CN102922036B - 圆盘剪卡钢监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆盘剪卡钢监控方法，该方法通过编码器检测碎边剪电机的转速，计算出带钢运行距离，再结合测得的碎边剪实际力矩值与设定力矩值来判断是否发生卡钢，并发出停机和报警控制。本发明还公开了一种圆盘剪卡钢监控装置。采用本发明能够实现卡钢事故的自动监控，通过及时发现卡钢，能够防止事故的扩大化，减少了不必要的停机，提高了作业效率。

Description

圆盘剪卡钢监控方法

技术领域

本发明涉及卡钢检测技术，更具体地说，涉及一种圆盘剪卡钢监控装置及方法。 

背景技术

圆盘剪是用于剪切带钢边部的设备。由于部分用户需要切边钢板，所以在热轧精轧横切机组上设计有圆盘剪，用于在带钢运行过程中将其毛边切除，一般两侧的切边量为22-50mm。圆盘剪一般由传动侧和操作侧两组剪刃组成，每组剪刃有上、下两片剪刃，圆盘剪安装在圆盘剪机架上，通过万向轴与齿轮分配箱连接，由圆盘剪电机驱动。另外操作侧和传动侧的圆盘剪电机由联动杆进行连接，以保证传动侧和操作侧两组剪刃速度同步。通常，圆盘剪切下的带钢废边还通过设于一侧的碎边剪进行碎边剪切。 

然而，在热轧精整横切机组生产过程中，由于来料带钢存在镰刀弯等原因，圆盘剪区域经常发生卡钢事故。经过分析，卡钢事故主要有以下几种原因：1、圆盘剪只剪切到带钢的一侧，而另一侧未被剪切；2、圆盘剪虽然剪切到了带钢两侧，但其中一侧未顺利进入碎边剪，而是卡阻在圆盘剪和碎边剪之间。无论发生哪种情况的卡钢事故，后果都是严重的。一般的卡钢至少会引起生产线的长时间停机，严重的甚至会损坏设备。而卡钢发现时间越晚，后果越严重，因此必须及时发现卡钢，尽早采取措施，防止事故扩大化。 

目前，还没有专门的卡钢的自动监控设备，只是通过摄像头观察溜槽，发现碎边剪下方的溜槽无碎边落下，即认为可能发生了卡钢。但是碎边作业在圆盘剪剪切之后，采用上述监控方式，无法及时有效的发现卡钢，并且若是正常碎边剪切后的碎边堆积在溜槽内无法下落，会导致误判为卡钢，需要频繁停机到现场确认，而事实上，当碎边在溜槽内堆积到一定高度后， 会自行下落，因此如此不必要的停机检查不但影响了作业效率，而且还增加了劳动强度。 

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点，本发明的目的是提供一种圆盘剪卡钢监控装置及方法，用以对卡钢进行及时有效的监控。 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一方面，一种圆盘剪卡钢监控装置包括： 

人机界面服务器，用以选择投入卡钢监控功能，并根据报警信号产生报警提示； 

可编程控制器，与人机界面服务器相连，用以自动判断是否需要开启卡钢监控程序、带钢是否运行，设置设定力矩值、计算带钢运行距离、判断是否卡钢，并发出停机控制及报警信号； 

编码器，分别设于传动侧和操作侧的碎边剪电机上，用以检测电机转速并输入至可编程控制器； 

主控制模块，与可编程控制器相连； 

电机模块，与碎边剪电机及主控制模块，获取传动侧和操作侧的碎边剪电机的实际力矩并通过主控制模块输入可编程控制器。 

所述的设定力矩值设在碎边剪电机剪切废边时的峰值力矩值和空载力矩值之间，其取值范围为空载力矩值的1.2～2倍。 

另一方面，一种圆盘剪卡钢监控方法，包括以下具体步骤： 

A.在传动侧和操作侧的碎边剪电机上分别设置编码器，对电机转速进行实时检测； 

B.通过人机界面服务器，选择投入卡钢监控功能； 

C.采用可编程控制器根据切边要求判断当前生产的带钢是否需要开启卡钢监控，在带钢需要切边时，启动卡钢监控程序； 

D.建立主控制模块及电机模块，实时获取碎边剪电机的实际力矩值并输入可编程控制器； 

E.在可编程控制器内设置设定力矩值，通过可编程控制器根据碎边剪 电机编码器测得的电机转速来判断带钢是否运行，若运行则开始监控并计时，若带钢停止时不监控； 

F.在开始监控后，通过可编程控制器根据检测的电机转速计算出带钢行走距离，并结合实际力矩值来判断是否发生卡钢，并发出停机控制及报警信号； 

G.通过人机界面服务器接收报警信号进行报警提示，并控制整个产线停机。 

在步骤E中，若所述的任一侧碎边剪电机编码器测得的转速大于零，则判断带钢在运行，反之则带钢停止。 

在步骤F中，所述的判断是否发生卡钢的条件为： 

在监控过程中，测得的带钢行走距离大于碎边剪的相邻两个剪刃的间距两倍，且任一侧碎边剪电机的实际力矩值一直低于设定力矩值，即判断为发生卡钢。 

所述的设定力矩值设在碎边剪电机剪切废边时的峰值力矩值和空载力矩值之间，其取值范围为空载力矩值的1.2～2倍。 

在上述技术方案中，本发明的圆盘剪卡钢监控装置及方法通过编码器检测碎边剪电机的转速，计算出带钢运行距离，再结合测得的碎边剪实际力矩值与设定力矩值来判断是否发生卡钢，并发出停机和报警控制，从而实现卡钢事故的自动监控，通过及时发现卡钢，能够防止事故的扩大化，减少了不必要的停机，提高了作业效率。 

附图说明

图1是本发明的监控装置的原理框图；

图2是本发明的监控方法的流程程图； 

图3是本发明的碎边剪电机剪切废边时的力矩曲线图； 

图4是本发明的碎边剪的侧视图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。 

请参阅图1所示，本发明的圆盘剪卡钢监控装置主要包括： 

人机界面服务器，即HMI服务器，其用以选择投入卡钢监控功能，并根据报警信号产生报警提示； 

可编程控制器，即PLC，其与人机界面服务器相连，用以自动判断是否需要开启卡钢监控程序、带钢是否运行，设置设定力矩值、计算带钢运行距离、判断是否卡钢，并发出停机控制及报警信号； 

编码器，分别设于传动侧和操作侧的碎边剪电机上，用以检测电机转速并输入至可编程控制器； 

主控制模块，可采用西门子公司的型号为SINAMICS CU320，其与可编程控制器相连，可执行一个或者多个电机模块以及调节型电源模块的通讯、控制功能； 

电机模块，可采用西门子公司的型号SIMAMICS 6SL3 120，其与碎边剪电机及主控制模块，获取传动侧和操作侧的碎边剪电机的实际力矩并通过主控制模块输入可编程控制器。 

请结合图2所示，采用上述监控装置进行圆盘剪卡钢监控方法，包括以下具体步骤： 

A.在传动侧和操作侧的碎边剪电机上分布设置编码器，对电机转速进行实时检测； 

B.通过人机界面服务器，选择投入卡钢监控功能； 

C.采用可编程控制器根据切边要求判断当前生产的带钢是否需要开启卡钢监控，在带钢需要切边时，启动卡钢监控程序； 

D.建立主控制模块及电机模块，实时获取碎边剪电机的实际力矩值并输入可编程控制器； 

E.在可编程控制器内设置设定力矩值，通过可编程控制器根据碎边剪电机编码器测得的电机转速来判断带钢是否运行，若运行则开始监控并计时，若带钢停止时不监控； 

F.在开始监控后，通过可编程控制器根据检测的电机转速计算出带钢行走距离，并结合实际力矩值来判断是否发生卡钢，并发出停机控制及报警信号； 

G.通过人机界面服务器接收报警信号进行报警提示，并控制整个产线停机。 

在步骤E中，若所述的任一侧碎边剪电机编码器测得的转速大于零，则判断带钢在运行，反之则带钢停止。 

请结合图3所示，在步骤F中，所述的判断是否发生卡钢的条件为： 

在监控过程中，测得的带钢行走距离大于碎边剪的相邻两个剪刃的间距L1的两倍(即L2)，且任一侧碎边剪电机的实际力矩值一直低于设定力矩值，即判断为发生卡钢。 

请再结合图4所示，所述的设定力矩值M2设在碎边剪电机剪切废边时的峰值力矩值M 1和空载力矩值M3之间，并且其取值范围为空载力矩值M3的1.2～2倍。 

另外，在报警及产线停机后，操作至现场确认是否卡钢，卡钢处理完毕或确认未卡钢后，在HMI画面上对“卡钢报警”进行复位，完成卡钢监控。 

采用本发明的监控装置和方法，具有以下三个优点： 

1、实现卡钢事故的自动监控，减少了操作人员的劳动负荷； 

2、能够及时发现卡钢，防止事故的扩大化； 

3、将监测点设置在碎边剪电机上，能够有效辨别碎边堆积在溜槽内的假卡钢事故，减少了不必要的停机，提高了作业效率。 

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。 

Claims (4)

1.一种圆盘剪卡钢监控方法，其特征在于，

包括以下具体步骤：

A.在传动侧和操作侧的碎边剪电机上分别设置编码器，对电机转速进行实时检测；

B.通过人机界面服务器，选择投入卡钢监控功能；

C.采用可编程控制器根据切边要求判断当前生产的带钢是否需要开启卡钢监控，在带钢需要切边时，启动卡钢监控程序；

D.建立主控制模块及电机模块，实时获取碎边剪电机的实际力矩值并输入可编程控制器；

E.在可编程控制器内设置设定力矩值，通过可编程控制器根据碎边剪电机编码器测得的电机转速来判断带钢是否运行，若运行则开始监控并计时，若带钢停止时不监控；

F.在开始监控后，通过可编程控制器根据检测的电机转速计算出带钢行走距离，并结合实际力矩值来判断是否发生卡钢，并发出停机控制及报警信号；

G.通过人机界面服务器接收报警信号进行报警提示，并控制整个产线停机。

2.如权利要求1所述的圆盘剪卡钢监控方法，其特征在于：

在步骤E中，若所述的任一侧碎边剪电机编码器测得的转速大于零，则判断带钢在运行，反之则带钢停止。

3.如权利要求1或2所述的圆盘剪卡钢监控方法，其特征在于，

在步骤F中，所述的判断是否发生卡钢的条件为：

在监控过程中，测得的带钢行走距离大于碎边剪的相邻两个剪刃的间距两倍，且任一侧碎边剪电机的实际力矩值一直低于设定力矩值，即判断为发生卡钢。

4.如权利要求3所述的圆盘剪卡钢监控方法，其特征在于：

所述的设定力矩值设在碎边剪电机剪切废边时的峰值力矩值和空载力矩值之间，其取值范围为空载力矩值的1.2～2倍。