加热炉精准出钢自动控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种加热炉精准出钢自动控制系统及控制方法，包括速度反馈单元、加热炉PLC控制单元、现场信号反馈单元、出炉辊道控制单元、HMI操作单元，通过控制坯料从加热炉移动至主轧机过程，使加热炉自动控制系统与轧线主轧机速度形成闭环控制，使坯料自动连续、准确无误地送入主轧机，物料供给节奏稳定在4.5秒‑5.3秒之间，前后两支坯料间隔时间保持在1秒以内，波动范围由原来的3秒稳定在现在的1秒内，降低了操作工的劳动强度，加热炉出钢区域实现无人操作的稳定出钢节奏，提高了产量。

【技术实现步骤摘要】
加热炉精准出钢自动控制系统及控制方法
本专利技术属于自动化控制
，具体涉及一种加热炉精准出钢自动控制系统及控制方法。
技术介绍
在冶金领域自动全连轧生产线的高速棒材生产线上，坯料由加热炉进行加热升温，然后经加热炉步进梁及出料炉内悬臂辊道和出炉辊道的运转，坯料送入主轧机开始轧制，根据坯料咬入轧机时产生的信号、经过与出炉辊道速度和轧制速度计算出这一支坯料的轧制时间，然后确定什么时刻下一根坯料从加热炉里面被辊道运送出来，条件一旦满足将控制加热炉步进梁动作将坯料运送至出炉辊道上。由于坯料力学性能、辊道摩擦系数、坯料重量及长度、咬入轧机时的摩擦力变化等因素的影响，均会导致坯料在辊道上的停留时间出现比较大的波动，因此导致出钢节奏的不稳定，出钢间隔时间一直在3.8秒-6.8秒之间波动，严重影响轧制节奏，降低了班产量。同时，一旦出钢节奏低于4秒，需操作工对坯料进行手动剪切，防止因两支坯料过近导致轧线堆钢。其操作过程不亚于处理一次堆钢事故，增加了操作人员的劳动强度，更增加了不必要的坯料消耗。
技术实现思路
为解决坯料供给节奏不稳定、人员劳动强度大、产量不能有效发挥的问题，本专利技术的目的在于提供一种加热炉精准出钢自动控制系统及控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：加热炉精准出钢自动控制系统，包括：速度反馈单元，包括主电机编码器以及西门子FM450高速计数模块，用于转换和收集1号主电机的转速；加热炉PLC控制单元，用于对精准出钢所涉及的变量及数据进行计算，并输出计算结果用于设备动作信号；现场信号反馈单元，包括安装于出炉辊道上的热金属检测仪，用于检测钢坯咬入1号主电机的时间点采集；出炉辊道控制单元，由辊道及辊道变频器组成，用于控制辊道的自动运行，使辊道在应该运行时运转，没有动作信号时不运转；HMI操作单元，用于参数显示及调整。进一步地，所述加热炉PLC控制单元为西门子S7-400PLC。进一步地，所述主电机编码器的信号分为两路，一路用于主传动速度控制，另一路引至西门子FM450高速计数模块用于脉冲计数。进一步地，所述热金属检测仪有三套，一套设置于加热炉炉门口处，另外两套设置于出炉辊道上方。加热炉精准出钢自动控制系统的控制方法，包括以下步骤：1)从加热炉内部动作开始，当上一支坯料从加热炉内经出料悬臂辊道旋转运送出炉门时，炉门口热金属检测仪会检测到坯料已经完全离开炉内，这时步进梁自动正循环，并将坯料停放在出料悬臂辊道上，等待允许坯料供给的信号命令；2)从加热炉出来的坯料被运送到出炉辊道上，坯料在出炉辊道上经过热金属检测仪会产生信号输出，当坯料离开热金属检测仪时输出信号将消失；3)检测坯料的热金属检测仪与1号轧机中心线的距离是固定的，热金属检测仪检测到坯料尾部时会将信号传送给加热炉PLC控制单元，然后加热炉PLC控制单元根据出炉辊道的速度和轧机的线速度，计算出坯料尾部在什么时间会经过主轧机，根据时间与当前的速度换算出安装在主电机上的编码器还需要转多少个脉冲数，当计算到的脉冲数与实际采集到的主电机编码器的脉冲数相一致时，发出允许出钢的信号，等待在出料悬臂辊道上的坯料将通过出料辊道的运转行进至出炉辊道上并到达主轧机的位置开始轧制。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过控制坯料从加热炉移动至主轧机过程，使加热炉自动控制系统与轧线主轧机速度形成闭环控制，使坯料自动连续、准确无误地送入主轧机，物料供给节奏稳定在4.5秒-5.3秒之间，前后两支坯料间隔时间保持在1秒以内，波动范围由原来的3秒稳定在现在的1秒内，每支坯料可节约2秒的时间，按照现在的生产节奏，班产1300吨以上，每分钟可轧制坯料1.22吨。每班可节约时间1027秒＝17.1分钟，可提高班产1.22吨*17.1分钟＝20.9吨，每年可实现产量增加22576吨产量，实现年经济效益22576吨*500元＝1128.8万元/每年。另外，降低了操作工的劳动强度，加热炉出钢区域实现无人操作的稳定出钢节奏，提高了产量。附图说明图1是本专利技术加热炉精准出钢自动控制系统的结构示意图。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例，对本专利技术的技术方案做进一步描述，但是本专利技术的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本专利技术构思的改变或等同替代均包括在本专利技术的保护范围之内。如图1所示，加热炉精准出钢自动控制系统，包括：速度反馈单元，包括主电机编码器以及西门子FM450高速计数模块，用于转换和收集1号主电机的转速；加热炉PLC控制单元，用于对精准出钢所涉及的变量及数据进行计算，并输出计算结果用于设备动作信号；现场信号反馈单元，包括安装于出炉辊道上的热金属检测仪，用于检测钢坯咬入1号主电机的时间点采集；出炉辊道控制单元，由辊道及辊道变频器组成，用于控制辊道的自动运行，使辊道在应该运行时运转，没有动作信号时不运转；HMI操作单元，用于参数显示及调整。进一步地，所述加热炉PLC控制单元为西门子S7-400PLC。进一步地，所述主电机编码器的信号分为两路，一路用于主传动速度控制，另一路引至西门子FM450高速计数模块用于脉冲计数。进一步地，所述热金属检测仪有三套，一套设置于加热炉炉门口处，另外两套设置于出炉辊道上方。加热炉精准出钢自动控制系统的控制方法，包括以下步骤：1)从加热炉内部动作开始，当上一支坯料从加热炉内经出料悬臂辊道旋转运送出炉门时，炉门口热金属检测仪会检测到坯料已经完全离开炉内，这时步进梁自动正循环，并将坯料停放在出料悬臂辊道上，等待允许坯料供给的信号命令；2)从加热炉出来的坯料被运送到出炉辊道上，坯料在出炉辊道上经过热金属检测仪会产生信号输出，当坯料离开热金属检测仪时输出信号将消失；3)检测坯料的热金属检测仪与1号轧机中心线的距离是固定的，热金属检测仪检测到坯料尾部时会将信号传送给加热炉PLC控制单元，然后加热炉PLC控制单元根据出炉辊道的速度和轧机的线速度，计算出坯料尾部在什么时间会经过主轧机，根据时间与当前的速度换算出安装在主电机上的编码器还需要转多少个脉冲数，当计算到的脉冲数与实际采集到的主电机编码器的脉冲数相一致时，发出允许出钢的信号，等待在出料悬臂辊道上的坯料将通过出料辊道的运转行进至出炉辊道上并到达主轧机的位置开始轧制。如果出钢节奏因为轧制规格的变换而发生了变化，还可以通过HMI操作单元WINCC控制画面上的调节窗口进行调节出钢时机。该控制系统实现无人化操作，只需要在控制电脑画面上进行参数设定就可以自动运行。具体实现的控制程序如下：1)上一支坯料在出炉辊道上被1号主轧机咬入2秒后，将中间连锁信号M40.6“钢坯咬入信号”进行置位(加入延时通时间及延时断时间继电器是为了防止输入信号闪断)。2)上一支坯料在出炉辊道上正在被1号主轧机咬入时，将中间连锁信号M41.7“钢坯咬入信号确认”进行置位。3)操作台上的自动转换开本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.加热炉精准出钢自动控制系统，其特征在于，包括：/n速度反馈单元，包括主电机编码器以及西门子FM450高速计数模块，用于转换和收集1号主电机的转速；/n加热炉PLC控制单元，用于对精准出钢所涉及的变量及数据进行计算，并输出计算结果用于设备动作信号；/n现场信号反馈单元，包括安装于出炉辊道上的热金属检测仪，用于检测钢坯咬入1号主电机的时间点采集；/n出炉辊道控制单元，由辊道及辊道变频器组成，用于控制辊道的自动运行，使辊道在应该运行时运转，没有动作信号时不运转；/nHMI操作单元，用于参数显示及调整。/n

【技术特征摘要】
1.加热炉精准出钢自动控制系统，其特征在于，包括：
速度反馈单元，包括主电机编码器以及西门子FM450高速计数模块，用于转换和收集1号主电机的转速；
加热炉PLC控制单元，用于对精准出钢所涉及的变量及数据进行计算，并输出计算结果用于设备动作信号；
现场信号反馈单元，包括安装于出炉辊道上的热金属检测仪，用于检测钢坯咬入1号主电机的时间点采集；
出炉辊道控制单元，由辊道及辊道变频器组成，用于控制辊道的自动运行，使辊道在应该运行时运转，没有动作信号时不运转；
HMI操作单元，用于参数显示及调整。


2.如权利要求1所述的加热炉精准出钢自动控制系统，其特征在于，所述加热炉PLC控制单元为西门子S7-400PLC。


3.如权利要求1所述的加热炉精准出钢自动控制系统，其特征在于，所述主电机编码器的信号分为两路，一路用于主传动速度控制，另一路引至西门子FM450高速计数模块用于脉冲计数。


4.如权利要求1所述的加热炉精准出钢自动控制系统，其特征在于，所述热金属检测仪有三套，一套设置于加...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹淑峰，赵晓，曹立棋，位震，黄友堂，张长军，王辉，张亮亮，马岩，刘延亮，刘振凯，
申请(专利权)人：山东莱钢永锋钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37