CN101145051A - 板材生产线堆垛过程自动化控制技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种板材生产线堆垛过程自动化控制技术，包括(L1)级***逻辑判断及顺序控制，还包括有(L2)级***物料跟踪定位控制，L2级***物料跟踪定位控制是根据钢板信息和L1级设备状态反馈信息控制钢板运行速度，并通过不断计算钢板位置和输送辊道的长度，利用定位检测器反馈信息完成钢板准确定位；L1级控制***是根据L2级的传输信息判断来料钢板是否可以成垛，并根据操作员的确认指令按逻辑顺序控制钢板堆垛和钢垛传送，并将设备状态及时反馈给L2级控制***。利用本发明能提高产量，改善产品质量，减轻人工劳动强度，提高设备利用率，适合于钢厂各种板材生产线上使用。

Description

板材生产线堆垛过程自动化控制技术

【技术领域】

本发明涉及一种金属板材成品堆垛收集工艺控制技术，具体涉及一种对中厚钢板生产线堆垛过程自动化控制技术。

【背景技术】

目前，纵观国内三十几条中厚钢板生产线，自动化程度大同小异：L1级控制***(即基础自动化控制***)比较完善，L2级物料跟踪控制***有一定的设备基础，但开发不够全面；轧机区L1级、L2级开发比较到位，精整线几乎没有L2级物料跟踪控制。就成品堆垛收集而言，普遍采用的工艺模式是天车磁力吊加成品堆垛台，全过程由各岗位操作员手动完成，具体操作模式是：先由辊道工通过手柄操作辊道将目标板送进堆垛天车磁力吊起吊区；然后由起吊工目测钢板长度、宽度调整吸盘位置，选择给吸盘数量，尽可能使给磁吸盘同钢板宽度、长度两个方向对齐，根据经验调节磁力大小，然后起吊、横移天车磁力吊到堆垛台，最后卸板、消磁和回位；最后由堆垛工操作堆垛台上长度方向和宽度方向的液压推杆，将钢板推放整齐。这种工艺模式存在的主要问题是：定员人数多、人工劳动强度大，就磁力吊本身而言，在吸吊和堆放过程中需操作天车磁力吊反复对位，由于人工因素的不可控性，生产节奏很难保证高效，易发生混炉号、混钢种等严重质量事故，且堆垛台液压推杆在推放的过程中很容易造成钢板表面擦伤。国外也有钢板堆垛实现全自动化的生产线，但对个别需下线处理的板自动堆垛控制***无法识别，一旦成垛，后续处理工作难度较大。

【发明内容】

为了克服现有技术的上述缺点，本发明是在精整线实现L2级物流跟踪控制的基础上，充分利用L2级物流跟踪控制信息，进一步完善堆垛机控制站L1级控制程序，提供一种能使堆垛机的动作步序更加合理快捷、实现自动快速垛板的板材生产线堆垛过程自动化控制技术。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种板材生产线堆垛过程自动化控制技术，包括L1级***逻辑判断及顺序控制，还包括有L2级***物料跟踪定位控制，L2级***物料跟踪定位控制是根据钢板信息和L1级设备状态反馈信息控制钢板运行速度，并通过不断计算钢板位置和输送辊道的长度，利用定位检测器反馈信息完成钢板准确定位；L1级控制***是根据L2级的传输信息判断来料钢板的成垛条件，并根据操作员的确认指令按逻辑顺序控制钢板堆垛和钢垛传送，并将设备状态及时反馈给L2级控制***。

L2级的数据服务器、跟踪控制服务器、人机界面通过高速以太网连接通讯；L2控制***通过高速以太网、工业控制网和L1级控制***PLC双通道连接通讯；现场检测元件金属检测器安装在堆垛机入口辊道上，金属检测器、执行元件通过接线与I/O模块连接，I/O模块通过现场总线Divice-NET与L1级控制***PLC连接通讯；传动变频器VVVF通过现场总线TL-S20与L1级控制***PLC连接通讯。

跟踪控制服务器根据钢板长度信息、标印机距堆垛机输入辊道的实际长度数据计算出钢板在输送辊道上的运行速度控制信息，并通过安装在堆垛机输入辊道上的金属检测器进一步校正，使钢板尾端到达检测点时，堆垛机输入辊道速度为0，实现钢板自动准确定位。

钢板完成标印后，堆垛机L1级控制器PLC就可以从L2级的数据服务器读取到钢板信息，该钢板信息包括炉号、钢种、长、宽和厚，并自动做出能否成垛的判断，如果可以成垛，在钢板完成自动定位之前，堆垛机L1级***PLC控制器自动完成电磁吸盘位置调整、选择给吸盘数量，L2跟踪控制服务器级完成钢板定位后，L1级***PLC控制器按逻辑顺序完成自动堆垛。

本发明的有益效果是：能使堆垛机的动作步序更加合理快捷、达到实现自动快速垛板的目的，利用本发明能提高产量，改善产品质量，减轻人工劳动强度，提高设备利用率，适合于钢厂各种板材生产线上使用。

【附图说明】

图1是本发明控制***方框示意图；

图2是本发明L1级成垛判断控制***控制流程方框示意图；

图3是本发明物流控制示意图；

图4是电磁起吊机构的动作步序控制流程方框示意图；

图5是链式横移架的动作步序控制流程方框示意图。

图中：1-数据服务器，2-跟踪控制服务器，3-以太网络，4-人机界面，5-工业控制网，6-L1级控制器PLC，7-现场总线TL-S20，8-传动变频器VVVF，9-现场总线Divice-NET，10-标印辊道，11-堆垛机输入辊道，12-堆垛机入口辊道，13-标印机，14-钢板，15-金属检测器。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参见图1，一种板材生产线堆垛过程自动化控制技术，包括L1级***逻辑判断及顺序控制，还包括有L2级***物料跟踪定位控制、堆垛和传送控制***，L2级***物料跟踪定位控制是根据钢板信息和L1级设备状态反馈信息控制钢板14运行速度，并通过不断计算钢板14位置和输送辊道的长度，利用定位检测器反馈信息完成钢板14准确定位；L1级控制***是根据L2级的传输信息判断来料钢板14是否可以成垛，并根据操作员的确认指令按逻辑顺序控制钢板14堆垛和钢垛传送，并将设备状态及时反馈给L2级控制***。

本发明L1级成垛判断控制：如图2和图3所示，钢板14在完成标印的同时，堆垛机L1级控制器PLC6就可以从数据服务器1读取到该钢板14信息，如炉号、钢种、长、宽和厚信息，控制流程如图2所示，并做如下判断处理：如果是堆垛第一张板，将根据钢板14长度从右到左选择给磁电磁吸盘数量，根据钢板14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14和已成垛钢板必须：(1)同钢种；(2)长度偏差小于500mm；(3)厚度相同；(4)宽度相同，并将判断结果画面提示操作员。

本发明钢板14定位控制：钢板14定位控制由L2级的跟踪控制服务器2通过工业控制网5给定辊道运行速度参数来实现，步骤如下：(1)、当现场总线Divice-NET9检测到电磁起吊机构提升高度250mm≤H≤360mm(提升高度测量编码器)、链式横移架伸入堆垛机入口辊道12部分下降到位(接近开关)，现场总线TL_S207检测到堆垛机入口辊道12上无板且辊道速度为0后，堆垛机L1级控制器PLC6通过工业控制网5告知L2跟踪控制服务器2堆垛机处于要钢待料状态；(2)L2跟踪控制服务器2收到L1级的待料信号后，通过跟踪控制服务器2至L1级控制器PLC6再至传动变频器VVVF8给出辊道起动命令，辊道运行加速度为60，最大速度Vmax＝95转/分钟。如图3所示，标印辊道10、堆垛机输入辊道11将以设定的速度向堆垛机入口方向运行。(3)当L2跟踪控制服务器2计算到钢板14头部到达堆垛机输入辊道12的7.5m处时，以同样的速度参数起动堆垛机入口辊道12，计算到钢板14尾端离标印辊道10时，标印辊道10停车。(4)当跟踪控制服务器2收到堆垛机入口金属检测器15有钢信号后，在对钢板14位置进一步校正的同时，堆垛机输入辊道11进入定位控制步序，从堆垛机入口金属检测器15算起，钢板14要求在12秒内行走它本身长的距离，速度从95转/分钟降为0，即当金属检测器15被钢尾端触发后，辊道速度正好为零，辊道停车，L2级***向堆垛机L1***发钢板14定位完成信号。

本发明电磁起吊机构的动作步序控制，其控制流程如图4所示，堆垛机L1***收到钢板14定位完成信号后，结合信息交换过程中的比较判断结果，如果可以成垛，电磁起吊机构下降到位，成垛张数计数器加1，若加1后的成垛张数等于设定值，电磁吸盘消磁，起吊机构升起，成垛钢板14放置在堆垛机入口辊道12上，并在L1级监控画面提示操作员堆垛完成(PILE NOW变绿色)，等待操作员确认指令。若加1后的成垛张数小于设定值，则按钢板14重量加大给磁量，电磁起吊机构上升降到位后向L2级***发出待料信号。如果不可成垛，则电磁起吊机构不会自动动作。虽然信息交换过程的比较判断结果可以成垛，但如果钢板14表面有下线处理的标识，操作员将堆垛机L1级控制画面切换到手动状态，电磁起吊机构也不会动作。

本发明链式横移架的动作步序控制，其控制流程如图5所示，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：L1级监控画面提示堆垛完成(PILENOW变绿色)后的操作员确认按钮。通过按钮执行条件是：信息交换过程中L1***的比较判断结果是不可以成垛或经人工识别钢板14表面有下线处理的标识的不可以成垛来料钢板14的确认按钮。一旦操作员按下上述铵钮的任何一个，L1级***将计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，500mm)，并和链式横移架总面积比较是否有空位，如果空位足够，链式横移架入口链条抬升到位并向出口方向横移，直至入口辊道上的钢板(钢垛)完全离开辊道，入口链条下降到位并向L2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，入口链条、出口链条全速向出口方向横移，直至空位足够然后开始上板。如需下板，链式横移架面板上靠近出口辊道的钢板(钢垛)完全进入出口辊道，出口链条下降到位。只要链式横移架面板上有板，操作员可随时点击堆垛机L1级监控画面上的INDEX TO EXIT完成下板，使链式横移架面板上有板始终有足够的上板空位。

Claims (5)

1.一种板材生产线堆垛过程自动化控制技术，包括(L1)级***逻辑判断及顺序控制，其特征是：还包括有(L2)级***物料跟踪定位控制，(L2)级***物料跟踪定位控制是根据钢板(14)信息和(L1)级设备状态反馈信息控制钢板(14)运行速度，并通过不断计算钢板(14)位置和输送辊道的长度，利用定位检测器反馈信息完成钢板(14)准确定位；(L1)级控制***是根据(L2)级***物料跟踪定位控制的传输信息判断来料钢板(14)成垛的条件，并根据操作员的确认指令按逻辑顺序控制钢板(14)堆垛和钢垛传送，并将设备状态及时反馈给(L2)级控制***。

2.如权利要求1所述的板材生产线堆垛过程自动化控制技术，其特征是：(L2)级的数据服务器(1)、跟踪控制服务器(2)、人机界面(4)通过高速以太网(3)连接通讯；(L2)控制***通过高速以太网(3)、工业控制网(5)和(L1)级控制***PLC(6)双通道连接通讯；现场检测元件金属检测器(15)安装在堆垛机输入辊道(11)上，金属检测器(15)、执行元件通过接线与I/O模块连接，I/O模块通过现场总线Divice-NET(9)和(L1)级控制***PLC(6)连接通讯；传动变频器VVVF(8)通过现场总线TL-S20(7)与(L1)级控制***PLC(6)连接通讯。

3.如权利要求2所述的板材生产线堆垛过程自动化控制技术，其特征是：跟踪控制服务器(2)根据钢板(14)长度信息、标印机(13)距堆垛机输入辊道(11)的实际长度数据计算出钢板(14)在输送辊道上的运行速度控制信息，并通过安装在堆垛机输入辊道(14)上的金属检测器(15)进一步校正，使钢板(14)尾端到达检测点时，堆垛机输入辊道(11)速度为0，实现钢板(14)自动准确定位。

4.如权利要求2所述的板材生产线堆垛过程自动化控制技术，其特征是：钢板(14)完成标印后，堆垛机(L1)级控制器PLC(6)就能从(L2)级的数据服务器(1)读取到该钢板(14)信息，并自动做出能否成垛的判断，如果可以成垛，在钢板(14)完成自动定位之前，堆垛机(L1)级***PLC控制器(6)自动完成电磁吸盘位置调整、选择给吸盘数量，(L2)跟踪控制服务器(2)级完成钢板(14)定位后，(L1)级***PLC控制器(6)按逻辑顺序完成自动堆垛。

5.如权利要求1所述的板材生产线堆垛过程自动化控制技术，其特征是：所述钢板(14)信息包括炉号、钢种、长、宽和厚信息。

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