单片钢板冷轧工艺的自动控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单片钢板冷轧工艺的自动控制系统。该系统能够在整个轧制过程中自动测量板厚、轧制参数，并对轧制过程实现自动控制，对轧制参数进行实时自动调节和对异常情况自动报警。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轧机自动控制领域。目前，将微处理机应用于控制钢板轧制实现钢板轧制自动化的，一般是连轧机。钢板连轧时，板卷是一个连续的整体，因而可以通过数学模型的计算对一些必要的参数进行预设定。在轧制过程中，由传感元件在线测量各种轧制参数后经过计算机处理，给出对轧制参数进行调节的信号，并通过相应的控制电路对轧机进行控制。然而，单片钢板的轧制是离散的，每轧制一片钢板就存在咬入和抛尾的过程;随着轧制过程的进行，每片钢板各处的变形抗力、硬化程度和厚度都不相同，给轧制和测量带来了困难。此外，一片钢板与另一片钢板之间的差异也较大，又给自动化控制增加了难度。鉴于上述情况，目前对单片钢板冷轧工艺的控制尚未实现自动化。在生产实践中，一般还是由工人在钢板两侧跟随着传送带用千分尺测量钢板厚度，凭经验估计轧制参数，并且用手工操作。本专利技术为实现单片钢板冷轧工艺的自动控制，公开一种能在整个轧制过程中自动测量板厚、轧制参数，并对轧制过程实现自动控制，对轧制参数进行实时自动调节和对异常情况自动报警的自动控制系统。实现本专利技术的技术方案是采用PC机做为上位机，运行控制系统主程序，完成通讯、管理、计算、输入和输出功能，通过接口与通讯控制器相连接。通讯控制器是一单板机，主要完成各控制单元与上位机之间的通讯，循环监视和管理功能。通讯控制器通过位总线分别与测厚控制单元、显示控制单元、轧机控制单元和压力检测控制单元相连接。为了测量每一道次入口板厚和出口板厚，分别在轧机首、尾两端各装一套测厚控制单元。测厚控制单元的结构为，在轧机的钢板运行轨道下方沿横向排列装有三个放射性辐射源。辐射源采用镅-241γ射线源。在钢板运行轨道的上方垂直对应于三个辐射源处装有三个探测器，这样可以测量钢板中间和两侧的厚度。三个探测器分别与三个线性放大器相连接，三个线性放大器分别与三个单道谱仪相连接。三个单道谱仪分别通过光电耦化器后与用于测厚控制的单板机相连接。在其中一个单道谱仪的输出端接一个电平转换器，将单道谱仪输出的方脉冲变换成直流电平信号。电平转换器通过光电耦合器与用于测厚控制的单板机相连接。显示控制单元的结构为用于显示控制的单板机通过数据线光电耦合器，地址线光电耦化器和地址译码器后分别与显示屏七段发光二极管显示器相连接。显示屏分为板厚显示区、道次和板号显示区、主传速度显示区、压下量显示区和压力显示区。轧机控制单元的结构为将轧机的左压下螺杆与光电脉冲发生器相连接，光电脉冲发生器与输入光电耦化器相连接;右压下螺杆与光电脉冲发生器相连接，光电脉冲发生器与输入光电耦合相连接;主传动轴与电磁脉冲发生器相连接，电磁脉冲发生器与输入光电耦合相连接;液压系统压力传感器与电压/频率转换器相连接，电压/频率转换器与输入光电耦合器相连接;轧机油箱与油位检测器相连接，油位检测器与输入光电耦合器相连接;输入光电耦合器与用于控制轧机的单板机相连接。用于控制轧机的单板机还与输出光电耦合器相连接，输出光电耦合器与交流接触器相连接，交流接触器与轧机的强电控制电路相连接，由强电控制电路对主传电机和传送带电机进行控制。交流接触器还与抽油泵相连接，通过控制抽油泵的启、停来控制油箱的油位。交流接触器还与液压油泵相连接，以控制液压系统的压力。输出光电耦合器还分别与两个环形分配器相连接，两个环形分配器分别与两个步进电机相连接，两个步进电机分别与两个变阻箱相连接，两个变阻箱分别调节主传电机和传送带电机的转速。压力检测控制单元的结构为在轧机左压下螺杆和右压下螺杆上分别装有压力传感器，压力传感器分别与电压/频率转换器相连接，电压/频率转换器与输入光电耦合器相连接，输入光电耦合器与用于压力检测控制的单板机相连接。用于压力检测控制的单板机还与输出光电耦合器相连接，输出光电耦合器与超压保护装置和报警器相连接。本专利技术的控制系统贯彻了分散控制，集中管理的原则，提高了整个系统的可靠性，并使整个系统可控性能好，实时响应快。使用γ射线测厚，提高了测量精度，并且能够测得钢板的中间厚度，解决了横向厚差的问题。使用集散系统的计算机控制，可在线测量轧制过程中的各种参数，将轧制工序和控制设备相结合，实现了单片钢板冷轧过程的自动控制，使产品的质量和尺寸精度都得到了很大的提高。例如，在使用本专利技术自动控制系统之前，成品钢板的横向厚差一般在0.1毫米左右，实现自动控制以后成品钢板的横向厚差一般在0.02毫米左右。由于该系统能够测量和记录轧制过程中的参数，有利于对积累的数据进行分析，有利于不断优化轧制规程和参数。该系统自动化控制程度高，使轧制过程以最优化的方案进行，节约能源和材料消耗。该系统能实时实现超压、超厚等异常情况的报警和保护，能够预防设备超载运行等事故的发生，保障了设备和工作人员的安全。本专利技术有如下附图附图说明图1.控制系统方框图，图2.测厚控制单元方框图，图3.显示控制单元方框图，图4.轧机控制单元方框图，图5.压力检测控制单元方框图，图6.主控程序方框图，图7.通讯控制程序方框图，图8.轧机控制程序方框图，图9.压力检测程序方框图。实施例单片钢板冷轧过程的自动控制系统在450冷轧机上进行了实施。系统(见图1)采用PC机1做为上位机，运行控制系统主程序，完成通讯、管理、计算、输入和输出功能，往上通过接口可以和车间(或厂部)的上位机连接通讯，往下通过接口与通讯控制器2相连接。通讯控制器2是一单板机，主要完成各控制单元与上位机之间的通讯、循环监视和管理功能，解决PC机与多个单板机之间的通讯矛盾。通讯控制器通过位总线3分别与测厚控制单元4、5、显示控制单元6、轧机控制单元7和压力检测控制单元8相连接。为了测量每一轧制道次的入口板厚和出口板厚，并使下一道次能够从与上一道次相反的方向进行轧制，免去坯料的搬运，分别在轧机首、尾两端各装一套测厚控制单元5、6。测厚控制单元的结构(见图2)为在轧机的钢板运行轨道下方沿横向排列装有三个放射性辐射源10，辐射源采用镅-241γ射线源。实验表明，这种能量的γ射线对测量0.5～4毫米钢板的效果最佳。在钢板运行轨道的上方，三个辐射源的垂直对应处装有三个射线探测器11，使得可同时测量钢板中间和两侧的厚度。三个探测器11分别与三个线性放大器13相连接，三个线性放大器分别与三个单道谱仪14相连接，三个单道谱仪分别通过光电耦合器后与用于测厚控制的单板机9相连接。在其中一个单道谱仪的输出端接一个电平转换器16，将单道谱仪输出的方脉冲变换成直流电平信号，作为钢板到位信号。电平转换器16通过光电耦合器与用于测厚控制的单板机9相连接。图中15是供系统工作的低压电源，12是供探测器工作的高压电源。轧机控制单元7的结构为(见图4)为将轧机的左压下螺杆34与光电脉冲发生器29相连接，光电脉冲发生器将电机的转速转换成脉冲信号，电机每转一周将产生360个脉冲。光电脉冲发生器29与输入光电耦合器27相连接。右压下螺杆35与光电脉冲发生器30相连接，光电脉冲发生器30与输入光电耦合器27相连接。这样即可测得轧辊左下压量和右下压量。主传电机51的主传动轴36与电磁脉冲发生器31相连接，电磁脉冲发生器31将主传电机的转速转换成脉冲信号，电机每转一周将产生60个脉冲，这样即可测得轧辊的转速。电磁脉冲发生器31与输入光电耦合器27相连接。控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单片钢板冷轧工艺的自动控制系统，本专利技术的特征是采用ＰＣ机１做为上位机，运行控制系统主程序，完成通讯、管理、计算、输入和输出功能，通过接口与通讯控制器２相连接，通讯控制器是一单板机，主要完成各控制单元与上位机之间的通讯、循环监视和管理功能，通讯控制器２通过位总线３分别与测厚控制单元４、５、显示控制单元６、轧机控制单元７和压力检测控制单元８相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王锡宽，徐临汉，王葆敏，李庆，周永安，陈秀敏，周殿忠，李奇峰，李晓群，杨宇星，本有光，初戚文，魏志强，孙玉章，
申请(专利权)人：西南计算中心，西南核物理与化学研究所，长城特殊钢公司第三钢厂，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]