CN111014605A - 铸坯宽度与长度在线实时测量***及计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铸坯宽度与长度在线实时测量***及计算方法，测量***包括数据采集处理***、铸坯辊道输送***、铸坯规格尺寸数据处理***，数据采集处理***包括串口转DP网络传输模块、模拟量输入模块、左侧测宽仪、右侧测宽仪、长度测距仪、红外测温仪；铸坯辊道输送***包括辊道变频控制***、转盘辊道驱动电机、去毛刺机辊道驱动电机；计算方法用于计算铸坯测量宽度和长度，根据实时采集到的铸坯温度数据，对铸坯宽度、长度进行补偿计算，还原出在0度温度下的铸坯冷态宽度和长度。本发明能够及时发现铸坯宽度及长度数据异常信息，监测精度高，避免操作人员测量作业时高温伤害的安全隐患,降低了操作人员的劳动强度。

Description

铸坯宽度与长度在线实时测量***及计算方法

技术领域

本专利申请属于铸坯规格在线测量技术领域，更具体地说，是涉及一种铸坯宽度与长度在线实时测量***及计算方法。

背景技术

目前板坯连铸机火切机定尺测量，需要现场人员通过盒尺或板尺测量，测量精度较低，人工测量时存在热坯炽烤不安全隐患和健康伤害，容易出现安全和质量事故。因此，根据铸坯的宽度和长度精度要求和现场设备的运行特点，设计出一种铸坯宽度与长度在线实时测量***及方法，通过控制辊道***，使在不同时期进入测量状态，并且及时采集现场仪表的检测信息，最终处理计算出铸坯宽度和长度信息。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种铸坯宽度与长度在线实时测量***及计算方法，通过控制辊道***，使在不同时期进入测量状态，并且能够初步及时采集现场仪表的检测信息，最终处理计算出铸坯宽度和长度信息。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种铸坯宽度与长度在线实时测量***，包括数据采集处理***，以及与数据采集处理***配合运行的铸坯辊道输送***、铸坯规格尺寸数据处理***，其中：

数据采集处理***包括左侧测宽仪、右侧测宽仪、长度测距仪、红外测温仪，以及与上述左侧测宽仪、右侧测宽仪、长度测距仪均连接的串口转DP网络传输模块、与红外测温仪连接的模拟量输入模块；

左侧测宽仪：用于测量铸坯头部和尾部的左侧边缘距离数据，用于铸坯的宽度计算；

右侧测宽仪：用于测量铸坯头部和尾部的右侧边缘距离数据，用于铸坯的宽度计算；

长度测距仪：用于测量铸坯尾部边缘距离数据，用于铸坯的长度计算；

串口转DP网络传输模块：用于左侧测宽仪、右侧测宽仪、长度测距仪与其进行数据通信连接，并将接收到的数据在0传输误差下发送给PLC的CPU模块；

模拟量输入模块：用于接收红外测温仪的数据，转发给PLC的CPU模块；

铸坯辊道输送***包括PLC数据采集控制***、与PLC数据采集控制***的DO端口连接的辊道变频控制***、与辊道变频控制***连接的驱动转盘辊道驱动电机和去毛刺机辊道驱动电机、将铸坯送往轧机辊道的1号和2号连铸机输出辊道以及3号连铸机输出辊道，在铸坯辊道输送过程中进行铸坯宽度与长度在线实时测量。PLC数据采集控制***的AI端口通过串口转DP网络传输模块与左侧测宽仪、右侧测宽仪、长度测距仪连接，PLC数据采集控制***的AI端口还通过模拟量输入模块与红外测温仪连接，AI端口将数据传给CPU。其中：

辊道变频控制***的变频器：用于控制转盘辊道驱动电机和去毛刺机辊道驱动电机转换辊道速度，根据跟踪铸坯位置，使铸坯头部、尾部进入测量状态时为低速运行，提高宽度、长度的测量精度。

铸坯规格尺寸数据处理***包括设置在PLC数据采集控制***中的规格尺寸计算模块，该规格尺寸计算模块，将数据采集处理***的宽度、长度测距数据，根据铸坯输送控制时序，计算出铸坯的长度和宽度，而且根据实时采集到的铸坯温度数据，对铸坯宽度、长度进行补偿计算，还原出在0度温度下的铸坯冷态宽度和长度。而且PLC程序对1号、2号、3号连铸机进行跟踪，将计数的宽度、长度测量结果匹配到铸坯号上，实现信息流和物流的同步，上传到连铸的MES三级***，为轧机提供铸坯信息。

本发明技术方案的进一步改进在于：左侧测宽仪、右侧测宽仪、长度测距仪均为激光传感器，红外测温仪采用红外原理对铸坯温度进行测量，其中左侧测宽仪、右侧测宽仪安装的连线垂直与铸坯运行方向，激光测量高度位于铸坯中部。

本发明技术方案的进一步改进在于：红外测温仪的测量范围为0-1000摄氏度，优选800摄氏度以上。

本发明技术方案的进一步改进在于：左侧测宽仪、右侧测宽仪、长度测距仪型号为HZH-DDJ-S，测量范围为0-20米、精度为1mm、反应时间为0.2秒、采用485串口通信输出测量数据；串口转DP网络传输模块型号为DP200，辊道变频控制***的变频器型号为6SE70120，红外测温仪型号为WGG2-201，模拟量输入模块型号为6ES7331-7KF02-0AB0。

一种铸坯宽度与长度在线实时测量计算方法，利用了上述的测量***，旨在通过数据采集处理***对数据进行采集，采集后的数据转发给PLC数据采集控制***的CPU,通过辊道变频控制***对辊道的速度进行转换，使铸坯进入长度和宽度的测量状态，然后通过铸坯规格尺寸数据处理***中的规格尺寸计算模块的规格尺寸计算方法得出冷态的铸坯的宽度和长度数值。

本发明技术方案的进一步改进在于：该计算方法包括以下步骤：

步骤一：铸坯头部低速进入测量状态，左侧测宽仪信号发生变化；

步骤二：长度测距仪读取铸坯尾部边缘到长度测距仪的距离LC；

步骤三：通过铸坯热态长度计算公式LRT=L0-LC，运算得出铸坯长度，其中L0为左侧测宽仪到长度测距仪的铸坯运行方向的垂线距离；

步骤四：左侧测宽仪读取铸坯头部左部边缘到左侧测宽仪的距离WCT1；右侧测宽仪读取铸坯头部右部边缘到右侧测宽仪的距离WCT2；

步骤五：通过铸坯头部宽度计算公式WT=W0-WCT1- WCT2，运算得出铸坯头部宽度，其中W0为左侧测宽仪和右侧测宽仪间的安装距离；

步骤六：铸坯尾部低速进入测量状态；

步骤七：左侧测宽仪读取铸坯尾部左部边缘到左侧测宽仪的距离WCW1；右侧测宽仪读取铸坯尾部右部边缘到右侧测宽仪的距离WCW2；

步骤八：通过铸坯尾部宽度计算公式WW=W0-WCW1- WCW2，运算得出铸坯尾部宽度；

步骤九：通过计算公式,铸坯热态宽度WRT=(WT+WW)/2。

步骤十一：通过冷热补偿计算公式,铸坯冷态宽度W20=WRT×（1-0.00001×T），铸坯冷态长度L20=LRT×（1-0.00001×T）

其中：T为红外测温仪测量铸坯温度（量程为0-1000度）。

本发明技术方案的进一步改进在于：铸坯宽度精度在1毫米之内，长度的测量精度在5mm之内。

本发明技术方案的进一步改进在于：进入测量状态的低速为辊道速度在3m/min，测量位置在辊道转盘后面，属于铸坯阶段性、间隔输送，不影响辊道输送铸坯的效率。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：本发明方法能辅助在线调宽和连铸配水***将铸坯宽度规格控制在5mm之内要求，为1580轧线提供准确的宽度数据，为轧机生产出0-5毫米宽度精度热轧卷板提供了保障。同时，现场人员通过盒尺测量，测量精度较低的现象，避免了人工测量时存在热坯炽烤不安全隐患和健康伤害，减少了出现安全，实时的对铸坯尺寸进行全部测量检查，对尺寸超差立即在电脑上进行声光报警，杜绝了火切机切割精度的质量事故的发生。

利用本发明的测量***，可以在线测量、数据处理，不再需要人工进行测量。

本发明具有容易实现、效率高、实用性强的优点，测量传感器采用国产设备，真正地实现铸坯宽度与长度在线数据测量，缩短了岗位人员对铸坯的测量时间，而且提高了铸坯宽度与长度精度，自***上线后，由于可以在线监测、数据处理，不再需要人工对铸坯进行测量，极大改善员工的作业环境，并有效提高测量效果。

附图说明

图1是本发明测量***的结构示意图；

其中，1、3号连铸机输出辊道，2、转盘辊道，3、1号和2号连铸机输出辊道，4、去毛刺机辊道，5、长度测距仪，6、左侧测宽仪，7、右侧测宽仪，8、PLC数据采集控制***，9、辊道变频控制***，10、转盘辊道驱动电机，11、红外测温仪。

图2是本发明测量方法的流程图；

图3是本发明测量监控画面。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种铸坯宽度与长度在线实时测量***，参见图1，包括数据采集处理***，以及与数据采集处理***对应的铸坯辊道输送***、铸坯规格尺寸数据处理***，其中：

数据采集处理***包括左侧测宽仪6、右侧测宽仪7、长度测距仪5、红外测温仪11，以及与上述左侧测宽仪6、右侧测宽仪7、长度测距仪5均连接的串口转DP网络传输模块、与红外测温仪连接的模拟量输入模块；

左侧测宽仪6：用于测量铸坯头部和尾部的左侧边缘距离数据，用于铸坯的宽度计算；

右侧测宽仪7：用于测量铸坯头部和尾部的右侧边缘距离数据，用于铸坯的宽度计算；

长度测距仪5：用于测量铸坯尾部边缘距离数据，用于铸坯的长度计算；

串口转DP网络传输模块：用于左侧测宽仪6、右侧测宽仪7、长度测距仪5与其进行数据通信连接，并将接收到的数据发送给模拟量输入模块；

模拟量输入模块：用于接收红外测温仪的数据，转发给PLC的CPU模块；

铸坯辊道输送***包括PLC数据采集控制***8、与PLC数据采集控制***8的DO端口连接的辊道变频控制***9、与辊道变频控制***9连接的驱动转盘辊道驱动电机10和去毛刺机辊道4驱动电机、将铸坯送往轧机辊道的1号和2号连铸机输出辊道1以及3号连铸机输出辊道3，在铸坯辊道输送过程中进行铸坯宽度与长度在线实时测量；

PLC数据采集控制***8的AI端口通过串口转DP网络传输模块与左侧测宽仪6、右侧测宽仪7、长度测距仪5连接，PLC数据采集控制***8的AI端口还通过模拟量输入模块与红外测温仪11连接。

辊道变频控制***9的变频器：用于控制转盘辊道驱动电机和去毛刺机辊道驱动电机转换辊道速度，根据跟踪铸坯位置，使铸坯头部、尾部进入测量状态时为低速运行，提高宽度、长度的测量精度；

铸坯规格尺寸数据处理***包括设置在PLC数据采集控制***8中的规格尺寸计算模块，该规格尺寸计算模块将数据采集处理***的宽度、长度测距数据，根据铸坯输送控制时序，计算出铸坯的长度和宽度，而且根据实时采集到的铸坯温度数据，对铸坯宽度、长度进行补偿计算，还原出在0度温度下的铸坯冷态宽度和长度。而且PLC程序对1号、2号、3号连铸机进行跟踪，将计数的宽度、长度测量结果匹配到铸坯号上，实现信息流和物流的同步，上传到连铸的MES三级***，为轧机提供铸坯信息。

左侧测宽仪6、右侧测宽仪7、长度测距仪5均为激光传感器，红外测温仪11的测量范围为0-1000摄氏度。左侧测宽仪6、右侧测宽仪7、长度测距仪5型号为HZH-DDJ-S，测量范围为0-20米，精度为1mm，反应时间为0.2秒，采用485串口通信输出测量数据；串口转DP网络传输模块型号为DP200，变频器型号为6SE70120，红外测温仪11型号为WGG2-201，模拟量输入模块为PLC模拟量输入模块型号为6ES7331-7KF02-0AB0。

一种铸坯宽度与长度在线实时测量计算方法，参见图2，利用了上述的测量***，旨在通过数据采集处理***对数据进行采集，采集后的数据转发给PLC数据采集控制***8的CPU，通过辊道变频控制***9对辊道的速度进行转换，使铸坯进入长度和宽度的测量状态，然后通过铸坯规格尺寸数据处理***中的规格尺寸计算方法得出冷态的铸坯的宽度和长度数值。PLC程序对1号、2号、3号连铸机进行跟踪，将计数的宽度、长度测量结果匹配到铸坯号上，实现信息流和物流的同步，上传到连铸的MES三级***，为轧机提供铸坯信息。具体过程为：

步骤一：铸坯头部低速进入测量状态，左侧测宽仪6信号发生变化；

步骤二：长度测距仪5读取铸坯尾部边缘到长度测距仪5的距离LC；

步骤三：通过铸坯热态长度计算公式LRT=L0-LC，运算得出铸坯长度，其中L0为左侧测宽仪6到长度测距仪5的铸坯运行方向的垂线距离；

步骤四：左侧测宽仪6读取铸坯头部左部边缘到左侧测宽仪6的距离WCT1；右侧测宽仪7读取铸坯头部右部边缘到右侧测宽仪7的距离WCT2；

步骤五：通过铸坯头部宽度计算公式WT=W0-WCT1- WCT2，运算得出铸坯头部宽度，其中W0为左侧测宽仪6和右侧测宽仪7间的安装距离；

步骤六：铸坯尾部低速进入测量状态；

步骤七：左侧测宽仪6读取铸坯尾部左部边缘到左侧测宽仪6的距离WCW1；右侧测宽仪7读取铸坯尾部右部边缘到右侧测宽仪7的距离WCW2；

步骤八：通过铸坯尾部宽度计算公式WW=W0-WCW1- WCW2，运算得出铸坯尾部宽度；

步骤九：通过计算公式,铸坯热态宽度WRT=(WT+WW)/2；

步骤十一：通过冷热补偿计算公式,铸坯冷态宽度W20=WRT×（1-0.00001×T），铸坯冷态长度L20=LRT×（1-0.00001×T）

其中：T为红外测温仪11测量铸坯温度（量程为0-1000度）。

本方法铸坯宽度精度在1毫米之内，长度的测量精度在5mm之内，进入测量状态的低速为辊道速度在3m/min。

本发明的技术方案在实现时，需要进行现场检测仪表安装、PLC***硬件配置、编制辊道控制***、数据计算软件编程、***调试这五个部分。

1）首先左侧测宽仪6、右侧测宽仪7、长度测距仪5均安装在墙壁上远离高温环境，在测距仪和铸坯之间安装带圆孔的防热辐射板。左侧测宽仪6、右侧测宽仪7的连线垂直与铸坯运行方向，3个激光测量高度位于铸坯中部。并将上述左侧测宽仪6、右侧测宽仪7、长度测距仪5信号线相连，通过RS-485口经串口转DP网络传输模块，与PLC的CPU模块进行数据传输。

2）其次在PLC***中增加模拟量输入模块对红外测温仪11进行数据采集。

3）然后编制辊道控制程序，通过变频器控制转盘辊道2和去毛刺机辊道4，满足使铸坯进入测量状态的辊道速度，同时编制铸坯跟踪程序。

4）编制铸坯规格尺寸数据处理***的数据计算处理软件，对采集的数据进行计算处理，得出最终铸坯的宽度以及长度，并匹配到铸坯号上，实现信息流与物流同步，准确无误。

5)编制监控画面、趋势记录、铸坯尺寸报警提示，***界面如图3所示。

Claims (8)

1.一种铸坯宽度与长度在线实时测量***，其特征在于：包括数据采集处理***、铸坯辊道输送***、铸坯规格尺寸数据处理***，其中：

数据采集处理***包括左侧测宽仪（6）、右侧测宽仪（7）、长度测距仪（5）、红外测温仪（11），以及与左侧测宽仪（6）、右侧测宽仪（7）、长度测距仪（5）均连接的串口转DP网络传输模块、与红外测温仪连接的模拟量输入模块；

铸坯辊道输送***包括PLC数据采集控制***（8）、与PLC数据采集控制***（8）的DO端口连接的辊道变频控制***（9）、与辊道变频控制***（9）连接的驱动转盘辊道驱动电机（10）和去毛刺机辊道（4）驱动电机、将铸坯送往轧机辊道的1号和2号连铸机输出辊道（1）以及3号连铸机输出辊道（3），在铸坯辊道输送过程中进行铸坯宽度与长度在线实时测量；

PLC数据采集控制***（8）的AI端口通过串口转DP网络传输模块与左侧测宽仪（6）、右侧测宽仪（7）、长度测距仪（5）连接，PLC数据采集控制***（8）的AI端口还通过模拟量输入模块与红外测温仪（11）连接；

铸坯规格尺寸数据处理***包括设置在PLC数据采集控制***（8）中的规格尺寸计算模块，该规格尺寸计算模块将数据采集处理***的宽度、长度测距数据，根据铸坯输送控制时序，计算出铸坯的长度和宽度，而且根据实时采集到的铸坯温度数据，对铸坯宽度、长度进行补偿计算，还原出在0度温度下的铸坯冷态宽度和长度。

2.根据权利要求1所述的铸坯宽度与长度在线实时测量***，其特征在于：左侧测宽仪（6）、右侧测宽仪（7）、长度测距仪（5）均为激光传感器，红外测温仪（11）采用红外原理对铸坯温度进行测量，其中左侧测宽仪（6）、右侧测宽仪（7）安装的连线垂直与铸坯运行方向，激光测量高度位于铸坯中部。

3.根据权利要求2所述的铸坯宽度与长度在线实时测量***，其特征在于：红外测温仪（11）的测量范围为0-1000摄氏度。

4.根据权利要求3所述的铸坯宽度与长度在线实时测量***，其特征在于：左侧测宽仪（6）、右侧测宽仪（7）、长度测距仪（5）型号为HZH-DDJ-S，测量范围为0-20米、精度为1mm、反应时间为0.2秒、采用485串口通信输出测量数据；串口转DP网络传输模块型号为DP200，辊道变频控制***（9）的变频器型号为6SE70120，红外测温仪（11）型号为WGG2-201，模拟量输入模块型号为6ES7331-7KF02-0AB0。

5.一种铸坯宽度与长度在线实时测量计算方法，利用了上述权利要求1-4所述的测量***，旨在通过数据采集处理***对数据进行采集，采集后的数据转发给PLC数据采集控制***（8），通过辊道变频控制***（9）对铸坯辊道输送***的辊道速度进行转换，使铸坯进入长度和宽度的测量状态，然后通过铸坯规格尺寸数据处理***中的规格尺寸计算模块的规格尺寸计算方法得出冷态的铸坯的宽度和长度数值。

6.根据权利要求5所述的铸坯宽度与长度在线实时测量计算方法，其特征在于：规格尺寸计算方法包括以下步骤：

步骤一：铸坯头部低速进入测量状态，左侧测宽仪（6）信号发生变化；

步骤二：长度测距仪（5）读取铸坯尾部边缘到长度测距仪（5）的距离LC；

步骤三：通过铸坯热态长度计算公式LRT=L0-LC，运算得出铸坯长度，其中L0为左侧测宽仪（6）到长度测距仪（5）的铸坯运行方向的垂线距离；

步骤四：左侧测宽仪（6）读取铸坯头部左部边缘到左侧测宽仪（6）的距离WCT1；右侧测宽仪（7）读取铸坯头部右部边缘到右侧测宽仪（7）的距离WCT2；

步骤五：通过铸坯头部宽度计算公式WT=W0-WCT1- WCT2，运算得出铸坯头部宽度，其中W0为左侧测宽仪（6）和右侧测宽仪（7）间的安装距离；

步骤六：铸坯尾部低速进入测量状态；

步骤七：左侧测宽仪（6）读取铸坯尾部左部边缘到左侧测宽仪（6）的距离WCW1；右侧测宽仪（7）读取铸坯尾部右部边缘到右侧测宽仪（7）的距离WCW2；

步骤八：通过铸坯尾部宽度计算公式WW=W0-WCW1- WCW2，运算得出铸坯尾部宽度；

步骤九：通过计算公式,铸坯热态宽度WRT=(WT+WW)/2；

步骤十一：通过冷热补偿计算公式,铸坯冷态宽度W20=WRT×（1-0.00001×T），铸坯冷态长度L20=LRT×（1-0.00001×T）；

其中：T为红外测温仪（11）测量铸坯温度，T的量程为0-1000度。

7.根据权利要求6所述的铸坯宽度与长度在线实时测量计算方法，其特征在于：铸坯宽度精度在1毫米之内，长度的测量精度在5mm之内。

8.根据权利要求7所述的铸坯宽度与长度在线实时测量计算方法，其特征在于：进入测量状态的低速为辊道速度在3m/min以下。

Images