CN109719139B - 一种无缝钢管端部壁厚自动控制*** - Google Patents
一种无缝钢管端部壁厚自动控制*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于钢铁生产设备技术领域，具体涉及一种无缝钢管端部壁厚自动控制***，包括进行重头控制CPU和张减机控制CPU间数据传递的DP/DP COUPLER模块、进行数据监控和参数输入的上位机、进行以太网数据传输的交换机、进行现场钢管测速的激光测速仪和PLC控制***；PLC包括PS407电源、416‑2D信号处理模块、进行网DP数据传输的CP443‑5 DP网模块、进行以太网数据传输的CP443‑1以太网模块、进行激光测速数据读取的FM450高数计数模块和进行数字量信号读取的SM421信号模块。该***解决无缝钢管在轧制过程中产生的端部壁厚增厚问题，减少无缝管的端部切除量，提高无缝钢管成材率。
Description
技术领域
本发明属于钢铁生产设备技术领域，具体涉及一种无缝钢管端部壁厚自动控制***。
背景技术
无缝钢管在经过主轧机和张减机轧制过程中会出现钢管头部和尾端增厚现象，使得钢管头尾端2米范围内壁厚不合格，在管排锯必须将头尾(端部)不合格部分切除，这样会产生大量的废品，使钢管的成材率大大低。虽然国外也有人研究该控制***但使用起来效果不佳，而且经常出现故障，控制复杂，出现故障时影响产品的质量，产生不合格品。使废品量增加，因此，需要设计一套操作简单，使用，安全可靠的管端壁厚自动控制***。
发明内容
发明的目的是提供一种无缝钢管端部壁厚自动控制***，解决无缝钢管在轧制过程中产生的端部壁厚增厚问题，减少无缝管的端部切除量，提高无缝钢管成材率。
本发明采用的技术方案为：一种无缝钢管端部壁厚自动控制***（简称重头控制），所述自动控制***包括进行重头控制CPU和张减机控制CPU间数据传递的DP/DPCOUPLER模块、进行数据监控和参数输入的上位机、进行以太网数据传输的交换机、进行现场钢管测速的激光测速仪和PLC控制***；所述PLC控制***包括给PLC模块供电的PLCPS407电源 、用于信号处理的CPU 416-2DP模块和程序运行、进行DP网数据传输的CP443-5DP网模块、进行以太网数据传输的CP443-1以太网模块、进行激光测速数据读取的FM450高数计数模块和进行数字量信号读取的SM421信号模块；所述激光测速仪通过导线与PLC控制***传输数据；所述交换机通过以太网与PLC控制***、上位机和激光测速仪传输数据；所述DP/DP COUPLER模块通过DP网与PLC控制***传输数据。
进一步地，无缝钢管管端壁厚自动控制***，由西门子S7-400的电源，CPU，传动网络，信号，以太网，高速计数器模块组成一套PLC控制***，对通过激光测速仪传回的信号进行处理，实现对无缝钢管的端部进行定位跟踪，通过上位机输入的参数，经PLC处理后，将电机的速度参数经DP/DP COUPLER 模块传送到张减机PLC，对作用在钢管端部的张减机轧辊转速进行控制，实现无缝钢管端部壁厚的控制
本发明的有益效果：提供了一种无缝钢管端部壁厚自动控制***，解决无缝钢管在轧制过程中产生的端部壁厚增厚问题，减少无缝管的端部切除量，提高无缝钢管成材率。主要技术效果是通过激光测速的准确跟踪和西门子PLC 高速运算和巧妙的编程控制，实现对无缝钢管端部壁厚实施准确控制，操作简单，故障率低，使用效果显著。大幅降低了无缝钢管端部切除量，提高了产品成材率。
附图说明：
图1是实施例一中钢管管端壁厚控制网络图；
图2是实施例一中PLC程序框架流程图。
具体实施方式：
实施例一
参照各图，一种无缝钢管端部壁厚自动控制***，所述自动控制***包括进行重头控制CPU和张减机控制CPU间数据传递的DP/DP COUPLER模块、进行数据监控和参数输入的上位机、进行以太网数据传输的交换机、进行现场钢管测速的激光测速仪和PLC控制***；所述PLC控制***包括给PLC模块供电的PLC PS407电源 、用于信号处理和程序运行的CPU 416-2DP模块、进行DP网数据传输的CP443-5 DP网模块、进行以太网数据传输的CP443-1以太网模块、进行激光测速数据读取的FM450高数计数模块和进行数字量信号读取的SM421信号模块；所述激光测速仪通过导线与PLC控制***传输数据；所述交换机通过以太网与PLC控制***、上位机和激光测速仪传输数据；所述DP/DP COUPLER模块通过DP网与PLC控制***传输数据。
如图1所示，搭建***硬件网络，并配线，组建该控制***的硬件***，配置包括：西门子PLC400模块电源PS407，CPU416-2DP，DP网模块CP443-5，以太网络模块CP443-1，高数计数模块FM450，通过以太网，DP网及硬线与张减机本体PLC***，上位机，和激光测速仪连接。两PLC间数据传输实现张减机轧辊速度控制，激光测速仪实现钢管跟踪，上位机实现数据参数的输入和运行数据监控。
如图2所示，通过PLC控制程序实现整个无缝钢管壁厚的自动控制。
张力减径机通过改变机架轧辊转速来改变张力，从而控制成品管壁厚。机架间张力变大，壁厚变薄；机架间张力变小，壁厚变厚。因此，在张减机第一架咬钢前，提升相应作用机架主电机转速，使张力变大，咬钢后根据钢管头部在机架间的位置，将作用机架转速降为正常轧制转速，使钢管头部变薄而钢管的中间部分不受影响。当管尾到作用机架时再次降速，使管尾变薄。管尾通过作用机架后，恢复咬钢前的待机转速。转速调整根据上位机输入需要提升的延伸率在PLC中计算。上位机只需要输入，作用机架数和开始作用的机架号，以及已选作用机架需要提升的延伸率。采用先进的PLC控制实现无缝管端部壁厚自动控制，操作简单，效果明显。
实施例二
双击电脑桌面进入Wincc，打开项目后，点击运行无缝钢管管端壁厚控制***。进入开始页面。总览可以查看管端壁厚自动控制***总的状态，包括机架是否为作用机架、转速、线速度、转矩等。每1架有三个电机，激光测速测得的入口钢管速度及荒管长度，也可以直接读出。通过点击状态选项卡查看机架电机详细参数，还可以查看实时及历史转速、转矩等数据；通过操作页面设定 各项参数；输入钢管规格，包括钢种、外径、壁厚；输入轧辊工作直径，这部分更改立即生效，更改后PLC会根据新输入轧辊直径，自动计算新的延伸率变化，重新计算线速度及应补偿的转速等数据并立即生效；输入选用机架数及开始机架号，选用机架数可输入3-10，开始机架可选1-8。此部分更改也是立即生效，更改后PLC会根据新的作用机架，重新计算线速度及应补偿的转速等数据并立即生效。当输入超出范围时，会弹出机架选择错误报警对话框；输入选用的机架的延伸率增量预设值为输入值，实际值为当前在用值，在预设值处输入选用对应机架的延伸率增量（单位%）。***会根据已输入的预设值自动计算管端壁厚作用时的电机转速，当预设延伸率增量导致转速超过3000rpm时（最大给定值16384对应转速3000rpm），会弹出“机架转速预设值超过3000”的报警对话框，延伸增量输入后不是立即生效，当确认输入数据无误后，把数据发送至PLC，PLC根据新输入数据重新计算转速等数据；可以调整钢管到达各个机架的时刻（一般情况下不需要调整），弹出密码输入对话框时输入密码后点击确定，即可输入时间调整到达时间，可输入带两位小数正、负数（正数表示延时到达、负数表示提前到达）。在***投入的情况下，输入后，下一根钢管即生效。点击LOGOUT退出登录并关闭“头位置时间调整页面”，点击关闭直接关闭“头位置时间调整页面；统启动与停止；每次***投入及参数更改都会以钢种、外径、壁厚及当前时间为文件名，保存当前参数；所有数据均可以在***运行或停止状态下更改，但立即生效的数据，在***运行时更改错误会导致停机。速度补偿可以查看程序计算的***作用时的速度补偿值，以便于相关人员分析评估作用效果，优化参数。通讯状态查看管端壁厚自动控制***PLC与主机PLC之间的PROFIBUS DP通讯是否正常，正常情况下，每个输出框中数据是不停的增加的（溢出后从0开始继续增加）。方便判断网络故障。报警可以查看报警日期、时间、报警内容。便于查找故障。在线数据采集实时显示并存储转速、转矩、钢管位置等数据。可以根据转矩、转速等变化调整参数，以及异常变化提前发现故障。离线数据分析可以查询保存的曲线记录。出现故障或质量异议方便查找原因。
Claims (1)
1.一种无缝钢管端部壁厚自动控制***，其特征在于：所述自动控制***包括进行重头控制CPU和张减机控制CPU间数据传递的DP/DP COUPLER模块、进行数据监控和参数输入的上位机、进行以太网数据传输的交换机、进行现场钢管测速的激光测速仪和PLC控制***；所述PLC控制***包括给PLC模块供电的PS407电源 、用于信号处理的416-2D模块、进行DP网数据传输的CP443-5 DP网模块、进行以太网数据传输的CP443-1以太网模块、进行激光测速数据读取的FM450高数计数模块和进行数字量信号读取的SM421信号模块；所述激光测速仪通过导线与PLC控制***传输数据；所述交换机通过以太网与PLC控制***、上位机和激光测速仪传输数据；所述DP/DP COUPLER模块通过DP网与PLC控制***传输数据。
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