一種帶肋鋼筋負偏差監測系統及負偏差檢測計算方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種帶肋鋼筋軋制生產線上的帶肋鋼筋負偏差監測系統及負偏差檢 測計算方法，屬于鋼鐵冶煉中鋼筋線材的生產技術領域。
【背景技術】
[0002] 冶金行業軋鋼企業在進行帶肋鋼筋(俗稱螺紋鋼）軋制時，在不增加生產成本或降 低成本的前提下可通過合理的負偏差軋制來提高鋼材成材率。螺紋鋼的負偏差軋制是保證 產品的各項性能完全滿足國家標準和用戶要求的前提下，在軋制過程中使成品鋼材的斷面 尺寸按規定標準控制在公稱尺寸的負偏差范圍內，但由于螺紋鋼重量負偏差受橫肋、縱肋、 內徑、鋼溫、張力等因素的影響，導致鋼筋尺寸變化較大，使得其負偏差不易監測。傳統的負 偏差監測方式是由精軋調整工每軋一段時間后采用游標卡尺測量帶肋鋼筋的幾何尺寸，并 根據最大負偏差的可能幾何尺寸憑經驗進行帶肋鋼筋的負偏差控制。這種經驗監測方式不 僅存在精軋調整工的主觀調整誤差大，使得軋制的成品鋼材存在較大的尺寸偏差，成品鋼 材的合格率比較低，致使企業的效益嚴重受損，同時也由于整個軋制過程帶肋鋼筋是高速 運動且連續不斷地前進的使得這種方式存在信息反饋不及時，無法實現動態實時監測，嚴 重影響了螺紋鋼的生產效率。
【發明內容】
[0003] 本發明正是針對現有技術中存在的技術問題，提供一種帶肋鋼筋負偏差監測系統 及負偏差檢測計算方法，該系統整體自動化程度高，能夠在線實時監測帶肋鋼筋的幾何尺 寸，從而更好地控制帶肋鋼筋的負偏差，操作方便，大大減少了操作人員的勞動強度及控制 難度，有效提高鋼坯的成材率，降低軋制成本。
[0004] 為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為，一種帶肋鋼筋負偏差監測系統及 負偏差檢測計算方法，其特征在于，所述負偏差監測系統包括數據采集系統、數據處理系 統、現有棒材軋線自動控制系統和現場顯示系統，所述數據采集系統以及現有棒材軋線自 動控制系統與數據處理系統采用工業以太網進行通訊，所述數據處理系統與現場顯示系統 之間采用串行總線相連；所述數據采集系統包括鋼材稱重終端、熱金屬監測器和可編程序 控制器PLCl，所述鋼材稱重終端通過現場總線與可編程序控制器PLCl相連，所述熱金屬監 測器采用屏蔽電纜與可編程序控制器PLCl相連；所述現有棒材軋線自動控制系統包括上 位機、直流調速裝置和可編程序控制器PLC2,所述上位機與可編程序控制器PLC2之間采用 工業以太網進行通訊，所述直流調速裝置通過現場總線與可編程序控制器PLC2相連。
[0005] 所述現場顯示系統為一設置在鋼材軋制現場的LCD液晶顯示屏或LED顯示屏，所 述顯示屏通過RS232/RS485轉換器與所述數據處理系統的上位機相連。所述工業以太網選 用一種標準開放式的網絡，即為基于TCP/IP網絡協議的以太網，由其組成的系統兼容性和 互操作性好，資源共享能力強，可以很容易實現將控制現場的數據與信息系統上的資源共 享，且數據的傳輸距離長、傳輸效率高。所述可編程序控制器PLCl和可編程序控制器PLC2 采用西門子S7-300 PLC，它包括電源模塊、CPU模塊、存儲器模塊、高速計數模塊、CP通訊 模塊和I/O模塊等模塊，把所述數據采集系統以及現有棒材軋線自動控制系統所采集的 信息進行處理并傳輸至上位機。所述鋼材稱重終端采用型號為XK3139的IND560稱重顯 示控制器，可連接廣泛使用的應變式稱重傳感器和電磁力補償式傳感器，且其具有眾多與 上位機或可編程序控制器PLC的通訊接口方式和數字I/O控制端口。所述現場總線采用 PROFIBUS-DP總線，便于利用IND560稱重顯示控制器的PROFIBUS-DP接口與可編程序控制 器PLCl的Prof ibus-DP通訊模塊互連通訊，把鋼坯的實際重量讀到可編程序控制器PLCl 里。
[0006] 帶肋鋼筋負偏差監測系統所采用的負偏差檢測計算方法為在帶肋鋼筋生產過程 中，對鋼坯進行連續稱重，通過所述數據采集系統采集加熱爐出口鋼坯的實際重量和成品 軋機處的熱金屬檢測信號，并通過所述現有棒材軋線自動控制系統采集成品軋機的轉速， 所述數據處理系統計算出鋼筋的理論重量及負偏差，并將鋼筋的負偏差數據輸出至所述現 場顯示系統。所述負偏差檢測計算方法是利用鋼筋比重（即每米重量，亦為鋼筋密度）不變 的原理，采用稱重的方法，具體包括以下步驟： 步驟1:在帶肋鋼筋生產線開機之前，在所述現有棒材軋線自動控制系統的上位機上 設置包含鋼筋軋制規格、鋼筋比重、鋼坯根數和成品軋機輥徑等帶肋鋼筋軋制工藝參數； 步驟2:在帶肋鋼筋生產過程中，采用所述鋼材稱重終端對加熱爐出口處的鋼坯進行 連續稱重，所得鋼坯的實際重量讀取到可編程序控制器PLCl上并通過工業以太網傳輸至 所述數據處理系統的上位機，采用所述熱金屬監測器監測鋼筋信號或成品軋機咬鋼電流信 號，并通過工業以太網傳輸至所述數據處理系統的上位機； 步驟3:在帶肋鋼筋生產過程中，采用所述可編程序控制器PLC2讀取所述直流調速裝 置上成品軋機的轉速，并通過工業以太網傳輸至所述數據處理系統的上位機； 步驟4:在帶肋鋼筋生產過程中，所述數據處理系統的上位機接收所述數據采集系統 和現有棒材軋線自動控制系統傳輸來的工藝參數、成品軋機轉速、熱金屬檢測信號以及鋼 坯的實際重量，根據成品軋機轉速與線速度的轉換公式（1)計算成品軋機的線速度，并根據 公式（2)編寫程序計算鋼筋的理論長度，再根據公式（3)計算鋼筋的理論重量，最后根據公 式（4)計算帶肋鋼筋的負偏差數據；
【主權項】
1. 一種帶肋鋼筋負偏差監測系統，其特征在于：所述負偏差監測系統包括數據采集系 統、數據處理系統、現有棒材軋線自動控制系統和現場顯示系統，所述數據采集系統以及現 有棒材軋線自動控制系統與數據處理系統采用工業以太網進行通訊，所述數據處理系統與 現場顯示系統之間采用串行總線相連；所述數據采集系統包括鋼材稱重終端、熱金屬監測 器和可編程序控制器PLCl，所述鋼材稱重終端通過現場總線與可編程序控制器PLCl相連， 所述熱金屬監測器采用屏蔽電纜與可編程序控制器PLCl相連；所述現有棒材軋線自動控 制系統包括上位機、直流調速裝置和可編程序控制器PLC2,所述上位機與可編程序控制器 PLC2之間采用工業以太網進行通訊，所述直流調速裝置通過現場總線與可編程序控制器 PLC2相連。
2. 如權利要求1所述的一種帶肋鋼筋負偏差監測系統，其特征在于：所述現場顯示系 統為一設置在鋼材軋制現場的顯示屏，所述顯示屏通過RS232/RS485轉換器與所述數據處 理系統的上位機相連。
3. 如權利要求2所述的一種帶肋鋼筋負偏差監測系統，其特征在于：所述工業以太網 為基于TCP/IP網絡協議的以太網。
4. 如權利要求1或2所述的一種帶肋鋼筋負偏差監測系統，其特征在于：所述現場總 線采用PROFIBUS-DP總線。
5. 如權利要求4所述的一種帶肋鋼筋負偏差監測系統，其特征在于：所述鋼材稱重終 端采用IND560稱重顯示控制器。
6. 如權利要求1所述的一種帶肋鋼筋負偏差監測系統，其特征在于：所述可編程序控 制器PLCl和可編程序控制器PLC2采用西門子S7-300 PLC。
7. 如權利要求6所述的一種帶肋鋼筋負偏差監測系統，其特征在于：所述顯示屏采用 IXD液晶顯示屏或LED顯示屏。
8. 如權利要求1所述的一種帶肋鋼筋負偏差監測系統所采用的負偏差檢測計算方法， 其特征在于：該方法為：在帶肋鋼筋生產過程中，對鋼坯進行連續稱重，通過所述數據采集 系統采集加熱爐出口鋼坯的實際重量和成品軋機處的熱金屬檢測信號，通過所述現有棒材 軋線自動控制系統采集成品軋機的轉速，所述數據處理系統計算出鋼筋的理論重量及負偏 差，并將鋼筋的負偏差數據輸出至所述現場顯示系統。
9. 如權利要求8所述的一種帶肋鋼筋負偏差檢測計算方法，其特征在于，該方法具體 包括以下步驟： 步驟1:在帶肋鋼筋生產線開機之前，在所述現有棒材軋線自動控制系統的上位機上 設置包含有鋼筋軋制規格、鋼筋比重、鋼坯根數和成品軋機輥徑的帶肋鋼筋軋制工藝參 數； 步驟2:在帶肋鋼筋生產過程中，采用所述鋼材稱重終端對加熱爐出口處的鋼坯進行 連續稱重，所得鋼坯的實際重量讀取到可編程序控制器PLCl上并通過工業以太網傳輸至 所述數據處理系統的上位機，采用所述熱金屬監測器監測鋼筋信號或成品軋機咬鋼電流信 號，并通過工業以太網傳輸至所述數據處理系統的上位機； 步驟3:在帶肋鋼筋生產過程中，采用所述可編程序控制器PLC2讀取所述直流調速裝 置上成品軋機的轉速，并通過工業以太網傳輸至所述數據處理系統的上位機； 步驟4:在帶肋鋼筋生產過程中，所述數據處理系統的上位機接收所述數據采集系統 和現有棒材軋線自動控制系統傳輸來的工藝參數、成品軋機轉速、熱金屬檢測信號以及鋼 坯的實際重量，根據成品軋機轉速與線速度的轉換公式（1)計算成品軋機的線速度，并根據 公式（2)編寫程序計算鋼筋的理論長度，再根據公式（3)計算鋼筋的理論重量，最后根據公 式（4)計算帶肋鋼筋的負偏差數據；
其中，Wa為鋼筋的理論重量（kg)，We是鋼筋的實際重量（kg); 步驟5:在帶肋鋼筋生產過程中，所述數據處理系統將計算所得的負偏差數據經所述 RS232/RS485轉換器傳送至所述現場顯示系統的顯示屏進行輸出顯示。
10.如權利要求9所述的一種帶肋鋼筋負偏差檢測計算方法，其特征在于，在計算鋼筋 的理論長度的程序中采用OB35定時中斷組織塊，其工作周期設定為15ms。
【專利摘要】本發明涉及一種帶肋鋼筋負偏差監測系統及負偏差檢測計算方法，包括數據采集系統、數據處理系統、現有棒材軋線自動控制系統和現場顯示系統，數據采集系統以及現有棒材軋線自動控制系統與數據處理系統采用工業以太網進行通訊，數據處理系統與現場顯示系統之間采用串行總線相連；數據采集系統包括鋼材稱重終端、熱金屬監測器和可編程序控制器PLC1，鋼材稱重終端通過現場總線與PLC1相連，熱金屬監測器采用屏蔽電纜與PLC1相連；現有棒材軋線自動控制系統包括上位機、直流調速裝置和可編程序控制器PLC2，上位機與PLC2之間采用工業以太網進行通訊，直流調速裝置通過現場總線與PLC2相連。本系統能有效提高鋼坯的成材率，降低軋制成本。
【IPC分類】B21B1-16, B21B37-16
【公開號】CN104858242
【申請號】CN201510158493
【發明人】孫偉, 李鵬
【申請人】江蘇永鋼集團有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月7日