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            钢板堆垛过程自动化控制实践


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            第 1 第 3期  4卷 20 0 8年 6月 
            ?

            宽 厚板 
            W I   D  AVY P AT   DE AN HE  L E

            Vo . 4 N .   11 . o 3

            Jn   2 0 ‘31 ? u e 08  

            冶金 设 备 ?  

            钢 板堆 垛 过 程 自动化 控 制 实践 
            邢 宝 勤  韩三峰 雷 国福 

            ( 韶关钢铁有限责任公司 )  
            摘 要 本文详细叙述 了韶钢热 轧宽 中厚板厂钢板堆 垛过程 自动化控制技 术方 案及实施 步骤 , 主要 是充 

            分利用二级物流控制跟踪系统 简化堆 垛机 一级控制 步序 , 实现堆垛 机 的动作 步序更 加合理 、 快捷 , 在保证 产品 
            质量的同时提高产量 , 减轻人工劳动强度 , 得 了较好的经济 和社 会效益 。 取  

            关键词

            L 2级物料跟踪定位控制 系统

            L 级基 础 自动化控 制系统 1

            Dv e—N TT ii e E   L一¥0堆垛机  2

            Au o a i n Co t o   a tc s Du i g Pl t  l g t m to   n r lPr c i e   r n   a e Pi n   i
            Xi g Ba q n,Ha   a f n   n   e  o u n  o i n S n e g a d L iGu f  

            ( hounI na dSel o Ld  S aga r  n te C . t) o  
            Ab t a t T e p p rd s rb s t et c n c ls lt n a d i lme tt n p o e u e   fa tmain c n r l u i g s r c   h   a e   e c e  h  e h ia  ou i   n  mpe n ai   r c d r so   uo t   o to  rn   i o o o d p ae pl g a  i e a d me i m  l t ol g 0a to   h o u n Io   d Se lC .L d n d ti,w ih i t  k  ul l t  i n   t d   n   d u p ae r l n   1 n   f a g a  r n a   te   o t .i   eal h c  s o t e f l i w i S n   a  
            a v n a e o   e e    t r lt c i g s se t  i l y L v l1 s se c n rls q e c  ft ep a ep lr , k et e d a t g   fL v l2 mae i   a k n  y tm osmp i   e   y t m  o t   e u n e o    l t  i s ma  h   a r f e o h e

            o e ai n s q e c     i r mo e rt n   n   f c e t p r t   e u n e o pl s o f e   r   ai a a d e ii n ,man an p o u tq ai   h l n r a i g p o u to tu ,r - ol it i  r d c  u l y w i i c e sn   rd c  u p t e  t e

            d c  n a a o  tn i .T u o d e o o ca d sca  e ei   a eb e  c iv d  u ema u lb ri e sy h sgo   c n mi  n  o ilb n f sh v   e n ahe e . l n t t
            Ke wo d L v l   t r l r c i g a d p st n n   o t l y tm , v l1b sca t ma in c nr l y tm ,D - y r   e e  mae a  a kn   n   o i o i g c n r   se 2 i t i os e L e  a i  u o t   o t   se   o os i  
            vc ie~NE TL一¥ 0 p ae pl r T 2   lt  i   e

            1 控 制 系统 组 成和成 品堆 垛 工艺 流程 

            流程如 图 2 示 , 料钢 板 在 定 尺 剪 前 自动 完 成  所 来 对 中后按 长 度设 定 进 行 定 尺 剪 切 , 剪切 后 的成 品  板 经输送 辊道 送 至 标 印 机标 印 , 印后 的成 品板  标
            经堆 垛机 输入 辊 道 送 至 堆垛 机人 口辊 道 , 由堆垛 

            目前 国 内有 3 O多条板 材生 产线 , 品堆 垛 全  成

            过程多 由操作员手动完成。这种工艺模式劳动强 
            度 大 , 作效 率 低 。韶 钢 宽 中厚 板 生 产 线控 制 系  工

            统 由T EC— E设计供货 , M I G 其特点是全线 L 2级 
            物 料跟 踪控 制开 发 比较 到 位 , 堆垛 过 程 自动 化 程 
            度较 高 。  

            机 人 口辊道 上方 的天 车磁 力 吊在 堆垛 机人 口辊 道 

            上完成堆垛 , 钢垛 由链式横移架运送 至堆垛机输  出辊道 , 最后 由天车起 吊入库。  
            堆垛 机 主要 由电磁 起 吊机 构 、 式横移 架 、 链 链 

            控制 系统如 图 1 所示 ,2级 的数 据服务器 、 L   跟踪控制服务器 、 人机界面通过高速以太网连接 
            通 讯 ;2控制 系统 通过 高速 以太 网和 工 业控 制 网  L 与 L 级 控制 系 统 P C双 通 道 连 接 通 讯 ; 场 检  1 L 现
            测元 件金 属检 测 器 、 行 元 件通 过 接 线 与 IO模  执 /

            式横移架两端的液压抬升装置和位置检测元件组  成。电磁起 吊机构主要由升 降变频调速电机 、 平 
            移 变 频 调 速 电机 、 电磁 吸 盘 、 向杆 等组 成 , 导 电机  带有 绝对式 编码 器 用来 检测 升 降高 度 , 吊机 构  起

            块 连 接 , O模 块 通 过 D vc I / ei e—N T现 场 总 线 与  E

            正常 运行 时 起 升高 度 为 吸盘 下表 面距 辊 道面  20m 。起吊机构在吸吊钢板时, 5  m 要求 电磁吸盘  中心线和钢板宽度方向中心线基本对齐。这个功 
            能 由 平 移 电 机 完 成 , 常 运 行 时 平 移 范 围 在  正 9 0m 以 内 , 0  m 平移 位置 的检 测 由安装在 传 动轴 上 

            L 级控制系统 P C连接通讯 ; l L 传动变频器 V V   VF
            通过 T L一¥0现场 总线 与 L 级 控 制 系统 P C连  2 1 L
            接 通讯 。  

            韶 钢 35 0mF 中厚 板 生 产 线 成 品 收集 工 艺   0  t l

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            ?

            3   2?

            宽厚 板 

            第 l 4卷 

            图 1控制 系统组成 图 

            的增 量式编码 器完 成 , 动轴 每转 一 圈 ( 移 6 0 传 平 0 

            出 口辊道 之间 , 钢板 在辊 道 上 运输 时 伸 人 辊 道之 

            ml 编码器可发 出 4 9 i) 1   6个脉冲, 0 定位精度非常 
            准 确 。6个 电磁 吸 盘 平 均分 布 在 人 口辊 道 上 方 ,  

            间的部分降到辊道面以下, 有上板或下板要求时,   抬升装置上升 , 链条伸人辊道之间的部分达到链  式横移架平面高度。  

            控制系统只需根据钢板位置选择给磁吸盘数量。   链式横移架人 口、 出口链条分别伸人到人口、  
            金 属 检测 

            输 出辊 道 

            图2 成 品收集工艺流程 

            2 自动堆 垛控 制技术 方案   

            量选择 , 只要来料钢板长度不变 , 给磁吸盘数量也 

            钢板在定尺剪前有 自 动对中过程 , 在剪切 、 标  印及辊道运输时, 钢板在辊道宽度方向的位置不 
            变, 只要来 料 钢板宽 度不 变 , 堆垛 机磁力 吊无需 在 

            不会改变。针对个别需 下线处理 ( 修磨 、 翻面检 
            查) 的板 , 系统 无 法识 别 , 置 了人 工确 认 功  控制 设
            能, 即实现 系统 、 工双重 判 断 , 人 杜绝 混炉号 、 混钢 

            钢板宽度方向平移对位。当钢板尾端离开标印机 
            后 的金属检 测 器 时 , 垛 机 L 堆 l级 控 制站 P C就  L 可以收到来 自 L 2级数 据 服 务器 关 于来 料 钢 板 的 

            种、 缺陷板成垛等严重质量事故。  
            3 堆垛过 程 自动控制 的实现 

            钢板堆垛过程 自动控制包括钢板在链式横移  架入口辊道上的 自 动定位、 堆垛机控制站 P C的 L  
            逻 辑 判断 、 车磁力 吊 的步序 控制 、 天 链式 横移 架链 
            条 的步序控 制 。  

            长 、 、 炉号 、 宽 厚、 钢种等信息 ,l L 级系统完成是否 
            可以成垛 的 判断 。 如果 可 以成 垛 , 来料 钢 板完  在 成 自动定 位之 前 , 前完 成平移 对 中 、 磁吸 盘数  提 给

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            第 3期 
            3 1 钢板定 位 控制  .

            邢宝勤等: 钢板堆垛过程自动化控制实践 

            ? 3? 3  

            钢板定 位控 制 由跟踪 控 制服 务器 通过 工业控 

            制网给定辊道 运行速 度参 数实 现。当 D v e ei —  c
            N T检 测到 电磁 起 吊机 构 提 升 高 度 20mm≤H E 5    ≤3 0m 提升 高 度测量 编码 器 ) 链式 横 移 架伸  6  m( 、
            人 堆垛 机 人 口辊 道 部 分 下 降 到 位 ( 近 开 关 )  接 , T —S 0检 测 到堆 垛 机人 口辊 道 上 无板 且 辊道 速  L 2 度 为零后 , 垛 机 L 堆 1级 控 制 器 P C通 过 工 业 控  L

            制 网告 知 L 2跟踪 控 制 服 务 器堆 垛 机 处 于要 钢 待 

            料状态 , L 2跟踪控 制服务器收到 L 级的待料信  1
            号后 , 通过 跟踪 控 制服 务 器 一 P C V V L — V F给 出 

            辊道起 动命 令 , 道运 行加 速 度 为 6 / i, 辊 0rmn 最大  速度 V = 5rmn   9 / i。如 图 3所 示 , 印辊 道 、 标 堆 
            垛 机输 人辊 道将 匀 速 度 向 堆 垛机 人 口方 向运 行 ,   钢 板 的运行距 离 L= oa 。当 L 』v t 2跟 踪 控制 服 务 

            器计算到钢板头部到达堆垛机输人辊道 7 5m处  .   时, 以同样 的速度参数起动堆垛机人 口辊道 , 计算 
            到 钢板尾 端 离标 印辊 道 时 , 印 辊 道 停 车 。 当跟  标
            踪控 制服 务器 收到堆 垛机 人 口金 属检 测器 有钢 信 

            号后 , 在对 钢板 位置 进一 步校 正 的 同时 , 垛机输  堆 人辊 道进人 定 位控 制 步 序 , 堆 垛 机 人 口金 属检  从

            测器算起 , 钢板要求在 1  内行走它本身长的距  2S
            离 , 度从 9  / i 为 0 加 速 度 a= ( 钢 1  速 5rm n降 , 2L 一 2
            图 3 L 级 逻 辑 判 断 控 制 流 程    1

            V ) 1  即当 金 属 检 测 器 被 钢 尾 端 触 发 后 ,   /2 , 辊  道 速 度正 好 为 0, 道 停 车 ,2级 系 统 向堆 垛 机  辊 L L 系统 发钢 板定 位完 成信 号 。 l  
            3 2 L 级 成垛 判断 控制  .  1

            垛, 电磁 起 吊机 构 下 降 到 位 , 垛 张 数 计 数 器加  成

            1若加 1 的成垛张数等于设定值 , , 后 电磁吸盘消 
            磁 , 吊机 构 升起 , 起 成垛 钢板 放置 在堆 垛机 人 口辊 

            道上 , 在 L 并 1级 监 控 画 面 提 示 堆 垛 完 成 ( IE PL   N W 变绿 色 ) 等待操 作员 确认 指令 , O , 若加 1 的  后

            如 图 3所 示 , 钢 板 尾端 离 开 标 印 机 后 的金  当 属 检测器 时 , 垛 机 L 级 控 制 器 P C就 可 以从  堆 l L L 数 据服务 器读 取到 该 钢板信 息 ( 2级 炉号 、 钢种 、   长 、 、 ) 并 做如 下 判 断处 理 : 果是 堆 垛 第 一  宽 厚 , 如
            张板 , 将根 据钢 板 长 度 从 右 到左 选 择 给磁 电磁 吸 

            成垛张数小于设定值 , 则按钢板重量加大给磁量 ,  
            电磁起 吊机 构 升降 到 位 后 向 L 2级 系 统 发 出待 料  信 号 。如果 不 可 成垛 , 电磁 起 吊机 构 不 会 自动  则 动 作 。如果 钢 板 表 面有 下 线 处 理 的标 识 , 作 员  操 将 堆垛 机 L 级 控制 画 面切换 到手 动状态 , l 电磁起  吊机 构不 动 作 。控制 流程 如 图 4所示 。   3 4 链式 横 移架 的动 作步序 控 制  . 链式 横 移架 的动 作开 始于操 作员 的两 个按 钮  指令 , 一个是 堆垛 完成 按钮 , 一个 是通 过按 钮 。堆  垛 完 成按 钮 的执行 条件 是 :l级监 控 画 面提示 堆  L 垛 完 成后 的操 作员 确认 按钮 。通过 按钮执 行条 件 

            盘数量 , 根据钢板宽度完成平移对 中; 否则将判断 
            成垛条 件 , 成垛 条 件 为来 料 钢板 和 已成 垛 钢 板 必  须 同钢 种 、 长度 度偏 差小 于 50m 厚 度相 同 、 0  m、 宽  度相 同 , 并将 判 断结 果画 面提示 给操 作 员 。   3 3 电磁起 吊机 构 的动作 步序 控 制 。 .    堆 垛机 L l系统 收到 钢板定 位 完成 信号后 , 结  合 信息交换 过程 中 的 比较判 断 结果 , 果可 以成  如

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            ?

            3   4?

            宽厚板 

            第l 4卷 

            是 :信息 交换 过程 中 L l系统 的 比较 判 断结 果 是 
            不 可 以成 垛或 经人 工识别钢 板表 面有下 线处理 的 

            标 识 的不 可 以成垛来 料钢 板的确认 按钮 。一 旦操 
            作 员按 下上 述 铵 钮 的任何 一个 ,L 级 系 统 将 计  l

            <  《 >  等操员 指 待作 钮令 按  
            N l  
            磁力 吊下 降 到 位 

            算链 式横 移架 面板 上钢 垛所 占的面积 、钢垛 之 间 

            的间隙 ( 固定值 , 0  m ,并和链式横移架总  50m ) 面积比较是否有空位,如果空位足够 ,链式横移 
            架 人 口链 条抬 升到 位并 向出 口方 向横 移 ,直 至人  口辊 道上 的 钢 板 ( 垛 ) 完 全 离 开 辊 道 ,人 口 钢   链条 下 降到位 并 向 L 2级 发待 料 信号 。如果 链 式  横 移架 面板上 空位不 足 以上板 ,链 式横 移架 出 口  
            链条 抬升 到位 ,人 口链条 、出 口链 条全 速 向出 口  

            l  
            计数器加 l  

            l  

            《擎 L 严…    
            根 板 给 磁  据重 定 力
            I  

            I  

            磁 吊磁 力 消 
            {  

            方 向横 移 ,直 至空位 足够然后 开 始上板 。如需 下 

            臣  
            匦 

            ] 
            匦嘲  
            图 4 磁 力 吊控 制 流 程   

            板 ,链式横 移 架 面 板 上靠 近 出 口辊 道 的钢 板 
            ( 垛 ) 完 全 进 入 出 口辊 道 , 出 口链 条 下 降 到  钢 位 。控制 流程 如 图 5所示 。  

            操 作员 按 下 指 令 按钮 

            人 口链 条 抬 升 到位 

            口链 条 L是 否 有 空 

            N  

            出 口链 条 

            N  

            人 口链 条 下 降 到位 

            人 口出 口链 条 同  时 向 出 口移 动 

            出 口链条 抬 升 

            发 出待 料 信 号 

            H口链 条 的钢 垛 移 动  _ :
            到 等 待下 板 的位 置 

            出 口链 条 的板 垛  移 动到 输  辊 道 

            出 口链 条 下 降 到位 

            图 5 链式横移架控制流程   

            4 结束语 

            钢板堆垛过程实现 自动化控制后 , 在提高产 
            量 、 善 产 品质 量 、 改 减轻 劳 动 强度 、 高 设备 利用  提
            率等各 方面取 得 了 良好 的 效果 , 合 于 有 一定 自 适   动化基 础的各 种板材 生产线 。  
            邢 宝 勤 , , 9 年毕业 于武汉科 技大学 电气 自 化专  男 1 6 9 动
            业, 高级 工 程 师 。  

            收稿 日期 :07—1 0  20 2— 7


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