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一種適用于輥盤式冷床的獨(dú)立分區(qū)控制方法與流程

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一種適用于輥盤式冷床的獨(dú)立分區(qū)控制方法與流程
本發(fā)明屬于控制領(lǐng)域,尤其涉及一種用于熱處理線大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的冷床降溫控制方法。
背景技術(shù)
:在申請(qǐng)人所轄厚板廠熱處理線的生產(chǎn)過(guò)程中,經(jīng)熱處理爐加熱或經(jīng)淬火后的鋼板在冷床上進(jìn)行自然冷卻,待溫度滿足要求后再進(jìn)入收集或搬運(yùn)處理。冷床作為熱處理爐出口設(shè)備,與熱處理爐及其入口設(shè)備組成一條獨(dú)立的熱處理生產(chǎn)線,后工序的矯直等工藝則歸屬于另一條獨(dú)立的生產(chǎn)線,因此鋼板在冷床上的自然冷卻(空氣冷卻)時(shí)間和收集溫度并無(wú)嚴(yán)格工藝要求。該冷床為步進(jìn)控制模式,由液壓驅(qū)動(dòng)步進(jìn)梁緩慢單一步進(jìn)前進(jìn),從而將冷床上的鋼板運(yùn)輸向前(見圖1、圖2中所示)。這種自動(dòng)控制模式的特點(diǎn)是:1、運(yùn)輸方向單一:在冷床上的鋼板通過(guò)步進(jìn)梁的周期運(yùn)動(dòng),只能自動(dòng)進(jìn)行前進(jìn)運(yùn)輸;2、控制方式簡(jiǎn)單:受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制,冷床必須作為整體而無(wú)法分區(qū)運(yùn)行,即當(dāng)步進(jìn)梁前進(jìn)時(shí),冷床上的所有鋼板同時(shí)進(jìn)行前進(jìn)傳輸;3、冷卻溫度無(wú)法受控:鋼板進(jìn)入、運(yùn)出冷床時(shí)L1自動(dòng)控制系統(tǒng)(在申請(qǐng)人企業(yè),習(xí)慣上稱用于基礎(chǔ)自動(dòng)化控制的1級(jí)PLC為L(zhǎng)1,用于過(guò)程管理的2級(jí)PLC為L(zhǎng)2,下同)使用傳統(tǒng)的“先進(jìn)先出”隊(duì)列模式,是否達(dá)到要求的冷卻溫度全由操作人員確認(rèn),無(wú)自動(dòng)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制,更無(wú)法實(shí)現(xiàn)溫度控制模型。由于熱軋2050熱處理線的冷床為在線設(shè)備,連接熱處理爐與冷矯直機(jī),鋼板在冷床上的運(yùn)輸時(shí)間受控于冷卻溫控模型。此外,由于熱處理線工藝繁多,對(duì)于每種規(guī)格鋼板的熱處理工藝各有不同,因而對(duì)其的降溫要求也有所不同。傳統(tǒng)單一的隊(duì)列式冷床控制無(wú)法滿足實(shí)際工藝需求。在授權(quán)公告日為2013年08月21日,授權(quán)公告號(hào)為CN203140457U的中國(guó)實(shí)用新型專利中,公開了“一種多段冷床主從控制系統(tǒng)”,其包括冷床本體、上位機(jī)、 可編程序控制器、冷床主從步進(jìn)跨裝置、冷床本體主從步進(jìn)跨位置檢測(cè)裝置、主從傳動(dòng)電機(jī)、主從減速機(jī)裝置、主從傳動(dòng)控制裝置,上位機(jī)連接可編程序控制器I/O模塊,主傳動(dòng)控制裝置通過(guò)主傳動(dòng)通訊電纜依次連接主傳動(dòng)電機(jī)、主傳動(dòng)減速裝置、冷床主步進(jìn)跨裝置、冷床本體主進(jìn)跨位置檢測(cè)裝置,冷床本體主進(jìn)跨位置檢測(cè)裝置通過(guò)主傳動(dòng)信號(hào)線連接可編程序控制器,從傳動(dòng)控制裝置通過(guò)從傳動(dòng)通訊電纜依次連接從傳動(dòng)電機(jī)、從傳動(dòng)減速裝置、冷床從步進(jìn)跨裝置、冷床本體從進(jìn)跨位置檢測(cè)裝置,冷床本體從進(jìn)跨位置檢測(cè)裝置通過(guò)從傳動(dòng)信號(hào)線路連接可編程序控制器。該技術(shù)方案主要適用于實(shí)現(xiàn)冷床多段的主從同步控制。在公開日為2014年01月29日,公開號(hào)為CN103537492A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中,公開了“一種用于多段冷床的同步控制方法”,該技術(shù)在可編程控制器中安裝角同步模塊(1),角同步模塊(1)從傳動(dòng)裝置中讀取實(shí)際轉(zhuǎn)速值,計(jì)算出冷床段偏心輪旋轉(zhuǎn)的實(shí)際角度α1及αn,α1為主段冷床的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度,αn為輔段冷床的實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度;各輔段的實(shí)際角度αn均與主段的實(shí)際角度α1比較,如果差值Δα<=1%,則認(rèn)為角度同步;若差值Δα>1%,則將差值通過(guò)PI調(diào)節(jié)器輸出轉(zhuǎn)換成速度附加給定Nadd疊加到自身傳動(dòng)裝置速度調(diào)節(jié)器的輸入端,參與速度閉環(huán)調(diào)解;所述的多段冷床指機(jī)械上斷開的兩段以上的冷床設(shè)備;首先將多段冷床定義成n段,n為≥2的整數(shù),將n段冷床中的第一段冷床定義為主段冷床,其余的冷床段為輔段冷床;PLC將工藝設(shè)定的轉(zhuǎn)速Nset傳送到每段冷床傳動(dòng)裝置的速度調(diào)節(jié)器的輸入端,作為每個(gè)傳動(dòng)裝置的主速度給定;主段冷床按常用的速度閉環(huán)系統(tǒng)控制,輔段冷床通過(guò)PLC中的角同步模塊(1)計(jì)算出速度Nadd,Nadd傳送到自身傳動(dòng)裝置速度調(diào)節(jié)器的附加給定的輸入端,作為自身段的附加速度給定,與主速度疊加,共同完成本段冷床的速度調(diào)節(jié)。該技術(shù)方案主要涉及到多段非機(jī)械同軸冷床在多步連續(xù)運(yùn)行模式下的同步控制。在實(shí)際應(yīng)用中,尚未見到在熱軋熱處理加熱工藝后,適用于單一區(qū)域獨(dú)立控制,可同時(shí)滿足實(shí)現(xiàn)不同鋼板的溫降需求的冷床降溫控制方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種適用于輥盤式冷床的獨(dú)立分區(qū)控制方法,其采用對(duì)整個(gè)冷床工作區(qū)域分解為若干個(gè)獨(dú)立分區(qū)的控制方式,根據(jù)來(lái)料的不同要求實(shí)現(xiàn)設(shè)定的溫控模型,并具備獨(dú)立前進(jìn)、擺動(dòng)等功能,適用于輥盤式機(jī)械結(jié)構(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷床,同時(shí)滿足實(shí)現(xiàn)不同鋼板的溫降需求的冷床降溫控制模式,是一 種能夠大大增強(qiáng)冷床的利用率及控制靈活性的控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是:提供一種適用于輥盤式冷床的獨(dú)立分區(qū)控制方法,包括冷床和用于控制冷床運(yùn)行的PLC,其特征是:所述的冷床為輥盤式冷床;所述的輥盤式冷床包括數(shù)根傳動(dòng)軸、交錯(cuò)布置在每根傳動(dòng)軸上的多個(gè)輥盤、位于傳動(dòng)軸一端的齒輪電機(jī)、速度編碼器及數(shù)組光電傳感器;其中,對(duì)于每一根傳動(dòng)軸,所述的輥盤套裝在傳動(dòng)軸上并由托輥進(jìn)行支撐,所述的齒輪電機(jī)帶動(dòng)輥盤傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),所述的輥盤在托輥上隨傳動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng);設(shè)置在齒輪電機(jī)上的速度編碼器以及設(shè)置在兩根根傳動(dòng)軸之間的光電傳感器,分別實(shí)現(xiàn)對(duì)輥盤速度及鋼板實(shí)際位置的檢測(cè)和控制;所述的輥盤式冷床通過(guò)PLC自動(dòng)化邏輯控制驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)輥盤運(yùn)轉(zhuǎn),完成待冷鋼板在冷床區(qū)域的運(yùn)輸及定位動(dòng)作;所述的獨(dú)立分區(qū)控制方法,將整個(gè)冷床工作區(qū)域分解為數(shù)個(gè)分區(qū),采用光電傳感器對(duì)冷床進(jìn)行分區(qū)檢測(cè),由PLC程序根據(jù)來(lái)料鋼板的寬度,計(jì)算每個(gè)獨(dú)立區(qū)域上可容納的鋼板數(shù),并結(jié)合冷床目標(biāo)區(qū)域的布料情況以及鋼板需要的冷卻溫度設(shè)定模型,自動(dòng)選擇該區(qū)域的運(yùn)行模式,以提高冷床的利用率;所述的獨(dú)立分區(qū)控制方法,將冷床劃分為若干個(gè)小型冷卻區(qū)域,每個(gè)小型冷卻區(qū)域各自具備驅(qū)動(dòng)待冷鋼板前進(jìn)、后退、停止以及擺動(dòng)的運(yùn)行操作功能;所述的獨(dú)立分區(qū)控制方法,對(duì)于每一塊鋼板以出爐時(shí)間為起始時(shí)刻點(diǎn);以出爐鋼板溫度為起始溫度進(jìn)行周期計(jì)算,每分鐘計(jì)算一次鋼板溫度,通過(guò)PLC的控制畫面,可直觀顯示冷床鋼板溫度,當(dāng)鋼板運(yùn)行到冷床本體出口時(shí),可以獲取此時(shí)鋼板實(shí)際測(cè)量溫度,為鋼板是否需要下料提供參考;所述的獨(dú)立分區(qū)控制方法,采用獨(dú)立分區(qū)控制的模式,消除了鋼板上、下冷床時(shí)對(duì)冷床本體運(yùn)行的影響,也使不同規(guī)格的鋼板在冷床上遵循各自冷卻溫控模型功能得以實(shí)現(xiàn),大大增強(qiáng)冷床的利用率及控制靈活性。具體的,所述的運(yùn)行模式包括前進(jìn)、擺動(dòng)、停止或擺動(dòng)。具體的,所述的獨(dú)立分區(qū)控制方法,將整個(gè)冷床工作區(qū)域分解為數(shù)個(gè)分區(qū),按照下列控制方法對(duì)每個(gè)分區(qū)中的設(shè)備和待冷鋼板進(jìn)行運(yùn)行控制:1)根據(jù)當(dāng)前鋼板的規(guī)格信息,第一區(qū)輥盤前進(jìn)運(yùn)行,利用光電傳感器檢測(cè)鋼板前沿是否進(jìn)入第一區(qū),利用齒輪電機(jī)上的速度傳感器檢測(cè)并由PLC計(jì)算鋼板在第一區(qū)上的實(shí)際位置,將鋼板準(zhǔn)確定位在第一區(qū)后沿位置;2)PLC接收到后一塊鋼板規(guī)格信息,判定是否與當(dāng)前鋼板規(guī)格相同:若為不同規(guī)格,無(wú)法采用相同冷卻溫控模型,第一區(qū)進(jìn)入下一步流程;若為相同規(guī)格,可采用相同冷卻溫控模型進(jìn)行冷卻,PLC需計(jì)算當(dāng)前鋼板對(duì)于第一區(qū)空間占用率來(lái)判定是否能夠容納后一塊鋼板,若空間足夠,第一區(qū)等待后一塊鋼板進(jìn)入,并返回前一步作循環(huán)判斷;若空間不足,第一區(qū)進(jìn)入下一步流程;3)當(dāng)?shù)谝粎^(qū)完成獨(dú)立區(qū)域上料流程后,需要將本區(qū)域內(nèi)的鋼板運(yùn)輸至第二區(qū),則先判斷第二區(qū)是否為空;若第二區(qū)空置,則第一區(qū)輥盤前進(jìn)運(yùn)行,將所有鋼板運(yùn)送至第二區(qū)后,當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到鋼板完全離開第一區(qū)時(shí),PLC將第一區(qū)標(biāo)記為空,等待下一運(yùn)轉(zhuǎn)周期;若第二區(qū)非空,PLC需判斷當(dāng)前鋼板的冷卻時(shí)間是否到達(dá)溫控系統(tǒng)的設(shè)定,若已達(dá)到降溫設(shè)定,該區(qū)輥盤停止等待第二區(qū)鋼板清空;若尚未達(dá)到降溫設(shè)定,則該區(qū)啟動(dòng)擺動(dòng)模式,當(dāng)完成一次區(qū)域擺動(dòng)流程后,再次判斷第二區(qū)是否為空,并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)控制;4)當(dāng)?shù)诙^(qū)完成獨(dú)立區(qū)域上料流程后,需要將本區(qū)域內(nèi)的鋼板運(yùn)輸至第三區(qū),則先判斷第三區(qū)是否為空;若第三區(qū)空置,則第二區(qū)輥盤前進(jìn)運(yùn)行,將所有鋼板運(yùn)送至第三區(qū)后,當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到鋼板完全離開第二區(qū)時(shí),PLC將第二區(qū)標(biāo)記為空,等待下一運(yùn)轉(zhuǎn)周期;若第三區(qū)非空,PLC需判斷當(dāng)前鋼板的冷卻時(shí)間是否到達(dá)溫控系統(tǒng)的設(shè)定,若已達(dá)到降溫設(shè)定,該區(qū)輥盤停止等待第三區(qū)鋼板清空;若尚未達(dá)到降溫設(shè)定,則該區(qū)啟動(dòng)擺動(dòng)模式,當(dāng)完成一次區(qū)域擺動(dòng)流程后,再次判斷第三區(qū)是否為空,并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)控制;5)當(dāng)?shù)谌齾^(qū)完成獨(dú)立區(qū)域上料流程后,需要將本區(qū)域內(nèi)的鋼板運(yùn)輸至下料區(qū),則PLC先判斷下料區(qū)是否為空,若下料區(qū)空置,則第三區(qū)輥盤前進(jìn)運(yùn)行,將所有鋼板運(yùn)送至下料區(qū)后,當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到鋼板完全離開第三區(qū)時(shí),PLC將第三區(qū)標(biāo)記為空,等待下一運(yùn)轉(zhuǎn)周期;若下料區(qū)非空,PLC需判斷當(dāng)前鋼板的冷卻時(shí)間是否到達(dá)溫控系統(tǒng)的設(shè)定,若已達(dá)到降溫設(shè)定,該區(qū)輥盤停止等待下料區(qū)鋼板清空;若尚未達(dá)到降溫設(shè)定,則該區(qū)啟動(dòng)擺動(dòng)模式,當(dāng)完成一次區(qū)域擺動(dòng)流程后,再次判斷下料區(qū)是否為空,并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)控制;當(dāng)所述的待冷鋼板完全離開第三區(qū)時(shí),鋼板在冷床上的整個(gè)運(yùn)行控制過(guò)程結(jié)束。進(jìn)一步的,所述的由數(shù)個(gè)光電傳感器組成的線型檢測(cè)區(qū)域,結(jié)合速度傳感器對(duì)鋼板前進(jìn)運(yùn)行方向的檢測(cè),可快速確認(rèn)鋼板是否進(jìn)入第一區(qū)、第二區(qū)及第三區(qū);而由數(shù)個(gè)光電傳感器組成的線型檢測(cè)區(qū)域,結(jié)合速度傳感器對(duì)鋼板前進(jìn)運(yùn)行方向的檢 測(cè),也可快速確認(rèn)鋼板是否離開第一區(qū)、第二區(qū)及第三區(qū)。進(jìn)一步的,所述的適用于輥盤式冷床的獨(dú)立分區(qū)控制方法,能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)以若干個(gè)冷卻區(qū)組成的冷床獨(dú)立控制;根據(jù)鋼板來(lái)料寬度的不同,每個(gè)冷卻區(qū)可容納若干塊規(guī)格相同的鋼板;鋼板進(jìn)入或運(yùn)出各冷卻區(qū)域由光電傳感器檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行物料跟蹤。進(jìn)一步的,所述的適用于輥盤式冷床的獨(dú)立分區(qū)控制方法,根據(jù)實(shí)測(cè)溫度與計(jì)算溫度偏差,得到當(dāng)前鋼板的鋼板溫控模型變化計(jì)算公式,所述的鋼板溫控模型變化計(jì)算公式可以用于修正同一鋼種規(guī)格后續(xù)鋼板的溫降計(jì)算;所述的鋼板溫控模型變化計(jì)算公式如下:ΔTAC=Tmk-TmskEm=[b1×(r-1)+b2]×(1/r)r=H0H(1000Tmk)3-(1000Tmsk)3=10×t×[1H×(a1Em+a2αconv)+a3+a4104×H]]]>其中,ΔTAC為空冷的溫度變化;Tmk為t秒以后的鋼板平均溫度;Tmsk為鋼板冷卻開始溫度;T為空冷時(shí)間;H為板厚;Em為輻射率;Αconv為熱傳導(dǎo)率;H0為鋼板的板厚。進(jìn)一步的,所述的適用于輥盤式冷床的獨(dú)立分區(qū)控制方法,通過(guò)該裝置同時(shí)對(duì)熱處理過(guò)程中的不同冷卻模型鋼板進(jìn)行分類冷卻處理,可有效避免常規(guī)冷床整體控制造成的利用率低下,減少鋼板上、下冷床的等待時(shí)間。與現(xiàn)有技術(shù)比較,本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:1.采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)輥盤式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)備小巧且通風(fēng)性能好,特別適用于薄規(guī)格鋼板的冷卻;2.采用獨(dú)立分區(qū)控制,消除了鋼板上、下冷床時(shí)對(duì)冷床本體運(yùn)行的影響,也 使不同規(guī)格的鋼板在冷床上遵循各自冷卻溫控模型功能得以實(shí)現(xiàn),大大增強(qiáng)冷床的利用率及控制靈活性。附圖說(shuō)明圖1為傳統(tǒng)步進(jìn)式冷床的布置結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為傳統(tǒng)步進(jìn)式冷床的控制流程示意圖;圖3為本發(fā)明的工藝及控制要求流程圖;圖4(a)~(c)為本發(fā)明技術(shù)方案的機(jī)械結(jié)構(gòu)示意圖;圖5為本發(fā)明技術(shù)方案的邏輯控制流程方框圖。圖6為發(fā)明技術(shù)方案的獨(dú)立分區(qū)控制冷床控制示意圖。圖中,1為輥盤,2為傳動(dòng)軸,3為托輥,4為齒輪電機(jī),5為速度編碼器,6為光電傳感器。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。在熱軋廠熱處理線,經(jīng)熱處理爐加熱后的鋼板需要在冷床上冷卻到一定溫度后方能進(jìn)行下一工序的處理。由于傳統(tǒng)的冷床控制方式為歸一化的“同進(jìn)同?!蹦J剑瑢?duì)不同規(guī)格鋼板的溫控模型幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)。此外,由于冷床運(yùn)行動(dòng)作統(tǒng)一,一旦有鋼板需要進(jìn)入或運(yùn)出時(shí),整個(gè)冷床均需等待這一過(guò)程完成后方能進(jìn)行下一步控制,對(duì)于冷床空間利用率存在較大浪費(fèi)。針對(duì)上述問(wèn)題,本方案設(shè)計(jì)一種適用于輥盤式冷床的獨(dú)立分區(qū)控制方法。該方法采用光電傳感器對(duì)冷床進(jìn)行分區(qū)檢測(cè),由PLC程序根據(jù)來(lái)料鋼板的寬度,計(jì)算每個(gè)獨(dú)立區(qū)域上可容納的鋼板數(shù),并結(jié)合冷床目標(biāo)區(qū)域的布料情況以及鋼板需要的冷卻溫度設(shè)定模型,自動(dòng)選擇該區(qū)域運(yùn)行模式:前進(jìn)、擺動(dòng)或停止,同時(shí)滿足實(shí)現(xiàn)不同鋼板的溫降需求的冷床降溫控制方法,大大增強(qiáng)冷床的利用率及控制靈活性的控制方法。本技術(shù)方案的主要工藝及控制要求流程如圖3所示。圖4(a)~(c)中,本技術(shù)方案的冷床本體主要由交錯(cuò)布置的輥盤組成。裝置主要由若干輥盤1、傳動(dòng)軸2、托輥3、齒輪電機(jī)4、速度編碼器5以及光電傳感器組成。輥盤1套裝在傳動(dòng)軸2上并由托輥3進(jìn)行支撐。齒輪電機(jī)4帶動(dòng)輥盤傳動(dòng)軸2轉(zhuǎn)動(dòng),輥盤1在托輥3上隨傳動(dòng)軸2一起轉(zhuǎn)動(dòng)。速度編碼器6及激光測(cè)距儀分別 實(shí)現(xiàn)對(duì)輥盤速度及鋼板實(shí)際位置的檢測(cè)和控制。通過(guò)自動(dòng)化邏輯控制驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)輥盤運(yùn)轉(zhuǎn),完成冷床運(yùn)輸及定位動(dòng)作。本技術(shù)方案的控制方式能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)以若干個(gè)冷卻區(qū)組成的冷床獨(dú)立控制;根據(jù)鋼板來(lái)料寬度的不同,每個(gè)冷卻區(qū)可容納若干塊規(guī)格相同的鋼板;鋼板進(jìn)入或運(yùn)出各冷卻區(qū)域由光電傳感器檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行物料跟蹤。①控制流程本控制方法將冷床劃分為若干個(gè)小型冷卻區(qū)域,各自具備前進(jìn)、后退、停止以及擺動(dòng)的功能。以將冷床分為三個(gè)冷卻區(qū)域(簡(jiǎn)稱第一區(qū)、第二區(qū)和第三區(qū))為例,所述的控制流程為:a)根據(jù)當(dāng)前鋼板的規(guī)格信息,第一區(qū)輥盤前進(jìn)運(yùn)行,利用光電傳感器檢測(cè)鋼板前沿是否進(jìn)入第一區(qū),利用齒輪電機(jī)上的速度傳感器檢測(cè)并由PLC計(jì)算鋼板在第一區(qū)上的實(shí)際位置,將鋼板準(zhǔn)確定位在第一區(qū)后沿(100mm-400mm)位置。b)接收到后一塊鋼板規(guī)格信息,判定是否與當(dāng)前鋼板規(guī)格相同:若為不同規(guī)格,無(wú)法采用相同冷卻溫控模型,第一區(qū)進(jìn)入下一步流程。若為相同規(guī)格,可采用相同冷卻溫控模型進(jìn)行冷卻,PLC需計(jì)算當(dāng)前鋼板對(duì)于第一區(qū)空間占用率來(lái)判定是否能夠容納后一塊鋼板,若空間足夠,第一區(qū)等待后一塊鋼板進(jìn)入,并返回前一步作循環(huán)判斷;若空間不足,第一區(qū)進(jìn)入下一步流程。c)當(dāng)?shù)谝粎^(qū)完成獨(dú)立區(qū)域上料流程后,需要將本區(qū)域內(nèi)的鋼板運(yùn)輸至第二區(qū),則先判斷第二區(qū)是否為空。若第二區(qū)空置,則第一區(qū)輥盤前進(jìn)運(yùn)行,將所有鋼板運(yùn)送至第二區(qū)后,當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到鋼板完全離開第一區(qū)時(shí),PLC將第一區(qū)標(biāo)記為空,等待下一運(yùn)轉(zhuǎn)周期。若第二區(qū)非空,PLC需判斷當(dāng)前鋼板的冷卻時(shí)間是否到達(dá)溫控系統(tǒng)的設(shè)定,若已達(dá)到降溫設(shè)定,該區(qū)輥盤停止等待第二區(qū)鋼板清空;若尚未達(dá)到降溫設(shè)定,則該區(qū)啟動(dòng)擺動(dòng)模式,當(dāng)完成一次區(qū)域擺動(dòng)流程后,再次判斷第二區(qū)是否為空,并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)控制。d)當(dāng)?shù)诙^(qū)完成獨(dú)立區(qū)域上料流程后,需要將本區(qū)域內(nèi)的鋼板運(yùn)輸至第三區(qū),則先判斷第三區(qū)是否為空。若第三區(qū)空置,則第二區(qū)輥盤前進(jìn)運(yùn)行,將所有鋼板運(yùn)送至第三區(qū)后,當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到鋼板完全離開第二區(qū)時(shí),PLC將第二區(qū)標(biāo)記為空,等待下一運(yùn)轉(zhuǎn)周期。若第三區(qū)非空,PLC需判斷當(dāng)前鋼板的冷卻時(shí)間是否到達(dá)溫控系統(tǒng)的設(shè)定,若已達(dá)到降溫設(shè)定,該區(qū)輥盤停止等待第三區(qū)鋼板清空;若尚未達(dá)到降溫設(shè)定,則該區(qū)啟動(dòng)擺動(dòng)模式,當(dāng)完成一次區(qū)域擺動(dòng)流程后,再次判斷第三區(qū)是否為空,并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)控制。e)當(dāng)?shù)谌齾^(qū)完成獨(dú)立區(qū)域上料流程后,需要將本區(qū)域內(nèi)的鋼板運(yùn)輸至下料區(qū),則先判斷下料區(qū)是否為空。若下料區(qū)空置,則第三區(qū)輥盤前進(jìn)運(yùn)行,將所有鋼板運(yùn)送至下料區(qū)后,當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到鋼板完全離開第三區(qū)時(shí),PLC將第三區(qū)標(biāo)記為空,等待下一運(yùn)轉(zhuǎn)周期。若下料區(qū)非空,PLC需判斷當(dāng)前鋼板的冷卻時(shí)間是否到達(dá)溫控系統(tǒng)的設(shè)定,若已達(dá)到降溫設(shè)定,該區(qū)輥盤停止等待下料區(qū)鋼板清空;若尚未達(dá)到降溫設(shè)定,則該區(qū)啟動(dòng)擺動(dòng)模式,當(dāng)完成一次區(qū)域擺動(dòng)流程后,再次判斷下料區(qū)是否為空,并根據(jù)判斷結(jié)果進(jìn)行后續(xù)控制。當(dāng)鋼板完全離開第三區(qū)時(shí),鋼板在冷床上的整個(gè)控制過(guò)程結(jié)束。上述自動(dòng)控制流程如圖5中所示。②信號(hào)檢測(cè):在圖6中,以三個(gè)冷卻區(qū)域?yàn)槔晒怆妭鞲衅鱈S01-LS02-LS03、LS11-LS12-LS13及LS21-LS22-LS23組成的線型檢測(cè)區(qū)域,結(jié)合速度傳感器PG01、PG02及PG03前進(jìn)運(yùn)行方向的檢測(cè),可快速確認(rèn)鋼板是否進(jìn)入第一區(qū)、第二區(qū)及第三區(qū);而LS11-LS12-LS13、LS21-LS22-LS23以及LS31-LS32-LS33組成的線型檢測(cè)區(qū)域,結(jié)合速度傳感器PG01、PG02及PG03前進(jìn)運(yùn)行方向的檢測(cè),也可快速確認(rèn)鋼板是否離開第一區(qū)、第二區(qū)及第三區(qū)。由光電傳感器LS01-LS02-LS03、LS11-LS12-LS13及LS21-LS22-LS23組成的線型檢測(cè)區(qū)域,結(jié)合速度傳感器PG01、PG02及PG03后退運(yùn)行方向的檢測(cè),可快速確認(rèn)鋼板是否離開第一區(qū)、第二區(qū)及第三區(qū);而LS11-LS12-LS13、LS21-LS22-LS23以及LS31-LS32-LS33組成的線型檢測(cè)區(qū)域,結(jié)合速度傳感器PG01、PG02及PG03前進(jìn)運(yùn)行方向的檢測(cè),也可快速確認(rèn)鋼板是否進(jìn)入第一區(qū)、第二區(qū)及第三區(qū)。(3)過(guò)程控制原理根據(jù)工藝要求,出爐后的鋼板需在冷床上冷卻到一定溫度時(shí)才能下料,因此對(duì)于每一塊鋼板以出爐時(shí)間為起始時(shí)刻點(diǎn);以出爐鋼板溫度為起始溫度進(jìn)行周期計(jì)算,每分鐘計(jì)算一次鋼板溫度,通過(guò)畫面,可直觀顯示冷床鋼板溫度,當(dāng)鋼板運(yùn)行到冷床本體出口時(shí),可以獲取此時(shí)鋼板實(shí)際測(cè)量溫度,為鋼板是否需要下料提供參考。PLC根據(jù)實(shí)測(cè)溫度與計(jì)算溫度偏差,得到當(dāng)前鋼板的鋼板溫控模型,所述的鋼板溫控模型可以修正同一鋼種規(guī)格后續(xù)鋼板的溫降計(jì)算。所述的鋼板溫控模型(亦稱空冷模型)變化計(jì)算公式如下:ΔTAC=Tmk-TmskEm=[b1×(r-1)+b2]×(1/r)r=H0H(1000Tmk)3-(1000Tmsk)3=10×t×[1H×(a1Em+a2αconv)+a3+a4104×H]]]>ΔTAC空冷的溫度變化(℃);Tmkt秒以后的鋼板平均溫度(°K);Tmsk鋼板冷卻開始溫度(°K);t空冷時(shí)間;H板厚;Em輻射率;αconv熱傳導(dǎo)率7.5(Kcal/m2hr℃);H0板厚。其余系數(shù)ai、bi的確定與鋼板的厚度值相關(guān),具體取值可參照下表:實(shí)施例:例:熱處理生產(chǎn)三種規(guī)格的鋼板,其規(guī)格、出爐的初始溫度、下冷床設(shè)定的目標(biāo)冷卻溫度以及冷卻時(shí)間分別是:根據(jù)前述的鋼板溫控模型(亦稱空冷模型)可知,三種不同規(guī)格的鋼板A、B、 C在冷床上需用冷卻時(shí)間均不相等,且滿足關(guān)系式:t1<t2<t3。因此在使用本技術(shù)方案時(shí),可將三種不同規(guī)格的鋼板按照前述的控制流程圖,分別置于不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行獨(dú)立冷卻。1、鋼板A在獨(dú)立分區(qū)冷床上的運(yùn)送控制:1)當(dāng)?shù)谝粔K鋼板A完全進(jìn)入第一區(qū)后,判定后一塊鋼板規(guī)格與當(dāng)前鋼板規(guī)格相同且獨(dú)立區(qū)域內(nèi)剩余空間可再容納鋼板,第一區(qū)等待將后一塊鋼板運(yùn)輸至冷床上,同時(shí)將當(dāng)前鋼板的信息更新為第二塊鋼板A的信息。2)當(dāng)?shù)诙K鋼板A完全進(jìn)入第一區(qū)后,判定后一塊鋼板規(guī)格與當(dāng)前鋼板規(guī)格相同且獨(dú)立區(qū)域內(nèi)剩余空間可再容納鋼板,第一區(qū)等待將后一塊鋼板運(yùn)輸至冷床上,同時(shí)將當(dāng)前鋼板的信息更新為第三塊鋼板A的信息。3)當(dāng)?shù)谌龎K鋼板A完全進(jìn)入第一區(qū)后,判定后一塊鋼板規(guī)格與當(dāng)前鋼板規(guī)格不同,且第二區(qū)為空,第一區(qū)、第二區(qū)同時(shí)整體前進(jìn),將第一區(qū)內(nèi)的所有鋼板A運(yùn)送至第二區(qū)。4)當(dāng)?shù)谌龎K鋼板A完全離開第一區(qū)時(shí),將第一區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后續(xù)鋼板。同時(shí),判斷第三區(qū)為空,第二區(qū)、第三區(qū)同時(shí)整體前進(jìn),將第二區(qū)內(nèi)的所有鋼板A運(yùn)送至第三區(qū)。5)當(dāng)?shù)谌龎K鋼板A完全離開第二區(qū)時(shí),將第二區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后續(xù)鋼板。同時(shí),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫元件判斷鋼板A的表面溫度是否達(dá)到下冷床的設(shè)定溫度,若未達(dá)到,第三區(qū)進(jìn)入獨(dú)立擺動(dòng)模式,每一個(gè)擺動(dòng)周期結(jié)束時(shí)再次進(jìn)行溫度檢測(cè),直至實(shí)測(cè)溫度滿足設(shè)定要求。6)當(dāng)?shù)谌齾^(qū)上的鋼板A實(shí)測(cè)溫度滿足設(shè)定要求時(shí),判斷冷床下料區(qū)域?yàn)榭?,則第三區(qū)內(nèi)的鋼板A逐塊下料,直至第三塊鋼板完全離開第三區(qū),第三區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后續(xù)鋼板。2、鋼板B在獨(dú)立分區(qū)冷床上的運(yùn)送控制:1)當(dāng)?shù)谝粔K鋼板B完全進(jìn)入第一區(qū)后,判定后一塊鋼板規(guī)格與當(dāng)前鋼板規(guī)格相同且獨(dú)立區(qū)域內(nèi)剩余空間可再容納鋼板,第一區(qū)等待將后一塊鋼板運(yùn)輸至冷床上,同時(shí)將當(dāng)前鋼板的信息更新為第二塊鋼板B的信息。2)當(dāng)?shù)诙K鋼板B完全進(jìn)入第一區(qū)后,判定后一塊鋼板規(guī)格與當(dāng)前鋼板規(guī)格不同,且第二區(qū)為空,第一區(qū)、第二區(qū)同時(shí)整體前進(jìn),將第一區(qū)內(nèi)的所有鋼板B運(yùn)送至第二區(qū)。3)當(dāng)?shù)诙K鋼板B完全離開第一區(qū)時(shí),將第一區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后 續(xù)鋼板。同時(shí),判斷第三區(qū)不為空且鋼板B的冷卻時(shí)間未達(dá)到下冷床所設(shè)定的冷卻時(shí)間t2,第二區(qū)進(jìn)入獨(dú)立擺動(dòng)模式,每一個(gè)擺動(dòng)周期結(jié)束時(shí)再次進(jìn)行第三區(qū)空位檢測(cè)及冷卻時(shí)間比對(duì)。4)若已達(dá)到鋼板B的設(shè)定冷卻時(shí)間而第三區(qū)仍未空時(shí),第二區(qū)進(jìn)入獨(dú)立停止模式,等待第三區(qū)空位標(biāo)志出現(xiàn)。5)當(dāng)?shù)谌齾^(qū)為空標(biāo)志出現(xiàn)時(shí),第二區(qū)、第三區(qū)同時(shí)整體前進(jìn),將第二區(qū)內(nèi)的所有鋼板B運(yùn)送至第三區(qū)。6)當(dāng)?shù)诙K鋼板B完全離開第二區(qū)時(shí),將第二區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后續(xù)鋼板。同時(shí),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫元件判斷鋼板B的表面溫度是否達(dá)到下冷床的設(shè)定溫度,若未達(dá)到,第三區(qū)進(jìn)入獨(dú)立擺動(dòng)模式,每一個(gè)擺動(dòng)周期結(jié)束時(shí)再次進(jìn)行溫度檢測(cè),直至實(shí)測(cè)溫度滿足設(shè)定要求。7)當(dāng)?shù)谌齾^(qū)上的鋼板B實(shí)測(cè)溫度滿足設(shè)定要求時(shí),判斷冷床下料區(qū)域?yàn)榭眨瑒t第三區(qū)內(nèi)的鋼板B逐塊下料,直至第三塊鋼板完全離開第三區(qū),第三區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后續(xù)鋼板。3、鋼板C在獨(dú)立分區(qū)冷床上的運(yùn)送控制:1)當(dāng)?shù)谝粔K鋼板C完全進(jìn)入第一區(qū)后,判定獨(dú)立區(qū)域內(nèi)剩余空間已無(wú)法再容納鋼板,同時(shí),判斷第二區(qū)不為空且鋼板C的冷卻時(shí)間未達(dá)到下冷床所設(shè)定的冷卻時(shí)間t3,第一區(qū)進(jìn)入獨(dú)立擺動(dòng)模式,每一個(gè)擺動(dòng)周期結(jié)束時(shí)再次進(jìn)行第二區(qū)空位檢測(cè)及冷卻時(shí)間比對(duì)。2)若已達(dá)到鋼板C的設(shè)定冷卻時(shí)間t3而第二區(qū)仍未空時(shí),第一區(qū)進(jìn)入獨(dú)立停止模式,等待第二區(qū)空位標(biāo)志出現(xiàn)。3)當(dāng)?shù)诙^(qū)為空標(biāo)志出現(xiàn)時(shí),第一區(qū)、第二區(qū)同時(shí)整體前進(jìn),將第一區(qū)內(nèi)的鋼板C運(yùn)送至第二區(qū)。4)當(dāng)鋼板C完全離開第一區(qū)時(shí),將第一區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后續(xù)鋼板。同時(shí),判斷第三區(qū)不為空且鋼板C的冷卻時(shí)間未達(dá)到下冷床所設(shè)定的冷卻時(shí)間,第二區(qū)進(jìn)入獨(dú)立擺動(dòng)模式,每一個(gè)擺動(dòng)周期結(jié)束時(shí)再次進(jìn)行第三區(qū)空位檢測(cè)及冷卻時(shí)間比對(duì)。5)若已達(dá)到鋼板C的設(shè)定冷卻時(shí)間而第三區(qū)仍未空時(shí),第二區(qū)進(jìn)入獨(dú)立停止模式,等待第三區(qū)空位標(biāo)志出現(xiàn)。6)當(dāng)?shù)谌齾^(qū)為空標(biāo)志出現(xiàn)時(shí),第二區(qū)、第三區(qū)同時(shí)整體前進(jìn),將第二區(qū)內(nèi)的鋼板C運(yùn)送至第三區(qū)。7)當(dāng)鋼板C完全離開第二區(qū)時(shí),將第二區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后續(xù)鋼板。同時(shí),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)溫元件判斷鋼板C的表面溫度是否達(dá)到下冷床的設(shè)定溫度,若未達(dá)到,第三區(qū)進(jìn)入獨(dú)立擺動(dòng)模式,每一個(gè)擺動(dòng)周期結(jié)束時(shí)再次進(jìn)行溫度檢測(cè),直至實(shí)測(cè)溫度滿足設(shè)定要求。8)當(dāng)?shù)谌齾^(qū)上的鋼板C實(shí)測(cè)溫度滿足設(shè)定要求時(shí),判斷冷床下料區(qū)域?yàn)榭?,則第三區(qū)內(nèi)的鋼板C逐塊下料,直至鋼板C完全離開第三區(qū),第三區(qū)標(biāo)記為空,允許其再次接受后續(xù)鋼板。此外,為了更好的利用本技術(shù),在實(shí)際的熱處理生產(chǎn)時(shí)根據(jù)鋼板冷卻時(shí)間的長(zhǎng)短優(yōu)化生產(chǎn)組織模式:裝鋼時(shí)將冷卻時(shí)間短的鋼板先行裝入熱處理爐中進(jìn)行加熱,冷卻時(shí)間長(zhǎng)的鋼板后裝。當(dāng)鋼板出爐后在冷床上進(jìn)行冷卻時(shí),冷卻時(shí)間長(zhǎng)的鋼板可充分利用其所在的獨(dú)立區(qū)域,不影響冷床上下料的運(yùn)行前提下進(jìn)行獨(dú)立擺動(dòng)冷卻,有效加強(qiáng)了冷床的利用率。由于本發(fā)明采用了對(duì)整個(gè)冷床工作區(qū)域分解為若干個(gè)獨(dú)立分區(qū)的控制方式,根據(jù)來(lái)料的不同要求實(shí)現(xiàn)設(shè)定的溫控模型,并具備獨(dú)立前進(jìn)、擺動(dòng)等功能,適用于輥盤式機(jī)械結(jié)構(gòu)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)冷床,特別適用于熱處理線區(qū)域,特別適用于熱處理線區(qū)域,通過(guò)該裝置同時(shí)對(duì)熱處理過(guò)程中的不同冷卻模型鋼板進(jìn)行分類冷卻處理,可有效避免常規(guī)冷床整體控制造成的利用率低下,減少鋼板上、下冷床的等待時(shí)間,具有較大的經(jīng)濟(jì)推廣價(jià)值。本發(fā)明可廣泛用于熱處理線大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的冷床降溫控制領(lǐng)域。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
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