综合控制，协调两者的动作顺序，最终完成定点标印与定长剪切。系统中飞剪定尺控制计算机71和喷印控制计算机81的输入/输出端均与上位监控计算机9的输入/输出端联通。图1中序号10为被剪切金属带材。

本发明所述的控制方法包括两部分内容。

一、根据剪切定尺长度和相关工艺参数确定上位监控计算机定点标印控制数学模型以及取样控制数学模型。

1、根据剪切定尺长度和相关工艺参数确定定点标印控制数学模型。

带有标印及布膜衬纸生产工艺的横剪机组段的示意图如附图2所示，图中序号分别表示：1——标印设备(喷印机)；2——布膜衬纸机；3——膜开卷机；4——纸开卷机；5——飞剪机；6——垛板机；10——被剪切的金属带材。根据附图2所示可得到附图3中标出的喷印机1喷嘴位置S_P点到飞剪机5切口位置S_F点的示意图，并得到下式：

      ΔS＝S-nL.........................................(1)式(1)中S为喷印机喷嘴S_P到飞剪机切点S_F的直线距离；L为设定剪切钢板长度；ΔS为不足一个定尺长度的余长；n是不为零的正整数；nL为整倍数定尺长度。

若设每张钢板标印开喷点到钢板端部的距离为A，A是可人工设定并可随时改变的一个参数。设开喷点到喷嘴的距离为S₁，S₁为最终实施控制的目标值，根据A与ΔS之间的不同数值关系可以得到三种不同的计算S₁的数学模型，即：

(1).当ΔS＜A时，S₁＝A-ΔS ........................(2)如附图4所示，此时开喷点位于喷头位置S_P点之后；

(2).当ΔS＝A时，S₁＝A-ΔS＝0  ....................(3)如附图3所示，此时开喷点正好与喷头位置重合；

(3).当ΔS＞A时，S₁＝L-ΔS+A  . ...................(4)如附图5所示，此时开喷点位置已越过喷嘴位置。

2、根据取样定尺长度和相关工艺参数确定取样控制数学模型。

取样剪切实质上是飞剪机的一次变定尺剪切，若设正常剪切定尺为L，取样剪切定尺为L₁，取样剪切的过程就是在连续剪切定尺长度为L的板片时根据取样指令剪切出一张定尺长度为L₁的板片。由于不锈钢横剪生产工艺是先标印再剪切，在飞剪机做剪切时有n₁张定尺为L长的钢板已被标印，若此时瞬时改变剪切定尺为L₁，那么将有n₁+1张钢板的标印位置被打乱。为避免这种情况，取样剪切时必须协调喷印机与飞剪机的动作节奏，也就是说应控制喷印机延长定点喷印的距离，让出取样的L₁板长，即：

     S_L＝S₁+L₁  .......................................(5)式(5)中S_L为取样板标印时的开喷点控制距离；S₁为正常标印时的开喷点控制距离；L₁为取样定尺长度。

实际设计中，控制系统中的上位监控计算机根据式(5)确定取样控制模型并记录飞剪机的剪切次数，记录次数等于n₁次时立即向飞剪机出取样指令，同时向喷印机发出屏蔽喷印指令，使标印程序暂停。待飞剪机完成取样后，取消屏蔽喷印指令，恢复正常的标印控制功能。

二、根据控制模型实现定点标印控制及取样剪切控制。

控制系统进行定点标印的控制过程首先是上位监控计算机9根据基本参数和式(1)计算出ΔS，通过ΔS与设定参数A的比较并根据式(2)、(3)、(4)计算出S₁。机组开始工作后，飞剪机5每剪切一次即发出一同步基准信号，上位监控计算机9根据这一基准信号将S₁指令传入喷印机控制计算机81并由该计算机完成一次定长喷印。具体到如附图3、4、5所示的三种情况，当ΔS＜A时(图4)，S₁＝A-ΔS，在飞剪机5切断一张钢板时发出一同步基准信号，该信号激发喷印机立刻开始测量记录通过喷嘴位置的带钢长度，待该长度等于S₁时即刻开始喷印；当ΔS＝A时(图3)，S₁＝A-ΔS＝0，开喷点恰好与喷头位置重合，喷印机接到飞剪机发出的同步基准信号立刻开始喷印；当ΔS＞A时(图5)，S₁＝L-ΔS+A，开喷点位置已越过喷嘴位置，只能在下一张钢板上喷印，其控制方法仍然是通过测长进行，在接到飞剪机5发出的同步基准信号后，喷印机开始测量记录通过喷嘴位置的带钢长度，待该长度等于S₁时即刻开始喷印。

当出现取样指令时，上位监控计算机9首先根据式(5)完成一次加长喷印控制，然后恢复正常喷印控制，同时记录飞剪机剪切次数，在飞剪机做第n₁次剪切之后立即向飞剪机发出一次取样剪切指令，同时向喷印机发出屏蔽喷印指令，防止喷印机在取样时误动作，这样就可以正好在已延长距离(S₁+L₁)标印的钢板上剪切下一块定尺为L₁的样品钢板，完成取样剪切的控制过程。待飞剪机完成取样后，上位监控计算机取消屏蔽喷印指令，恢复正常的标印控制过程。

Claims (3)

1、一种金属板带在线定点标印的控制系统，其特征在于它包括飞剪机定尺控制系统(7)、喷印机控制系统(8)和上位监控计算机(9)三部分，其中飞剪机定尺控制系统(7)由用于根据控制模型和设定长度对飞剪机发出剪切指令控制的飞剪定尺控制计算机(71)、用于根据剪切指令驱动飞剪机动作的飞剪机电气传动控制系统(72)和飞剪测长用光电编码器(73)组成；喷印机控制系统(8)由用于定长喷印的测长光电编码器(84)、用于根据测长光电编码器检测信号及上位监控计算机(9)基准脉冲信号对喷印机发出喷印指令的喷印内容和定长喷印控制计算机(81)、用于根据喷印指令驱动喷印头动作的喷印机电气控制系统(82)组成，飞剪定尺控制计算机(71)和喷印控制计算机(81)的输入/输出端均与上位监控计算机(9)的输入/输出端联通。

2、根据权利要求1所述系统的金属板带在线定点标印的控制方法，其特征是上位监控计算机根据喷印机喷嘴位置点到飞剪机剪切点的直线距离S、剪切钢板定尺长度L计算出S段钢板长度减去整倍数剪切钢板定尺长度nL(n为非零正整数)后不足一个定尺长度的余长ΔS，再根据ΔS与每张钢板标印开喷点至该钢板端部距离A的参数值进行比较，确定当ΔS＜A、ΔS＝A和ΔS＞A时的三种定点标印控制数学模型，根据控制模型参数计算出钢板上标印开喷点至喷印机喷嘴的距离S₁；机组开始工作后飞剪机每剪切一次即发出一基准信号，上位监控计算机根据该基准信号将S₁指令传入喷印机计算机控制系统并由后者控制完成一次定长喷印。

3、如权利要求2所述的金属板带在线定点标印的控制方法，其特征是上位监控计算机根据取样定尺长度L₁和正常标印时的开喷点控制距离S₁计算出取样板标印时的开喷点控制距离S_L＝S₁+L₁，确定取样控制模型并记录飞剪机的剪切次数，当记录次数等于飞剪机剪切取样板片时已剪切过的定尺长度钢板的张数n₁时，立即向飞剪机发出取样剪切指令，使之在已延长距离标印的钢板上剪切下定尺为L₁的样品钢板，在飞剪机做取样剪切时屏蔽喷印指令，取样剪切完毕后恢复喷印指令。

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