JP2006023882A - Monitoring system for steel-making facility - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信が可能な親機・子機を備え、鉄鋼設備を監視する監視システムに関する。 The present invention relates to a monitoring system that includes a parent device and a child device capable of wireless communication and monitors steel facilities.
鉄鋼メーカの鉄鋼所などに設置される鉄鋼設備には、製鋼炉からの銑鉄の鋳片を一対のローラ間に流すことでスラブなどの鋳造半製品を製作する連続鋳造機や駆動モータに連結された駆動軸にて回転される一対の圧延ローラを有し、この圧延ローラによって上記鋳造半製品に圧延処理を施す圧延機などの大型の機械・装置等が設けられている。
上記のような鉄鋼設備では、当該設備にて生産される鉄鋼品の品質が上記機械等に含まれた構成部材の動作状態や使用に伴う疲労(経年劣化)状態などに大きく左右されることから、例えば上記連続鋳造機において、その各ローラを回転自在に支承する軸受装置毎に、センサ及び判定器を設置して異常発生の有無等の状態監視を行うことが提案されている(例えば、下記特許文献1参照。)。
Steel facilities installed at steelmakers' steelworks, etc. are connected to continuous casting machines and drive motors that produce cast semi-finished products such as slabs by flowing pig iron slabs from a steelmaking furnace between a pair of rollers. A large-scale machine / device such as a rolling mill that has a pair of rolling rollers that are rotated by a driving shaft and performs rolling processing on the cast semi-finished product by the rolling rollers is provided.
In steel facilities such as those described above, the quality of steel products produced in such facilities is greatly affected by the operating state of the components included in the machine, etc., and the fatigue (aging) state associated with use. For example, in the above continuous casting machine, it is proposed to monitor the state of occurrence of abnormality by installing a sensor and a determination device for each bearing device that rotatably supports each roller (for example, the following) (See Patent Document 1).
しかしながら、上記鋳片は800℃以上の高温なものであり、しかも当該鋳片がローラ間を通過するときに生じる振動やこの連続鋳造機の近傍に配置された上記圧延機などで発生する振動などにより、センサと判定器との間を繋ぐ信号線に接触不良などが生じて断線が発生することがあった。そこで、例えば下記特許文献2には、センサ毎に無線方式の送信機を設置して、各センサの検出データを対応する送信機からの無線電波により監視装置に伝達する監視システムが示されている。
また、上記圧延機においても、その駆動軸の動作状態が圧延処理される鋼材品質に直結することから当該駆動軸を監視する監視システムを構築することが要望されており、さらには駆動軸自体が回転動作するために有線方式の送信機を用いることは困難であるということから、上記のような無線方式の送信機を備えたシステムにて駆動軸を監視することが検討されている。
However, the slab is a high temperature of 800 ° C. or more, and vibrations generated when the slab passes between rollers, vibrations generated by the rolling mill disposed in the vicinity of the continuous casting machine, etc. As a result, a contact failure or the like may occur in the signal line connecting the sensor and the determination device, and disconnection may occur. Thus, for example,
Also in the rolling mill, since the operating state of the drive shaft is directly linked to the quality of the steel material to be rolled, it is desired to construct a monitoring system for monitoring the drive shaft. Since it is difficult to use a wired transmitter for rotating operation, monitoring the drive shaft in a system including the wireless transmitter as described above has been studied.
ところで、上記特許文献2のような従来例では、センサ及び送信機の電力源として電池からなるバッテリー電源が用いられており、この電源とセンサ及び送信機との各間に接続される電力線での振動などに起因する断線発生が極力抑えられるように、これらの電源、センサ、及び送信機を子機としてユニット化し、連続鋳造機に含まれる全ての各軸受装置に設けていた。そして、上記監視装置側に設けた親機に対して、各子機が対応するセンサの検出データを送信することにより、監視装置で各軸受装置の動作状態を監視するようになっていた。
ところが、上記のような送信機には、センサ出力を増幅するアンプなどの電子部品が含まれており、しかもこの従来例では、センサを常に検出動作させてその検出データを監視装置側に連続的に送信させていたので、各子機での電力消費が大きいものであった。このため、この従来例では、各バッテリー電源の電池消耗を抑えることが難しく、電池容量等によっては当該電池を1〜2日で新品のものと交換する作業を行う必要があり、監視システムのメンテナンス作業に非常な手間及び時間を要した。
また、バッテリー電源の電池電圧が低下すると、センサが正常に動作しなくなったり、送信機から親機側へのデータ送信に異常を生じたりして、子機から親機側に正確な検出データを伝達できないことがあった。この結果、軸受装置の動作状態を正確に監視できなくなり、システムの信頼性が著しく低下した。
By the way, in the conventional example like the said
However, the transmitter as described above includes an electronic component such as an amplifier that amplifies the sensor output. In this conventional example, the sensor is always detected and the detected data is continuously transmitted to the monitoring device side. The power consumption in each slave unit was large. For this reason, in this conventional example, it is difficult to suppress the battery consumption of each battery power source, and depending on the battery capacity or the like, it is necessary to replace the battery with a new one in 1 to 2 days. It took a lot of work and time.
In addition, if the battery voltage of the battery power supply decreases, the sensor will not operate normally or an error will occur in the data transmission from the transmitter to the master unit, and accurate detection data will be sent from the slave unit to the master unit. I was unable to communicate. As a result, the operating state of the bearing device cannot be accurately monitored, and the reliability of the system is significantly reduced.
上記のような従来の問題点に鑑み、本発明は、バッテリー電源の電池交換時期を正確に把握することができ、よって最適なタイミングで電池交換作業を行うことができるメンテナンス作業性及び信頼性に優れた鉄鋼設備用監視システムを提供することを目的とする。 In view of the conventional problems as described above, the present invention can accurately grasp the battery replacement time of the battery power supply, and thus can perform the battery replacement work at an optimal timing, and can maintain the workability and reliability. The object is to provide an excellent monitoring system for steel facilities.
本発明は、鉄鋼設備側に設けられた子機と、この子機と無線通信が可能な親機とを有し、前記子機からの送信信号を基に前記鉄鋼設備を監視する監視システムであって、
前記子機が、当該子機の電力源を構成するとともに、電池を有するバッテリー電源と、前記バッテリー電源の残量を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果を前記親機に送信する送信手段とを具備していることを特徴とするものである。
The present invention is a monitoring system having a slave unit provided on the steel facility side and a master unit capable of wireless communication with the slave unit, and monitoring the steel facility based on a transmission signal from the slave unit. There,
The slave unit constitutes a power source of the slave unit, and includes a battery power source having a battery, a detection unit that detects a remaining amount of the battery power source, and a transmission that transmits a detection result of the detection unit to the master unit Means.
上記のように構成された鉄鋼設備用監視システムにおける子機では、検出手段がバッテリー電源の残量を検出して、送信手段が上記検出手段の検出結果を親機に送信しているので、親機側で当該子機の電力源での使用に伴う電圧低下を監視・管理しつつ、そのバッテリー電源の電池交換時期を正確に把握することができる。 In the slave unit in the steel equipment monitoring system configured as described above, the detection unit detects the remaining amount of battery power, and the transmission unit transmits the detection result of the detection unit to the master unit. It is possible to accurately grasp the battery replacement time of the battery power supply while monitoring and managing the voltage drop accompanying the use of the power supply of the slave unit on the machine side.
また、上記鉄鋼設備用監視システムにおいて、前記送信手段には、前記バッテリー電源に接続され、かつ前記鉄鋼設備の構成部材に設けられて当該構成部材での動作状態を監視する監視手段が接続されるとともに、前記送信手段は、前記親機に対して、前記検出手段の検出結果とともに前記監視手段の監視結果を送信することが好ましい。
この場合、親機には上記検出結果であるバッテリー電源の残量と上記監視結果である構成部材の動作状態とが同時に伝達されることとなり、親機側でバッテリー電源の残量確認を確実に行うことができるとともに、監視手段において、当該電源の電圧低下に起因する動作不良が生じているか否かについて、親機側で即座に判断することができる。
Further, in the steel facility monitoring system, the transmission means is connected to the battery power source and connected to a monitoring means that is provided in a structural member of the steel equipment and monitors an operation state of the structural member. At the same time, it is preferable that the transmission unit transmits the monitoring result of the monitoring unit together with the detection result of the detection unit to the parent device.
In this case, the battery power remaining amount that is the detection result and the operation status of the component member that is the monitoring result are simultaneously transmitted to the parent device, so that the battery power remaining amount confirmation can be surely performed on the parent device side. In addition, the master unit can immediately determine whether or not there is a malfunction due to the voltage drop of the power source.
また、上記鉄鋼設備用監視システムにおいて、前記監視手段には、圧延ローラを駆動する駆動軸に設けられ、この駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出するセンサ手段が含まれてもよい。
この場合、駆動軸の損傷状態を示すセンサ検出結果が上記送信手段を介してセンサ手段から親機側に送信されるので、親機側で損傷状態を含む駆動軸の動作状態を検知しつつ、当該駆動軸の監視を行うことができる。
In the steel equipment monitoring system, the monitoring unit may include a sensor unit that is provided on a drive shaft that drives the rolling roller and detects a physical quantity that changes due to damage to the drive shaft. .
In this case, since the sensor detection result indicating the damaged state of the drive shaft is transmitted from the sensor means to the master unit side via the transmission unit, while detecting the operation state of the drive shaft including the damaged state on the master unit side, The drive shaft can be monitored.
また、上記鉄鋼設備用監視システムにおいて、前記子機には、前記親機からの指示信号を受信する受信手段が設けられ、前記検出手段は、前記受信手段が受信した前記指示信号に従って、前記バッテリー電源の残量検出を行うことが好ましい。
この場合、親機が受信手段を介して検出手段に指示信号を出力することにより、バッテリー電源の残量検出が行われるので、親機側で当該バッテリー電源の残量を直ちに把握することができ、その電源の電池交換が必要であるか否かについて迅速に決定することが可能となる。
In the steel facility monitoring system, the slave unit is provided with a receiving unit that receives an instruction signal from the master unit, and the detection unit is configured to receive the battery according to the instruction signal received by the receiving unit. It is preferable to detect the remaining amount of power.
In this case, since the master unit outputs an instruction signal to the detection unit via the receiving unit, the remaining amount of the battery power is detected, so the master unit can immediately grasp the remaining amount of the battery power. It becomes possible to quickly determine whether or not the battery of the power source needs to be replaced.
また、上記鉄鋼設備用監視システムにおいて、前記鉄鋼設備側には、互いに異なる識別子が付与された複数の前記子機が設けられ、前記複数の各子機に設けられた前記送信手段は、前記検出手段の検出結果を前記親機に送信するときに、当該子機に付与された識別子を前記検出結果とともに前記親機に送信することが好ましい。
この場合、各子機に付与された識別子が上記検出結果とともに親機に送信されるので、監視システムに複数の各子機が設けられている場合でも、親機側で電池交換が必要な子機を特定することができ、電池交換作業、ひいては当該システムのメンテナンス作業を簡単化することができる。
Further, in the steel facility monitoring system, the steel facility side is provided with a plurality of slave units assigned with different identifiers, and the transmission means provided in each of the plurality of slave units includes the detection When transmitting the detection result of the means to the parent device, it is preferable to transmit the identifier given to the child device to the parent device together with the detection result.
In this case, since the identifier assigned to each slave unit is transmitted to the master unit together with the detection result, even if a plurality of slave units are provided in the monitoring system, the slave unit that requires battery replacement on the master unit side is required. The machine can be specified, and the battery replacement work, and thus the maintenance work of the system can be simplified.
本発明によれば、親機側でバッテリー電源の電池交換時期を正確に把握することができるので、そのバッテリー電源の電池交換作業を最適なタイミングで実施することが可能となり、メンテナンス作業を簡単に行える同作業性に優れた監視システムを構築することができる。また、親機側で子機の電力源(バッテリー電源)での使用に伴う電圧低下を監視・管理することができるので、この電圧低下に起因して子機各部での動作不良や送信異常が生じるのを未然に防ぐことができ、監視システムの信頼性を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to accurately grasp the battery replacement time of the battery power source on the base unit side, so that the battery replacement operation of the battery power source can be performed at an optimal timing, and the maintenance work can be easily performed. A monitoring system with excellent workability can be constructed. In addition, the base unit can monitor and manage the voltage drop associated with the use of the power source (battery power) of the handset. This voltage drop causes malfunctions and abnormal transmissions in each part of the handset. It can be prevented from occurring, and the reliability of the monitoring system can be improved.
以下、本発明の鉄鋼設備用監視システムの好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、本発明を鉄鋼設備内に設けられた圧延機の駆動軸に適用した場合を例示して説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a monitoring system for steel facilities according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in the following description, the case where this invention is applied to the drive shaft of the rolling mill provided in the steel equipment is illustrated and demonstrated.
図1は鉄鋼メーカの圧延機に使用される駆動軸を示す斜視図であり、図2は十字軸継手の主要部を駆動軸の軸方向から見た図である(一部断面を含む。)。図において、駆動軸10の両端部近傍には十字軸継手11が使用されており、この継手11を介在させて当該駆動軸10の一端側及び他端側には図示を省略した駆動モータ及び鉄鋼用圧延ローラがそれぞれ連結されている。つまり、駆動軸10には、2つの十字軸継手11の間に配置される中間軸部(第1軸部)10aに加えて、上記モータ及びローラ側にそれぞれ接続される駆動軸部(第2軸部)10b及び従動軸部(第3軸部)10cが設けられており、一方の十字軸継手11にて中間軸部10aと駆動軸部10bとが連結され、他方の十字軸継手11にて中間軸部10aと従動軸部10cとが連結されている(図1参照)。また、圧延機では、2本の駆動軸10が互いに平行に配置されており、各駆動軸10に連結された2つの上記ローラ間にスラブ等を通すことで圧延処理が施された鋼材を製造するように構成されている。また、この圧延処理の際に、駆動軸10は、各十字軸継手11によって軸方向から傾くのを許容された状態で図1の矢印R方向に回転することにより上記駆動モータの回転力を圧延ローラに伝達する。さらに、この圧延機では、本発明の監視システムにより、各駆動軸10の動作状態が監視され、その運転時間に伴う損傷の進行度合いが判別されるようになっている。
FIG. 1 is a perspective view showing a drive shaft used in a rolling mill of a steel manufacturer, and FIG. 2 is a view of a main part of a cross joint from the axial direction of the drive shaft (including a partial cross section). . In the figure, a
上記十字軸継手11は、十字軸12と、4個のベアリングカップ13とを備えており、ベアリングカップ13が十字軸12の軸方向周りの部分を覆うように当該十字軸12の4つの各軸12aに揺動可能に装着されている。各ベアリングカップ13は、カップ部131と、その内部に保持され、上記軸12aに転がり接触する複数のころ132とを具備しており、カップ部131の内周面及び軸12aの外周面をそれぞれ外輪軌道及び内輪軌道としている。また、図2における上下一対のベアリングカップ13が当該十字軸継手11から見て軸方向一方側の駆動軸10の軸部(例えば、上記駆動軸部10b)に、左右一対のベアリングカップ13は軸方向他方側の駆動軸10の軸部(例えば、上記中間軸部10a)に、それぞれ接続されている。
上記カップ部131の周方向中央にはグリース注入用の孔131aが形成されている。また、この孔131aと同軸的に、軸12aの中心軸周りに孔12bが形成されている。カップ部131の孔131aには支持部材14がねじ止めにより取り付けられている。支持部材14は、平底碗状の取付部14aと、その底部から軸12aの軸方向に延設された丸棒状の支持部14bとを有しており、支持部14bは孔12bに挿入されている。挿入された支持部14bの先端近傍には、例えば渦電流式の変位センサ151が孔12bの壁面に対向するよう取り付けられている。
The
At the center in the circumferential direction of the
上記取付部14a内には、無線方式のデータ送受信が可能な子機1が取り付けられている。この子機1には、支持部材14の内部又は表面に設けた溝を通したケーブル16により、上記変位センサ151が接続されている。変位センサ151は、所定の基準位置に取り付けられて孔12bの上記壁面との距離変化を検出することにより、軸12aに生じた表面剥離などの損傷の程度に応じて増加する、軸12aとベアリングカップ13との相対的な変位(位置ずれ)を示す変位信号を子機1に出力する。
他の3箇所の軸12aについても同様に、支持部材14(図示せず)、変位センサ152,153,154、及び、子機2,3,4が設けられ、合計4個の子機1,2,3,4からそれぞれ変位信号データを発信することができる。また、子機1〜4は、常に変位信号データを発信するのではなく、後述する親機から要求があったときにのみ同信号データを発信するハンドシェイク方式のデータ通信チャンネルを形成するよう構成されている。
A
Similarly, support members 14 (not shown),
また、上記十字軸12の中央の凹み部分には、例えば圧電型加速度ピックアップを用いた振動センサ17が上記凹み部分表面に対向するよう取り付けられており、露出配線されたケーブル18を介して、ベアリングカップ13(左)の側面に取り付けられた子機5と接続されている。この振動センサ17は、軸12aに生じた表面剥離などの損傷の程度に応じて増加する、十字軸12の振動を検出してその振動信号を子機5に出力する。また、この子機5は、上記子機1〜4と同様の機能を有しており、振動センサ17からの振動信号データを親機からの要求に応じて発信する。
また、上記子機1〜5と、これらにそれぞれ直結された変位センサ151〜154及び振動センサ17とは、上記監視システムに含まれたものであり、各子機1〜5にはそれぞれ識別子としての連続した整数のID番号0,1,2,3,4が割り当てられている。そして、駆動軸用監視システム内で各子機1〜5と変位センサ151〜154及び振動センサ17とを特定可能になっている。尚、このように各子機1〜5に互いに異なるID番号を付与することにより、子機に接続されるセンサを変更した場合でも当該子機のID番号を変更する手間を省略することができる。
In addition, a
Moreover, the said subunit | mobile_units 1-5, the displacement sensors 151-154 directly connected to these, and the
図3に示すように、上記監視システムTは、上記の各センサ(変位センサ151〜154及び振動センサ17)と、子機1〜5と、これらの各子機1〜5と双方向の無線通信が可能な単一の親機6とを備えている。この親機6には、例えばRS232Cに準拠した通信線7aを介して鉄鋼設備内に配置されたパネルコンピュータ8が接続されている。また、このパネルコンピュータ8には、例えば10Base−T線を用いたLAN 7bを介して、鉄鋼設備から離れた監視室内などに設置されたパソコン(以下、“PC”と略称する。)9が接続されており、このPC 9は、インターネット等の通信ネットワーク20を介在させて例えば十字軸継手11の製造メーカやそのメンテナンス会社などの情報処理端末21に接続可能に構成されている。なお、監視システムTでは、上記2本の駆動軸10に組付けられた4つの各十字軸継手11に子機1〜5が装着されており、親機6は当該システムT内に含まれた全ての子機と個別にデータ通信を行って十字軸継手11単位に駆動軸10の監視を行えるようになっている。但し、以下の説明では、説明の簡略化のために、図3に示すように1つの十字軸継手11に設けられた子機1〜5について説明する。
As shown in FIG. 3, the monitoring system T includes the above-described sensors (
上記の各子機1〜5は、全て同一の構成部材をユニット化したトランシーバタイプのワイヤレス送受信機であり、図4に例示するように、子機1には、接続された変位センサ151からのアナログ式の検出信号を増幅するプリアンプ31と、このプリアンプ31にて増幅された一周期分の検出信号を例えば12ビットの検出データに変換するA/Dコンバータ32と、このA/Dコンバータ32に順次接続されたPIC(Peripheral Interface Controller)33及び送受信モジュール34とが設けられている。この送受信モジュール34は、後に詳述するように、センサ手段(監視手段)としての上記変位センサ151の検出(監視)結果と、後述の検出部の検出結果とを親機6に送信する送信手段、及び当該親機6からの指示信号を受信する受信手段を一体的に構成したものである。
Each of the
また、子機1は、当該子機1の電力源を構成するとともに、電池(例えば、二本の単三電池(定格電圧;3.0V(=1.5V×2)))を有するバッテリー電源35と、このバッテリー電源35に接続されたDC−DCコンバータ36とを備えており、バッテリー電源35が、図4に太線の矢印で示す電力線を介して子機1の各部及び変位センサ151に対して電力供給を行うように構成されている。つまり、A/Dコンバータ32、PIC 33、送受信モジュール34、タイマ回路37、及び変位センサ151は、同図に示すように、各々バッテリー電源35と直接接続されており、バッテリー電源電圧が印加されるようになっている。また、プリアンプ31では、その電源電圧として例えば±2.5Vの電圧を印加することが要求されているため、バッテリー電源電圧はDC−DCコンバータ36によって上記の電圧に変換された後当該アンプ31に与えられる。但し、タイマ回路37以外のプリアンプ31、A/Dコンバータ32、PIC 33、送受信モジュール34、及びDC−DCコンバータ36は、常時、待機(スリープ)状態に設定されており、子機1ではバッテリー電源35の電池を極力消耗しないようになっている(詳細は後述)。
Moreover, the subunit |
上記PIC 33は、子機各部の制御を行う制御部を構成するものであり、ワンチップのマイコンにより構成されている。また、このPIC 33には、その動作状態(オン状態)の時間を規定するタイマ回路37が接続されている。このタイマ回路37は、所定の周期(例えば、10sec)毎に、PIC 33を起動させる起動信号を当該PIC 33に出力するように構成されており、PIC 33では、起動信号が入力されると、スリープ状態から所定時間(例えば、10msec)の間、オン状態となる。そして、PIC 33は、オン状態になると、送受信モジュール34に対して、スリープ状態からオン状態に切り換えるON信号を直ちに出力し、これらの子機各部では、バッテリー電源35からの電力供給が許容されて、動作可能な状態に移行される。
The
また、PIC 33は、上記所定時間のオン状態期間に、送受信モジュール34が親機6からの送信波を受信し、その送信波に含まれた親機6からの変位センサ151の検出結果を要求する要求信号を入力したときのみ、PIC 33はA/Dコンバータ32及びDC−DCコンバータ36に対してスリープ状態からオン状態に切り換えるON信号を出力し、これにより、変位センサ151が動作して、そのセンシングデータ(センサ検出データ)が送受信モジュール34から親機6に発信される。
また、PIC 33は、親機6からの要求信号が入力されずに、上記オン状態期間が経過すると、A/Dコンバータ32、送受信モジュール34、及びDC−DCコンバータ36に対して、オン状態からスリープ状態に切り換えるOFF信号を出力することで、バッテリー電源33からの電力供給を遮断して、これらの子機各部及び変位センサ151を動作不能状態とする。さらには、PIC 33自体も、オン状態からスリープ状態に移行する。尚、変位センサ151は、DC−DCコンバータ36のオン・オフ状態に連動するプリアンプ31がオン状態のときに、このプリアンプ31からケーブルを介して電力の供給を受けており、プリアンプ31のオン・オフに連動してオン・オフ状態が切り換わる。
In the ON state period of the predetermined time, the
In addition, when the on-state period elapses without the request signal from the
また、PIC 33等の上記子機各部及び変位センサ151でのスリープ状態は、消費電流が0.1mA以下であるスリープ状態であり、上記のように、タイマ回路37がPIC 33を起動し、PIC 33が子機各部及び変位センサ151を起動することにより、子機1では、バッテリー電源35の電力消費量を極力抑えるように構成されている。つまり、子機1では、その接続された変位センサ151を含めて、電力消費量が極めて少ないICからなる上記タイマ回路37のみが常時、動作するようになっており、PIC 33が親機6からの上記要求信号を確認したときのみ、バッテリー電源35が使用されて変位センサ151のセンサ検出データが親機6に伝達される。これにより、バッテリー電源35の電池が消耗するのを極力抑制することができ、バッテリー電源35の電池寿命を延ばしてその交換時期を長くすることが可能となる。
In addition, the sleep state in each part of the slave unit such as the
また、PIC 33には、バッテリー電源35の電池容量の残量を検出する検出手段としての検出部33aがソフトウェアによって機能的に設けられており、この検出部33aが現時点でのバッテリー電源35の電圧を検出するように構成されている。この検出部33aでの検出処理は、PIC 33が上記要求信号を受信したときに実施されるようになっており、PIC 33は、上記センサ検出データとともに、検出部33aが検出した電池残量(検出電圧)データを親機6に送信させる。また、検出部33aが現時点でのバッテリー電源電圧が所定電圧(例えば、2.7V)以下であることを判別したときには、PIC 33は親機6に対しバッテリー電源35の電池を交換することを要求する電池交換信号を生成して、上記電池残量データに含めて送信させるよう構成されている。
また、PIC 33には、例えばDIPスイッチにより構成されたID設定部38が接続されており、このID設定部38で設定された番号が子機1に付与されたID番号としてPIC 33に登録(認識)される。
尚、上記の説明以外に、A/Dコンバータ32の機能をPIC 33に含めることにより、当該コンバータ32の設置を省略し、プリアンプ31をPIC 33に接続する構成でもよい。
The
In addition, an
In addition to the above description, the function of the A /
上記送受信モジュール34には、所定周波数の送信波(搬送波)を発振する発振器、センサ検出データを送信波に乗せるための変調を行う変調器、及び親機6からの送信波を復調する復調器が設けられており、接続されたアンテナ39を介して親機6と双方向の無線通信を行う。また、送受信モジュール34は、PIC 33からの指示信号に従って送信モード又は受信モードを択一的に選択するよう構成されており、1送信サイクル(上記搬送波の1周期)毎に、所定のビット数のデータブロックを送信するようになっている。さらに、送受信モジュール34では、センサ検出データ及び電池残量データの送信を行うときに、その送信ブロックのヘッダー部に、その子機1に付与されたID番号を示すIDコードを含めて、当該データブロックを親機6にシリアル伝送するように構成されている。
The transmission /
上記親機6には、図5に示すように、子機1〜5の各送受信モジュール34との間で共通の周波数を用いて無線通信を行う送受信モジュール41と、当該親機各部の制御を行う制御部を構成するPIC 42と、パネルコンピュータ8(図3)に接続されたRS232Cドライバ43とが設けられている。また、親機6は、子機1〜5と同様に、トランシーバタイプのワイヤレス送受信機を構成しており、その電力源としてのバッテリー電源などが含まれている。このバッテリー電源電圧は、子機1〜5と同様に、PIC 42に設けられた検出部(図示せず)によって常時監視されており、その検出電圧値(現時点でのバッテリー電源電圧値)がパネルコンピュータ8側に通知されるとともに、検出電圧値が所定電圧以下に低下した時点で電池交換信号が同コンピュータ8側に出力される。また、送受信モジュール41は、上記送受信モジュール34と同様に、発振器、変調器、及び復調器を備えたものであり、PIC 42からの指示信号に従って送信モード又は受信モードを択一的に選択するとともに、1送信サイクル毎に、所定のビット数のデータブロックをアンテナ40から発信するよう構成されている。
As shown in FIG. 5, the
また、親機6は、パネルコンピュータ8側からの指示(リクエスト信号)に従って、各子機1〜5に対応するセンサの検出データを送信することを要求するとともに、各子機1〜5から受信したセンサ検出データ及び電池残量データをパネルコンピュータ8側に転送する。さらに、親機6は、一つの子機に対してその子機に接続されたセンサの検出データの送信を要求するときに、当該子機の識別子を含んだ要求信号を作成し、この作成した信号を含むデータブロックを発信するようになっている。
尚、上記PIC 33、42の代わりに、例えばDSPを用いて子機及び親機の各制御部を構成することもできる。
In addition, according to an instruction (request signal) from the
Instead of the
上記パネルコンピュータ8には、そのコンピュータ機能として、上記の各センサ(変位センサ151〜154及び振動センサ17)からのセンサ検出データに基づいた対応する軸12a(駆動軸10)での損傷の程度(進行度合い)についての判別・診断機能が付与されている。また、このコンピュータ8には、各検出データの波形や上記進行度合いの変化等の所定の履歴情報をディスプレイに表示するモニタリング機能、各センサへのセンシングの開始や子機1〜5及び親機6の各バッテリー電源での電池残量の確認等を行わせる動作指示機能がソフトウェアにて与えられている。
また、PC 9には、パネルコンピュータ8が有する上記のコンピュータ機能に加えて、入力した検出データやそれに基づく損傷の診断結果などのデータを保存したり、他の情報処理端末21に上記の保存データを提供するWebサーバとして働いたりするようなサーバ機能が付与されている。
The
Further, in addition to the above computer functions of the
ここで、上記のように構成された監視システムTの動作について、図6及び図7を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明では、例えば子機1(図4)での動作について主に説明する。
図6のステップS1に示すように、子機1は受信モードに設定されている。この受信モードでは、PIC 33(図4)がタイマ回路37(図4)から10sec毎に出力される起動信号によって起動され、10msecの上記オン状態期間の間、バッテリー電源35(図4)から子機各部及び変位センサ151(図4)への電力供給を許容して、これらの子機各部及び変位センサ151をオン状態とする。そして、子機1では、親機6から検出データの要求信号を受信したか否かについての確認動作が行われる(ステップS2)。このとき、子機1が要求信号の受信を確認しなければ、子機1は後述のステップS11に進む。
また、親機6が子機側に要求信号を送信する場合、親機6はデータ要求先の子機に対する同一の要求信号を、PIC 33(子機1)のオン状態期間の周期(起動信号の出力周期)よりも長い時間(例えば、20sec)の間繰り返して子機側に発信しており、要求信号が10sec毎に10msecの間のみ動作可能となる子機側で確実に受信できるようになっている。
Here, the operation of the monitoring system T configured as described above will be specifically described with reference to FIGS. 6 and 7. In the following description, for example, the operation in the slave unit 1 (FIG. 4) will be mainly described.
As shown in step S1 of FIG. 6, the
Further, when the
上記ステップS2において、子機1が親機6からの送信波の受信を確認すると、子機1は受信した送信波に含まれたIDコードに基づいて、その送信波の送信先が当該子機1であるかについて判別する(ステップS3)。そして、異なる子機2〜5への送信波であると判別されたときには、子機1は上記ステップS11に進む。
また、上記ステップS3において、上記IDコードが子機1のID番号と一致しているときには、子機1では自局が親機6から呼出されたと判断されて送信モードに設定され、PIC 33は送受信モジュール34(図4)を介して受信した要求信号を受諾する(ステップS4)。その後、PIC 33では、その検出部33a(図4)がバッテリー電源35の現時点での電圧値を検出し、そのバッテリー電源電圧が2.7V以下であるかどうかについてPIC 33は判別し(ステップS5)、その電源電圧が2.7Vを越えている場合には、PIC 33はバッテリー電源35の電池交換をする必要がないと判断して、下記のステップS7に進む。また、このステップS5にて検出されたバッテリー電源電圧値は、上記電池残量データとしてPIC 33内で保持される。
When the
In step S3, when the ID code matches the ID number of
一方、上記ステップS5において、上記バッテリー電源電圧が2.7V以下であることが判別されると、PIC 33はバッテリー電源35の電池交換をする必要があると判断して、上記電池交換信号を生成する(ステップS6)。詳細には、PIC 33は、親機6に送信される送信ブロックの例えばヘッダー部に設定されている電池交換信号のデータ部分に所定のデータ値(例えば、“0”)を加えて当該電池交換信号のフラグをオンする。
その後、子機1では、変位センサ151から入力した変位信号にA/D変換を施して変位信号データを生成した後(ステップS7)、子機1は、その変位信号データと電池残量データとを所定の送信データブロックに変換して、親機6宛の送信波を発信する(ステップS8)。
On the other hand, if it is determined in step S5 that the battery power supply voltage is 2.7 V or less, the
After that, the
続いて、子機1は、親機6へのデータ送信後、所定時間T1秒経過したか否かについて判別し(ステップS9)、T1秒経過していなければ、子機1は、上記ステップS4に戻って上記送信波を繰り返し発信して、子機1は、当該データの親機6への送信ミスが生じるのを防いでいる。
また、上記ステップS9において、T1秒が経過したことを子機1が判別すると、子機1は受信モードに設定され(ステップS10)、タイマ回路37以外の子機各部及び変位センサ151への電力供給が遮断されて、待機状態となる。
Subsequently, the
When the
また、上記ステップS2において親機6からの送信波の受信が確認されなかった場合、または上記ステップS3において異なる子機2〜5への送信波であることが判別された場合には、図7のステップS11に示すように、子機1では、PIC 33が送受信モジュール34にOFF信号を出力して、このモジュール34をスリープ状態にする。
続いて、PIC 33は、変位センサ151、プリアンプ31(図4)、及びDC−DCコンバータ36(図4)をスリープ状態とし(ステップS12)、さらにはPIC 33は、A/Dコンバータ32もスリープ状態とする(ステップS13)。その後、PIC 33自体もスリープ状態に移行し(ステップS14)、当該PIC 33は上記起動信号を入力するまで子機1は受信モードで待機する(ステップS15及びS16)。
If reception of a transmission wave from the
Subsequently, the
以上のように構成された本実施形態の監視システムTでは、各子機1〜5のPIC 33に検出部(検出手段)33aを設け、この検出部33aによって子機電力源であるバッテリー電源35の現時点での電圧を検出している。そして、PIC 33は、検出されたバッテリー電源電圧が所定電圧以下であることを判別したときには、電池交換信号を生成して送受信モジュール(送信手段)34から親機6に発信している。この結果、この親機6及びこれに接続されたパネルコンピュータ8等の親機側は、子機1〜5の各バッテリー電源35の電池交換時期を正確に把握することができる。従って、上記従来例と異なり、その電池交換作業を最適なタイミングで実施することができ、メンテナンス作業を簡単に行うことが可能となる。また、各子機1〜5の送受信モジュール34は現時点でのバッテリー電源電圧を電池残量データとして親機6に送信しているので、親機側は子機1〜5の各バッテリー電源35での使用に伴う電圧低下を監視・管理することができる。これにより、上記電圧低下に起因して子機各部での動作不良や送信異常が生じるのを未然に防ぐことが可能となり、信頼性の高い監視システムTを構築することができる。
In the monitoring system T of the present embodiment configured as described above, a detection unit (detection means) 33a is provided in the
また、本実施形態では、PIC 33が親機6からの上記要求信号を受信したときに、送受信モジュール34は対応するセンサの検出データと電池残量データとを親機側に送出しているので、親機側においてそのバッテリー電源35の残量確認を確実に行うことができる。しかも、このように親機側で残量確認を行えることから、バッテリー電源電圧の低下に起因する動作不良が各子機1〜5に接続されたセンサ(監視・センサ手段)に発生しているか否かについて親機側で即座に判断することができ、今回送出されてきたセンサ検出データの信頼性をも直ちに判断することができる。
また、送受信モジュール34は上記検出データ及び電池残量データを含んだ送信データに子機固有のIDコードを加えて親機側に送信しているので、親機側で電池交換が必要な子機を特定することができ、電池交換作業、ひいては当該システムのメンテナンス作業を簡単化することができる。
Further, in this embodiment, when the
Further, since the transmission /
また、本実施形態では、図2に示したように、十字軸継手11の4個のベアリングカップ13の内部に子機1〜4及び変位センサ151〜154をそれぞれ配置し、さらに当該継手11と駆動軸10の軸端部との空きスペースに子機5及び振動センサ17を配置して、親機側で各子機1〜5から送られてきたセンサ検出データを基に各軸12aでの表面剥離の程度を判別して監視している。すなわち、本実施形態では、センサの設置箇所を確保し難く、かつ回転動作する駆動軸10に対して、その損傷の程度(進行度合い)を正確に把握することができ、十字軸継手11等の交換作業が必要な時期を正確に判断することが可能となる。
尚、センサの設置数やセンサ種類(形式)などは上記実施形態のものに何等限定されるものではない。つまり、センサは、駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出するものであればよく、力や温度等の検出データを取得するものでもよい。但し、上記のように、センサ種類が異なる複数種類のセンサを設置する場合の方が、駆動軸10の損傷程度をより高精度に検出できる点で好ましい。
Moreover, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the subunit | mobile_unit 1-4 and the displacement sensors 151-154 are each arrange | positioned inside the four bearing
The number of installed sensors and the type (type) of the sensor are not limited to those in the above embodiment. In other words, the sensor only needs to detect a physical quantity that changes due to damage to the drive shaft, and may acquire detection data such as force and temperature. However, as described above, the case where a plurality of types of sensors having different sensor types is installed is preferable because the degree of damage to the
尚、上記の説明では、圧延機の駆動軸に適用した場合について説明したが、本発明は鉄鋼設備側に設けられる子機において、当該子機の電力源を構成する電池からなるバッテリー電源と、このバッテリー電源の残量を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果を親機に無線送信する送信手段とを備えたものであればよく、設備が稼働しているときに、その周囲環境が高温、多湿、高振動、及びまたは高騒音などの過酷な環境下で動作される当該設備に含まれた各種機械・機器・装置などの監視に本発明を適用することができる。具体的にいえば、鉄鋼設備の連続鋳造機において、鋳片を流すためのローラを回転自在に支持する軸受装置の動作状態を監視するシステムに適用することができる。
また、上記の説明では、駆動軸の損傷に起因して変化する物理量を検出するセンサ手段(変位センサ及び振動センサ)の検出データを子機側から親機側に送信する構成について説明したが、本発明の監視システムはこれに限定されるものではなく、上記センサ手段を含んだ監視対象物の動作状態を監視する監視手段の結果データを親機側に送信するものであればよい。
In the above description, the case where it is applied to the drive shaft of a rolling mill has been described, but the present invention is a slave unit provided on the steel equipment side, a battery power source comprising a battery constituting a power source of the slave unit, and It suffices to have a detection means for detecting the remaining amount of the battery power supply and a transmission means for wirelessly transmitting the detection result of the detection means to the parent device. However, the present invention can be applied to the monitoring of various machines, devices, apparatuses, etc. included in the equipment that are operated under severe environments such as high temperature, high humidity, high vibration, and high noise. More specifically, the present invention can be applied to a system for monitoring an operating state of a bearing device that rotatably supports a roller for flowing a slab in a continuous casting machine of a steel facility.
In the above description, the configuration has been described in which the detection data of the sensor means (displacement sensor and vibration sensor) that detects physical quantities that change due to damage to the drive shaft is transmitted from the slave unit side to the master unit side. The monitoring system of the present invention is not limited to this, and any monitoring system may be used as long as it transmits the result data of the monitoring means for monitoring the operation state of the monitoring object including the sensor means to the parent device side.
また、上記の説明では、PICに検出部(検出手段)を機能的に設けた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電圧計などのハードウェアからなる検出手段をPICと独立して設ける構成でもよい。
また、上記の説明では、PICがセンサ検出データの要求信号を親機側から受信したときに電池残量検出を行わせる構成について説明したが、親機側が電池残量検出処理だけを単独で行わせる指示信号を、各子機の受信手段としての送受信モジュールに受信させて、その結果を返信させる構成でもよい。但し、上記のように、PICが要求信号を受信したときに電池残量検出処理を実施する場合の方が、現時点でのバッテリー電源電圧が自動的に通知されて認識される点で好ましい。
In the above description, the case where the detection unit (detection unit) is functionally provided in the PIC has been described. However, the present invention is not limited to this, and the detection unit including hardware such as a voltmeter is provided. The structure provided independently of PIC may be sufficient.
In the above description, the configuration has been described in which the battery level detection is performed when the PIC receives the sensor detection data request signal from the base unit side. However, the base unit side performs only the battery level detection process. The instruction signal to be received may be received by a transmission / reception module as a receiving unit of each slave unit and the result may be returned. However, as described above, the case where the battery remaining amount detection process is performed when the PIC receives the request signal is preferable in that the current battery power supply voltage is automatically notified and recognized.
また、上記の説明では、図6のステップS5に示したように、PIC(子機)側で電池交換の要否を判断する構成について説明したが、親機側で子機側から送られてきた電池残量データを基に電池交換要否の判断を実施させてもよい。
また、上記の説明では、親機とパネルコンピュータとを別個に構成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばパネルコンピュータに送受信モジュールを装着して親機と同コンピュータとを一体的に構成したものでもよい。
In the above description, as shown in step S5 of FIG. 6, the configuration for determining whether or not the battery needs to be replaced on the PIC (child device) side has been described. However, it is sent from the child device side on the parent device side. It may be determined whether or not battery replacement is necessary based on the remaining battery level data.
In the above description, the case where the base unit and the panel computer are separately configured has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, the panel computer is equipped with a transmission / reception module to be the same as the base unit. It may be configured integrally with a computer.
1〜5 子機
6 親機
10 駆動軸
17 振動センサ(監視手段・センサ手段)
33 PIC
33a 検出部(検出手段)
34 送受信モジュール(送信手段・受信手段)
151〜154 変位センサ(監視手段・センサ手段)
T 鉄鋼設備用監視システム
1 to 5
33 PIC
33a Detection unit (detection means)
34 Transmission / reception module (transmission means / reception means)
151-154 Displacement sensor (monitoring means / sensor means)
T Steel system monitoring system
Claims (5)
前記子機が、当該子機の電力源を構成するとともに、電池を有するバッテリー電源と、
前記バッテリー電源の残量を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出結果を前記親機に送信する送信手段とを具備していることを特徴とする鉄鋼設備用監視システム。 It has a slave unit provided on the steel equipment side, a master unit capable of wireless communication with the slave unit, and a monitoring system for monitoring the steel facility based on a transmission signal from the slave unit,
The slave unit constitutes a power source of the slave unit, and a battery power source having a battery;
Detecting means for detecting the remaining amount of the battery power;
A steel facility monitoring system, comprising: a transmission unit configured to transmit a detection result of the detection unit to the master unit.
前記送信手段は、前記親機に対して、前記検出手段の検出結果とともに前記監視手段の監視結果を送信することを特徴とする請求項1に記載の鉄鋼設備用監視システム。 The transmission means is connected to the battery power source and connected to a monitoring means that is provided in a structural member of the steel facility and monitors an operating state of the structural member.
The said transmission means transmits the monitoring result of the said monitoring means with the detection result of the said detection means with respect to the said main | base station, The monitoring system for steel facilities of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記検出手段は、前記受信手段が受信した前記指示信号に従って、前記バッテリー電源の残量検出を行うことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鉄鋼設備用監視システム。 The slave unit is provided with receiving means for receiving an instruction signal from the master unit,
The steel system monitoring system according to any one of claims 1 to 3, wherein the detecting means detects the remaining amount of the battery power supply in accordance with the instruction signal received by the receiving means.
前記複数の各子機に設けられた前記送信手段は、前記検出手段の検出結果を前記親機に送信するときに、当該子機に付与された識別子を前記検出結果とともに前記親機に送信することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の鉄鋼設備用監視システム。 The steel equipment side is provided with a plurality of the slave units given different identifiers,
When the transmission means provided in each of the plurality of slave units transmits the detection result of the detection unit to the master unit, the identifier assigned to the slave unit is transmitted to the master unit together with the detection result. The monitoring system for steel facilities according to any one of claims 1 to 4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004200122A JP2006023882A (en) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | Monitoring system for steel-making facility |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2004200122A JP2006023882A (en) | 2004-07-07 | 2004-07-07 | Monitoring system for steel-making facility |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009008616A (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-15 | Jtekt Corp | Driving shaft damage diagnosing unit and driving shaft monitoring system |
CN117032108A (en) * | 2023-08-08 | 2023-11-10 | 安徽天畅金属材料有限公司 | Automatic control system for smelting metallic lead |
-
2004
- 2004-07-07 JP JP2004200122A patent/JP2006023882A/en active Pending
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