技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼帶生產(chǎn)設(shè)備，特別是一種軋板厚度的控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有采用可逆式軋機(jī)冷軋生產(chǎn)鋼帶時(shí)，在生產(chǎn)第一道次,軋機(jī)前后各有一臺(tái)測(cè)厚儀，鋼帶進(jìn)入軋制線，機(jī)組人員運(yùn)轉(zhuǎn)開始第一道次的軋制，軋制過程中，當(dāng)原材料的鋼帶厚度出現(xiàn)厚度波動(dòng)，容易使鋼帶出現(xiàn)斷帶、飛板等異常事故，大大增加企業(yè)生產(chǎn)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種軋板厚度的控制系統(tǒng)，當(dāng)軋機(jī)自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)檢測(cè)軋板厚度超出設(shè)置的范圍值，反饋其檢測(cè)數(shù)據(jù)至PLC程序中，軋機(jī)自動(dòng)減速至停車。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種軋板厚度的控制方法，將鋼板送進(jìn)軋機(jī)進(jìn)行第一道次軋制，通過測(cè)厚儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軋制前后所述鋼板的厚度，當(dāng)所述測(cè)厚儀測(cè)得所述鋼板軋制前厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)比軋制前厚度的設(shè)定數(shù)據(jù)超過2％但小于5％，則所述軋機(jī)機(jī)組降速生產(chǎn)；當(dāng)所述測(cè)厚儀測(cè)得所述鋼板軋制前厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)比軋制前厚度的設(shè)定數(shù)據(jù)超厚5％，則所述軋機(jī)機(jī)組停機(jī)。

進(jìn)一步，當(dāng)所述測(cè)厚儀測(cè)得所述鋼板軋制前厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為軋制前厚度的設(shè)定數(shù)據(jù)的92～102％之間，且所述測(cè)厚儀測(cè)得所述鋼板軋制后厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)大于軋制后厚度的設(shè)定數(shù)據(jù)的情況，通過板厚控制模塊輸出增壓命令至一根工輥的兩個(gè)液壓缸伺服閥，使該工輥的兩個(gè)液壓缸同時(shí)加大軋制力；當(dāng)所述測(cè)厚儀測(cè)得所述鋼板軋制前厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為軋制前厚度的設(shè)定數(shù)據(jù)的92～102％之間，且所述測(cè)厚儀測(cè)得所述鋼板軋制后厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)小于軋制后厚度的設(shè)定數(shù)據(jù)，通過板厚控制模塊輸出減壓命令至該工輥的兩個(gè)液壓缸伺服閥，使該工輥的兩個(gè)液壓缸同時(shí)減少軋制力。

進(jìn)一步，將所述鋼板送進(jìn)所述軋機(jī)進(jìn)行第一道次軋制，通過板形輥儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)軋制后所述鋼板的板形。

一種軋板厚度的控制系統(tǒng)，包括板厚控制單元、操作控制單元、軋機(jī)控制單元、主控單元、至少兩臺(tái)測(cè)厚儀及至少兩個(gè)液壓缸伺服閥，其中，軋機(jī)的工輥的出口與入口各設(shè)有一臺(tái)測(cè)厚儀，軋機(jī)的液壓缸各設(shè)有一個(gè)液壓缸伺服閥；所述板厚控制單元包括相互連接并交互數(shù)據(jù)的板厚控制模塊與工控電腦，所述板厚控制模塊分別連接所述至少兩臺(tái)測(cè)厚儀與所述液壓缸伺服閥，所述板厚控制模塊讀取所述測(cè)厚儀的數(shù)據(jù)，并向所述液壓缸伺服閥發(fā)送增壓或減壓的命令，所述板厚控制儀將讀取的數(shù)據(jù)傳送給所述工控電腦；所述操作控制單元包括現(xiàn)場(chǎng)通訊模塊、控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱，所述現(xiàn)場(chǎng)通訊模塊分別連接所述控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱，并對(duì)所述控制室操作箱、入口操作箱及出口操作箱進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及傳送；所述軋機(jī)控制單元包括變頻器及電機(jī)，所述變頻器連接所述電機(jī)，主控單元分別連接所述板厚控制單元、操作控制單元與軋機(jī)控制單元，其接收到板厚控制單元的指令后，向軋機(jī)發(fā)出啟動(dòng)、速度減慢、速度增加或停機(jī)的命令；所述板厚控制單元、主控單元、測(cè)厚儀及液壓缸伺服閥形成工控網(wǎng)絡(luò)，所述板厚控制單元與主控單元相互連接并交互數(shù)據(jù)；所述操作控制單元與主控單元形成CC-LINK網(wǎng)絡(luò)，主控單元與操作控制單元的現(xiàn)場(chǎng)通訊模塊相互連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；所述軋機(jī)控制單元與主控單元形成變頻驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，主控單元連接軋機(jī)控制單元的變頻器，且主控單元通過控制所述變頻器，從而控制所述電機(jī)。

進(jìn)一步，所述板厚控制單元還包括板形輥儀與板形控制模塊，所述板形控制模塊與所述板形輥儀連接，并讀取所述板形輥儀的數(shù)據(jù)，所述板形控制模塊、板厚控制模塊及工控電腦相互連接并交互數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步，所述測(cè)厚儀為X射線測(cè)厚儀，X射線系從所述X射線測(cè)厚儀發(fā)出，為非接觸式測(cè)厚儀，它能夠適應(yīng)軋鋼現(xiàn)場(chǎng)惡劣的環(huán)境，具有較高的測(cè)量精度，現(xiàn)X射線測(cè)厚儀與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：當(dāng)原料厚度偏厚時(shí)，第一道次的壓下量增大，容易造成斷帶等生產(chǎn)事故。本發(fā)明利用測(cè)厚儀控制系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)反饋至工控模塊中，檢測(cè)軋板厚度超出設(shè)置的范圍值，軋機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)減速至停車，避免鋼帶因厚度波動(dòng)造成斷帶，有效節(jié)省生產(chǎn)成本，特別是，本發(fā)明在測(cè)厚儀基礎(chǔ)上更好的發(fā)揮軋板厚度的監(jiān)測(cè)，對(duì)機(jī)組人員操作更為方便。

附圖說明

圖1是軋機(jī)的布置圖。

圖2是本發(fā)明為控制網(wǎng)絡(luò)的示意圖。

圖3是本發(fā)明設(shè)計(jì)控制流程示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，軋機(jī)包括放卷機(jī)101及其壓輥102、伸縮導(dǎo)板103、整平機(jī)104、入口張力輥105、CPC 106、楔塊107、兩根背輥108、兩根工輥109、兩個(gè)上推液壓缸110、出口張力輥111及其壓輥112。自逐漸遠(yuǎn)離放卷機(jī)101的同一方向上依次設(shè)置伸縮導(dǎo)板103、整平機(jī)104、CPC 106、兩根工輥109與出口張力輥111及其壓輥112，入口張力輥105設(shè)于工輥109與放卷機(jī)101之間。兩根工輥109相互平行設(shè)置，其之間為工作縫，兩根工輥109外側(cè)分別設(shè)有一背輥108，位于上方的背輥108上設(shè)置楔塊107，位于下方的背輥108下方設(shè)置兩個(gè)上推液壓缸110。放卷機(jī)101套設(shè)有將受第一道次的軋制鋼板原材料，該鋼板原材料自放卷機(jī)101與其壓輥102之間滑出，并跨過伸縮導(dǎo)板103、通過整平機(jī)104整理、經(jīng)過CPC 106后，該鋼板原材料通過兩根工輥109的工作縫進(jìn)行軋制，并通過出口張力輥111打卷。上推液壓缸110的上下移動(dòng)可以調(diào)整工作縫的寬度，從而調(diào)整軋制后鋼板的厚度。

軋機(jī)還包括圖未示的軋機(jī)電機(jī)、出口卷取機(jī)、入口卷取機(jī)，軋機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩根工輥109，出口卷取機(jī)驅(qū)動(dòng)出口張力輥111，入口卷取機(jī)驅(qū)動(dòng)入口張力輥105。

需要說明一下的是，工輥109的入口指的是，鋼板進(jìn)入兩根工輥109的工作縫的一側(cè)；工輥109的出口指的是，鋼板被軋制后，離開兩根工輥109的工作縫的一側(cè)。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)上述的軋機(jī)在對(duì)軋板軋制時(shí)的厚度進(jìn)行監(jiān)控和遠(yuǎn)程控制，發(fā)明人設(shè)計(jì)了一套軋板厚度的控制系統(tǒng)。如圖2與圖3所示，本發(fā)明的軋板厚度的控制系統(tǒng)包括板厚控制單元、操作控制單元、軋機(jī)控制單元、自動(dòng)控制單元204、主控單元205、兩臺(tái)測(cè)厚儀206、一臺(tái)板形輥儀207及兩個(gè)液壓缸伺服閥，其中，板厚控制單元、操作控制單元、軋機(jī)控制單元、自動(dòng)控制單元204及主控單元205相互連接并交互數(shù)據(jù)。兩臺(tái)測(cè)厚儀206分別設(shè)于工輥109的出口與入口，用于測(cè)量鋼板的厚度。所述板形輥儀207設(shè)置于工輥109的出口，并位于出口張力輥111與工輥109之間，用于測(cè)量鋼板的板形。兩個(gè)液壓缸伺服閥分別設(shè)于兩個(gè)上推液壓缸110上，液壓缸伺服閥能控制其上推液壓缸110的增壓或減壓。

板厚控制單元包括板厚控制模塊2011、板形控制模塊2013、輔助模塊2015及及三臺(tái)工控電腦2017。板厚控制模塊2011、板形控制模塊2013、輔助模塊2015相互連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。每臺(tái)測(cè)厚儀206分別與板厚控制模塊2011連接，測(cè)厚儀206的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄入板厚控制模塊2011中。板厚控制模塊2011與每個(gè)液壓缸伺服閥分別連接，板厚控制模塊2011內(nèi)存儲(chǔ)有板厚的設(shè)定數(shù)據(jù)，能進(jìn)行將目標(biāo)所要軋制得的板厚的設(shè)定數(shù)據(jù)與從測(cè)厚儀206獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)比較，從而對(duì)每個(gè)液壓缸伺服閥分別輸出增壓或減壓的命令，板厚控制模塊2011通過板厚PLC實(shí)現(xiàn)其功能。板形輥儀207與板形控制模塊2013連接，板形輥儀207的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)錄入板形控制模塊2013中。板厚控制模塊2011與板形控制模塊2013連接并交互數(shù)據(jù)。板形控制模塊2013內(nèi)存儲(chǔ)有板形的設(shè)定數(shù)據(jù)，能進(jìn)行將目標(biāo)所要軋制得的板形的設(shè)定數(shù)據(jù)與從板形輥儀207獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)比較，板形控制模塊2013將結(jié)果輸送到板厚控制模塊2011中，由板厚控制模塊2011統(tǒng)一輸出對(duì)液壓缸伺服閥的命令，且對(duì)板厚的調(diào)整優(yōu)先于對(duì)板形的調(diào)整，板形控制模塊2013通過板形PLC實(shí)現(xiàn)其功能整。輔助模塊2015包括軋機(jī)軋制過程中其他輔助設(shè)備，如工輥109的噴淋系統(tǒng)。三臺(tái)工控電腦2017設(shè)置于控制室，并通過連接板厚控制模塊2011、板形控制模塊2013、輔助模塊2015、自動(dòng)控制單元204及主控單元205獲取數(shù)據(jù)，其中一臺(tái)工控電腦2017可以對(duì)板厚控制模塊2011、板形控制模塊2013、輔助模塊2015、自動(dòng)控制單元204及主控單元205更改設(shè)置，從而監(jiān)控軋機(jī)的工作。

操作控制單元包括現(xiàn)場(chǎng)通訊模塊2022、控制室操作箱2024、入口操作箱2026及出口操作箱2028?，F(xiàn)場(chǎng)通訊模塊2022分別連接控制室操作箱2024、入口操作箱2026及出口操作箱2028，并對(duì)控制室操作箱2024、入口操作箱2026及出口操作箱2028進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及傳送?，F(xiàn)場(chǎng)通訊模塊2022通過現(xiàn)場(chǎng)I/o點(diǎn)PLC實(shí)現(xiàn)其功能?？刂剖也僮飨?024設(shè)置于控制室，入口操作箱2026設(shè)置于軋機(jī)的鋼板入口處，出口操作箱2028設(shè)置在軋機(jī)的鋼板出口處，控制室操作箱2024、入口操作箱2026與出口操作箱2028均用于現(xiàn)場(chǎng)人手操控。

軋機(jī)控制單元包括高壓變頻器2032、低壓變頻器2034、軋機(jī)電機(jī)、出口卷取機(jī)、入口卷取機(jī)、放卷機(jī)、板形儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整平機(jī)104以及三臺(tái)運(yùn)卷臺(tái)車電機(jī)。高壓變頻器2032分別連接并控制軋機(jī)電機(jī)、出口卷取機(jī)及入口卷取機(jī)這三臺(tái)電機(jī)的運(yùn)行；低壓變頻器2034分別連接并控制放卷機(jī)、板形儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整平機(jī)104以及三臺(tái)運(yùn)卷臺(tái)車電機(jī)。軋機(jī)電機(jī)、出口卷取機(jī)、入口卷取機(jī)、放卷機(jī)、板形輥儀207驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整平機(jī)104以及三臺(tái)運(yùn)卷臺(tái)車電機(jī)分別帶有PLG編碼器進(jìn)行測(cè)速反饋。

主控單元205分別連接板厚控制單元、操作控制單元與軋機(jī)控制單元，其用于控制軋機(jī)上鋼板的運(yùn)動(dòng)速度，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，主控單元205接收到板厚控制單元的指令后，向軋機(jī)發(fā)出啟動(dòng)、速度減慢、速度增加或停機(jī)的命令。

自動(dòng)控制單元204用于將整個(gè)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化，自動(dòng)控制單元204通過自動(dòng)程序PLC實(shí)現(xiàn)其功能。

其中，板厚控制單元、自動(dòng)控制單元204、主控單元205、兩臺(tái)測(cè)厚儀206、一臺(tái)板形輥儀207及兩個(gè)液壓缸伺服閥形成工控網(wǎng)絡(luò)301，板厚控制單元、兩臺(tái)測(cè)厚儀206、一臺(tái)板形輥儀207及兩個(gè)液壓缸伺服閥的連接方式如上述，板厚控制單元、自動(dòng)控制單元204與主控單元205相互連接并交互數(shù)據(jù)。操作控制單元、自動(dòng)控制單元204與主控單元205形成CC-LINK網(wǎng)絡(luò)303。自動(dòng)控制單元204、主控單元205與操作控制單元的現(xiàn)場(chǎng)通訊模塊2022相互連接并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。軋機(jī)控制單元與主控單元205形成變頻驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)305，主控單元205分別連接軋機(jī)控制單元的高壓變頻器2032與低壓變頻器2034，且主控單元205通過控制高壓變頻器2032與低壓變頻器2034，從而控制軋機(jī)電機(jī)、出口卷取機(jī)、入口卷取機(jī)、放卷機(jī)、板形儀驅(qū)動(dòng)電機(jī)、整平機(jī)104以及三臺(tái)運(yùn)卷臺(tái)車電機(jī)。

工控網(wǎng)絡(luò)301用于鋼板軋制過程中各種參數(shù)的接收、同比及傳送，并實(shí)現(xiàn)多個(gè)工控命令的發(fā)送及接收。CC-LINK網(wǎng)絡(luò)303用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操控及傳輸控制室及現(xiàn)場(chǎng)的指令。變頻驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)305用于鋼板軋制過程中各個(gè)電機(jī)的控制，在接收指令后，能停機(jī)保護(hù)軋機(jī)。工控網(wǎng)絡(luò)301處理數(shù)據(jù)后，發(fā)送指令，并通過變頻驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)305實(shí)現(xiàn)對(duì)軋機(jī)的軋制過程的控制，而CC-LINK網(wǎng)絡(luò)303為現(xiàn)場(chǎng)人員在軋制過程中操控或介入提供物質(zhì)支持。

以下詳細(xì)說明本發(fā)明的軋板厚度的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)板厚的控制過程：

鋼板準(zhǔn)備就緒后，運(yùn)行開始第一道次的軋制，如將3.0mm厚度的鋼帶生產(chǎn)成0.38mm厚度，則，第一道次，軋板前厚度的設(shè)定數(shù)據(jù)為3.0mm，軋板后厚度的設(shè)定數(shù)據(jù)為2.23mm，壓下率為25.6％，軋制過程中通過AGC自動(dòng)板厚反饋系統(tǒng)來控制軋板后的鋼帶厚度，當(dāng)測(cè)厚儀206測(cè)得軋板后的厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)大于2.23mm時(shí)，則通過板厚控制模塊2011輸出增壓命令至所述兩個(gè)液壓缸伺服閥，使所述兩個(gè)液壓缸同時(shí)加大軋制力，壓薄板帶，當(dāng)測(cè)厚儀206測(cè)得軋板后厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)小于2.23mm時(shí)，則通過板厚控制模塊2011輸出減壓命令至所述液壓缸伺服閥，使所述液壓缸同時(shí)減少軋制力，增厚板帶的厚度。

以下詳細(xì)說明本發(fā)明的軋板厚度的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)板形的控制過程：

板形輥儀207分成25個(gè)區(qū)，每區(qū)52mm寬，板面邊部大于1/3的區(qū)域有壓力，則該區(qū)域受力有效；板形控制一般有三種控制方法，水平、彎輥、分段冷卻；水平指的是，通過板形控制模塊2013對(duì)液壓缸伺服閥發(fā)送命令，控制工輥109的O、D兩側(cè)的上推液壓缸110的高度位置，一般情況下，所述兩個(gè)上推液壓缸110的高度相同，如：當(dāng)板形輥儀207檢測(cè)到O側(cè)整側(cè)的受力較小，即板形向上，表示O側(cè)壓的比D側(cè)薄，此時(shí)需降低O側(cè)上推液壓缸110的高度，相應(yīng)的增加D側(cè)上推液壓缸110的高度；彎輥指的是，控制工輥109的彎曲情況，如當(dāng)板形輥儀207檢測(cè)到工輥109的中間部分壓的比較薄時(shí)，需降低工輥109的彎曲度；分段冷卻，25個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域都有一組噴嘴負(fù)責(zé)噴淋冷卻，當(dāng)某區(qū)板形向上，受力較小，表示該區(qū)域工輥109直徑較大，此時(shí)噴嘴持續(xù)噴淋來冷卻。

自動(dòng)板形控制，是通過板形的背離值的計(jì)算，并控制上推液壓缸110、彎輥、分段冷卻來完成的。板形的背離值是通過板形輥儀207測(cè)量計(jì)算出來的。板形控制模塊2013的主要目的是控制板的各個(gè)部分的延展一致，從而可控制板面波浪。

板形標(biāo)準(zhǔn)曲線也稱為目標(biāo)曲線，即TARGET SHAPE,以它作為控制板形的目標(biāo)，使軋制過程中得到所要求板形精度的板材。所謂標(biāo)準(zhǔn)板形曲線，實(shí)質(zhì)是軋制時(shí)板材內(nèi)部應(yīng)力沿寬度方向的分布曲線，它代表軋后板材的板形狀況。

而原材料未經(jīng)過生產(chǎn)，不知道厚度情況，增加了生產(chǎn)的未知性。

如以3.0mm厚度的原料，測(cè)厚儀206測(cè)得軋板前厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)在2.9mm至3.05之間時(shí)，則板厚控制模塊2011將數(shù)據(jù)反饋給主控單元205，主控單元205輸出不改變速度的命令至變頻器，變頻器不改變電機(jī)的運(yùn)作，軋機(jī)按設(shè)定速度軋制；如原料厚度超厚2％但不超厚5％，即測(cè)厚儀206測(cè)得軋板前厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為大于等于3.06mm但小于3.15mm時(shí)，則板厚控制模塊2011將數(shù)據(jù)反饋給主控單元205，主控單元205輸出降低速度的命令至變頻器，變頻器調(diào)整電機(jī)的運(yùn)作，軋機(jī)機(jī)組降速生產(chǎn)；如原料厚度超厚5％，即測(cè)厚儀206測(cè)得軋板前厚度的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為3.15mm以上時(shí)，則板厚控制模塊2011將數(shù)據(jù)反饋給主控單元205，主控單元205輸出停機(jī)命令至變頻器，變頻器停止電機(jī)的運(yùn)作，則軋機(jī)機(jī)組停機(jī)。這是由于，當(dāng)原料厚度為3.15mm時(shí)，第一道次的壓下率則為29.2％，壓下率太大容易造成斷帶等生產(chǎn)事故。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的軋板厚度的控制方法能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鋼板的厚度，能在鋼板厚度過大的情況下，能實(shí)現(xiàn)使軋機(jī)及時(shí)自動(dòng)減速至停車，避免鋼帶因厚度波動(dòng)造成斷帶，有效節(jié)省生產(chǎn)成本，保護(hù)軋機(jī)。在軋制的過程中，也能對(duì)鋼板的厚度和板形進(jìn)行調(diào)整，提高成品的品質(zhì)。

本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，如果對(duì)本發(fā)明的各種改動(dòng)或變型不脫離本發(fā)明的精神和范圍，倘若這些改動(dòng)和變型屬于本發(fā)明的權(quán)利要求和等同技術(shù)范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型。