一种带肋钢筋负偏差监测系统的制作方法

一种带肋钢筋负偏差监测系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种带肋钢筋轴制生产线上的带肋钢筋负偏差监测系统，属于钢铁冶 炼中钢筋线材的生产技术领域。
【背景技术】
[0002] 冶金行业轴钢企业在进行带肋钢筋(俗称螺纹钢）轴制时，在不增加生产成本或降 低成本的前提下可通过合理的负偏差轴制来提高钢材成材率。螺纹钢的负偏差轴制是保证 产品的各项性能完全满足国家标准和用户要求的前提下，在轴制过程中使成品钢材的断面 尺寸按规定标准控制在公称尺寸的负偏差范围内，但由于螺纹钢重量负偏差受横肋、纵肋、 内径、钢温、张力等因素的影响，导致钢筋尺寸变化较大，使得其负偏差不易监测。传统的负 偏差监测方式是由精轴调整工每轴一段时间后采用游标卡尺测量带肋钢筋的几何尺寸，并 根据最大负偏差的可能几何尺寸凭经验进行带肋钢筋的负偏差控制。该种经验监测方式不 仅存在精轴调整工的主观调整误差大，使得轴制的成品钢材存在较大的尺寸偏差，成品钢 材的合格率比较低，致使企业的效益严重受损，同时也由于整个轴制过程带肋钢筋是高速 运动且连续不断地前进的使得该种方式存在信息反馈不及时，无法实现动态实时监测，严 重影响了螺纹钢的生产效率。

【发明内容】

[0003] 本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种带肋钢筋负偏差监测系 统，该系统整体自动化程度高，能够在线实时监测带肋钢筋的几何尺寸，从而更好地控制带 肋钢筋的负偏差，操作方便，大大减少了操作人员的劳动强度及控制难度，有效提高钢巧的 成材率，降低轴制成本。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种带肋钢筋负偏差监测系统及 负偏差监测计算方法，其特征在于，所述负偏差监测系统包括数据采集系统、数据处理系 统、现有椿材轴线自动控制系统和现场显示系统，所述数据采集系统W及现有椿材轴线自 动控制系统与数据处理系统采用工业W太网进行通讯，所述数据处理系统与现场显示系统 之间采用串行总线相连；所述数据采集系统包括钢材称重终端、热金属监测器和可编程序 控制器化C1，所述钢材称重终端通过现场总线与可编程序控制器化C1相连，所述热金属监 测器采用屏蔽电缆与可编程序控制器化C1相连；所述现有椿材轴线自动控制系统包括上 位机、直流调速装置和可编程序控制器化C2,所述上位机与可编程序控制器化C2之间采用 工业W太网进行通讯，所述直流调速装置通过现场总线与可编程序控制器化C2相连。
[0005] 所述现场显示系统为一设置在钢材轴制现场的LCD液晶显示屏或L邸显示屏，所 述显示屏通过RS232/RS485转换器与所述数据处理系统的上位机相连。所述工业W太网选 用一种标准开放式的网络，即为基于TCP^P网络协议的W太网，由其组成的系统兼容性和 互操作性好，资源共享能力强，可W很容易实现将控制现场的数据与信息系统上的资源共 享，且数据的传输距离长、传输效率高。所述可编程序控制器化C1和可编程序控制器化C2 采用西口子S7-300化C，它包括电源模块、CPU模块、存储器模块、高速计数模块、CP通讯 模块和I/O模块等模块，把所述数据采集系统W及现有椿材轴线自动控制系统所采集的 信息进行处理并传输至上位机。所述钢材称重终端采用型号为XK3139的IND560称重显 示控制器，可连接广泛使用的应变式称重传感器和电磁力补偿式传感器，且其具有众多与 上位机或可编程序控制器PLC的通讯接口方式和数字I/O控制端口。所述现场总线采用 PROFIBUS-DP总线，便于利用IND560称重显示控制器的PROFIBUS-DP接口与可编程序控制 器化C1的Profibus-DP通讯模块互连通讯，把钢巧的实际重量读到可编程序控制器化C1 里。
[0006] 带肋钢筋负偏差监测系统所采用的负偏差监测计算方法为在带肋钢筋生产过程 中，对钢巧进行连续称重，通过所述数据采集系统采集加热炉出口钢巧的实际重量和成品 轴机处的热金属检测信号，并通过所述现有椿材轴线自动控制系统采集成品轴机的转速， 所述数据处理系统计算出钢筋的理论重量及负偏差，并将钢筋的负偏差数据输出至所述现 场显示系统。所述负偏差监测计算方法是利用钢筋比重（即每米重量，亦为钢筋密度）不变 的原理，采用称重的方法。
[0007] 带肋钢筋生产线开机前先设定好钢筋的轴制规格、轴机漉径及钢筋比重等相关 参数，开机后称重显示控制器连续读取加热炉出口钢巧的实际重量，并将数据传送至化C1 中，化C1处理后将数据输送至上位机上进行处理和显示；将化C2与直流调速装置建立通 讯，读取成品轴机的转速并传送至上位机；通过热金属监测器监测成品轴机处的热金属 检测信号(包括钢筋信号或成品轴机咬钢电流信号)，化C1采集到热金属检测信号后送至 上位机，上位机根据成品轴机的转速W及热金属检测信号进行成品钢筋的理论重量计算； 并将成品钢筋的理论重量与实际钢巧重量作比较得出钢筋负偏差数据并将负偏差百分 值和比较结果通过现场显示屏显示出来；由于在上位机上已录入热轴带肋钢筋国家标准 GB1499-1998中相应规格最大负偏差数据，将上述比较所得负偏差数据与理论最大负偏差 数据进行比较，超出允许范围将发出报警，操作人员可W直观的在上位机或现场显示屏上 监视钢筋负偏差变化情况，并根据负偏差变化情况及时对带肋钢筋生产线进行调整(包括 调整成品轴机的堆拉关系或条形尺寸等参数)，从而将带肋钢筋的负偏差值控制在理想范 围内。此外，在所述数据处理系统上可W连接打印机设备，便于将必要的生产数据打印出 来。
[0008] 相对于现有技术，本发明所提出的负偏差监测系统能够动态实时监测带肋钢筋的 负偏差，并将负偏差数据送至现场显示屏进行显示并报警提醒，让操作人员做到及时准确 的掌握成品钢筋负偏差变化情况，大大减少了操作人员的劳动强度及负偏差控制难度的同 时提高了钢筋轴制的成材率W及降低了轴制成本。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0010] 为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
[0011] 如图1所示，一种带肋钢筋负偏差监测系统，包括数据采集系统、数据处理系统、 现有椿材轴线自动控制系统和现场显示系统，所述数据采集系统w及现有椿材轴线自动控 制系统与数据处理系统采用基于TCP^P网络协议的W太网进行通讯，所述数据处理系统 与现场显示系统之间采用RS232/RS485转换器相连；所述数据采集系统包括钢材称重终 端、热金属监测器和可编程序控制器化C1，所述钢材称重终端通过PRO FIBUS-DP接口与可 编程序控制器化C1进行通讯，所述热金属监测器采用屏蔽电缆与可编程序控制器化C1相 连；所述现有椿材轴线自动控制系统包括上位机、直流调速装置和可编程序控制器化C2， 所述上位机与可编程序控制器化C2之间采用基于TCP^P网络协议的W太网进行通讯，所 述直流调速装置通过PROFIBUS-DP总线与可编程序控制器化C2相连。
[0012] 所述可编程序控制器化C1和可编程序控制器化C2采用西口子S7-300化C，它包 括电源模块、CPU模块、存储器模块、高速计数模块、CP通讯模块和I/O模块等模块。所述数 据采集系统把加热炉出口钢巧的实际重量、成品轴机转速和成品轴机处的热金属检测信号 W及设定的相关工艺参数等数据采集到PLC和上位机里。
[0013] 在上位机上设定好钢筋的轴制规格、轴机漉径及钢筋比重等相关参数，通过热金 属监测器监测成品轴机处的热金属检测信号(包括钢筋信号或成品轴机咬钢电流信号)， PLC控制器采集到热金属检测信号后送至上位机。在钢巧称重方面选用梅特勒-托利多（常 州）称重设备系统有限公司生产的型号为XK3139的IND560称重显示控制器来读取每根钢 巧的实际重量，利用IND560称重显示控制器的PR0FIBUS-DP接口与化C1通讯，把钢巧重量 读到化C1里并在上位机上显示。
[0014] 成品轴机转速、轴制规格、钢筋比重、成品轴机漉径W及钢巧根数通过现有椿材轴 线自动控制系统的TCP^P通讯读取到数据采集系统的化C1里，现场热金属检测器通过屏 蔽电缆接线到化C1的I/O模块上，该样热金属检测器的开关量信号采集到化C1里。
[0015] 数据处理系统主要是把数据采集系统采集到的钢巧实际重量、成品轴机转速、热 金属检测器信号W及设定的工艺参数采集过来，并利用该些参数计算出钢筋理论长度、钢 筋理论重量W及负偏差百分值。
[0016] 1)钢筋理论重量的计算
[0017] 将化C2与直流调速装置建立通讯，读出成品轴机的转速n，并在上位机上设定成 品轴机的漉径D，再根据转速与线速度的转换公式（1)计算出成品轴机线速度V。
[0018] F= 60 (l)
[0019] 其中，n的单位是r/min，D的单位是m，V的单位是m/s。
[0020] 在STEP7软件中设有计算钢筋的理论长度程序，程序中采用0B35定时中断组织 块。定时中断扫描的优势在于固定扫描周期，每个设定的时间周期执行一次，通常0B35 的扫描周期默认值为100ms执行一次。0B35在硬件组态中的CPU属性中有一个cyclic interrupts里面设置0B35的中断周期，此处的工作周期设定为15ms，然后CPU就可W按照 该工作周期来调用0B35定时中断组织块了。从成品轴机出口热检信号上升沿或有咬钢电 流开始，用成品轴机瞬时线速度（即线速度V)乘W15ms，一直累加（15ms-次）至热检信号 下降沿或无咬钢电流，并通过修正得出钢筋理论长度。如下公式（2);
[0021] (2)
[0022] 其中，：钢筋的理论长度（m)，：热金属监测器上升沿到下降沿的时间（s)，0. 015 : 15ms中断时间。
[0023] 钢筋的理论重量用钢筋理论长度乘W钢筋比重得出，在上位机上显示。如下公式 (3)：
[0024] 限=￡ X卢 0)-
[00巧]其中，：表示重量（kg)，；表示钢筋密度（kg/m)。
[0026] 2)负偏差的计算
[0027] 通过下述公式（4)计算带肋钢筋的负偏差，如下：
【主权项】
1. 一种带肋钢筋负偏差监测系统，其特征在于：所述负偏差监测系统包括数据采集系 统、数据处理系统、现有棒材轧线自动控制系统和现场显示系统，所述数据采集系统以及现 有棒材轧线自动控制系统与数据处理系统采用工业以太网进行通讯，所述数据处理系统与 现场显示系统之间采用串行总线相连；所述数据采集系统包括钢材称重终端、热金属监测 器和可编程序控制器PLCl，所述钢材称重终端通过现场总线与可编程序控制器PLCl相连， 所述热金属监测器采用屏蔽电缆与可编程序控制器PLCl相连；所述现有棒材轧线自动控 制系统包括上位机、直流调速装置和可编程序控制器PLC2,所述上位机与可编程序控制器 PLC2之间采用工业以太网进行通讯，所述直流调速装置通过现场总线与可编程序控制器 PLC2相连。
2. 如权利要求1所述的一种带肋钢筋负偏差监测系统，其特征在于：所述现场显示系 统为一设置在钢材轧制现场的显示屏，所述显示屏通过RS232/RS485转换器与所述数据处 理系统的上位机相连。
3. 如权利要求1所述的一种带肋钢筋负偏差监测系统，其特征在于：所述工业以太网 为基于TCP/IP网络协议的以太网。
4. 如权利要求1或2所述的一种带肋钢筋负偏差监测系统，其特征在于：所述现场总 线采用PROFIBUS-DP总线。
5. 如权利要求4所述的一种带肋钢筋负偏差监测系统，其特征在于：所述钢材称重终 端采用IND560称重显示控制器。
6. 如权利要求1所述的一种带肋钢筋负偏差监测系统，其特征在于：所述可编程序控 制器PLCl和可编程序控制器PLC2采用西门子S7-300 PLC。
7. 如权利要求1所述的一种带肋钢筋负偏差监测系统，其特征在于：所述显示屏采用 IXD液晶显示屏或LED显示屏。
【专利摘要】本实用新型涉及一种带肋钢筋负偏差监测系统，包括数据采集系统、数据处理系统、现有棒材轧线自动控制系统和现场显示系统，数据采集系统以及现有棒材轧线自动控制系统与数据处理系统采用工业以太网进行通讯，数据处理系统与现场显示系统之间采用串行总线相连；数据采集系统包括钢材称重终端、热金属监测器和可编程序控制器PLC1，钢材称重终端通过现场总线与PLC1相连，热金属监测器采用屏蔽电缆与PLC1相连；现有棒材轧线自动控制系统包括上位机、直流调速装置和可编程序控制器PLC2，上位机与PLC2之间采用工业以太网进行通讯，直流调速装置通过现场总线与PLC2相连。本系统能有效提高钢坯的成材率，降低轧制成本。
【IPC分类】G05B19-418
【公开号】CN204613713
【申请号】CN201520201188
【发明人】孙伟, 李鹏
【申请人】江苏永钢集团有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月7日