阅读说明：本技术 一种防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置和方法 (Control device and method for preventing hot-rolling roll changing trolley cable from being broken ) 是由 李宁 夏焕梅 李增军 王艳东 王亮超 苗新江 李娜 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：一种防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置和方法,属于热轧轧机设备及方法技术领域,用于防止换辊小车动力电缆被拉断。其技术方案是：本发明的接近开关安装电缆卷筒两侧,接近开关可对换辊小车运行过程中电缆卷筒转动情况进行监控,接近开关将监测信号输送到可编程序控制器(PLC)中,可编程序控制器(PLC)对电缆卷筒的转动情况进行判断,在监控信号显示电缆卷筒停止转动时及时发出停止换辊小车运行的指令,防止因卷筒机械卡阻而造成小车动力电缆被拉断的现象发生。本发明设计思路巧妙,控制过程简单,是热轧控制技术的首创,填补了防止换辊小车动力电缆拉断控制技术领域的空白,完全杜绝了换辊小车电缆拉断事故,大大提高了生产效率。(A control device and a method for preventing a hot rolling roll changing trolley cable from being broken belong to the technical field of hot rolling mill equipment and methods, and are used for preventing a roll changing trolley power cable from being broken. The technical scheme is as follows: the proximity switch is arranged on two sides of the cable drum, the proximity switch can monitor the rotation condition of the cable drum in the operation process of the roll changing trolley, the proximity switch transmits a monitoring signal to the Programmable Logic Controller (PLC), the PLC judges the rotation condition of the cable drum, and when the monitoring signal shows that the cable drum stops rotating, an instruction for stopping the operation of the roll changing trolley is sent out in time, so that the phenomenon that the power cable of the trolley is broken due to the mechanical jamming of the drum is prevented. The invention has the advantages of ingenious design idea and simple control process, is the initiative of the hot rolling control technology, fills the blank of the technical field of the control for preventing the roll changing trolley from being broken by the power cable, completely eradicates the cable breakage accident of the roll changing trolley and greatly improves the production efficiency.)

一种防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置和方法

技术领域

本发明涉及一种热轧精轧机及粗轧机换辊操作中防止换辊小车动力电缆拉断的控制装置和方法，属于热轧轧机设备及方法技术领域。

背景技术

在高速轧制过程中热轧生产线轧机工作辊磨损较大，每个轧制计划轧制完成后需更换工作辊，每天更换工作辊5次以上，热轧线高负荷、快节奏生产要求换辊过程高效、快速、自动完成，因此降低换辊小车故障率对热轧生产线生产顺行意义重大。热轧投产以来换辊系统故障主要集中在换辊小车电缆卷筒，在换辊过程中多次出现电缆卷筒由于机械卡阻停转，而换辊小车继续向前行进，造成电缆拉断事故，更换换辊小车电缆需2小时，严重影响了热轧的正常生产同时造成较大的经济损失。目前国内外热轧自动控制系统中缺少防止换辊小车动力电缆拉断控制技术，使得拉断动力电缆成为热轧生产线在换辊过程中普遍存在的高发事故，迫切需要开发防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置和方法，以保证生产的正常进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置和方法，这种装置和方法能够防止在换辊小车行进过程中因电缆卷筒机械卡阻造成的电缆拉断事故，可以有效地解决热轧生产线换辊系统电缆拉断故障高发的技术难题，填补热轧生产线在换辊系统防电缆拉断控制领域的技术空白。

解决上述技术问题的技术方案是：

一种防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置，它包括接近开关、可编程序控制器（PLC），两个接近开关分别安装在换辊小车电缆卷筒两侧，接近开关与可编程序控制器（PLC）的计数器模块相连接，可编程序控制器（PLC）的信号输出端与换辊小车驱动装置的控制端和报警器分别连接。

上述防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置，所述两个接近开关的安装位置在换辊小车电缆卷筒圆心两侧相对，两个接近开关与换辊小车电缆卷筒圆心的距离分别为350mm。

一种使用上述控制装置的防止热轧换辊小车电缆拉断的控制方法，它采用以下步骤进行：

a. 电缆卷筒圆周有多根转轴，多个转轴以电缆卷筒中心为圆心呈放射状分布，相邻转轴之间的间距相等，在换辊小车行进过程中，多根转轴连续经过接近开关，对接近开关进行触发，接近开关将触发信号连续输送到可编程序控制器（PLC）的信号输入端；

b. 在可编程序控制器（PLC）中,计数器模块对接近开关检测到的转轴次数进行计数；

c.在换辊小车的运行过程中，换辊小车在不同阶段和特定位置有不同的速度，相应的转轴也有不同的转数，在可编程序控制器（PLC）中，根据换辊小车实际运行速度及特定位置设定不同延时时间，不同的延时时间与转轴的相应的转数相对应；

d. 可编程序控制器（PLC）对转轴的检测次数进行监控，当检测到转轴的转动次数与在相应的延时时间的设定转动数值明显降低或不再增加时，可编程序控制器（PLC）判定电缆卷筒发生机械卡阻故障，自动发出换辊小车停止运行命令，防止电缆拉断。

上述防止热轧换辊小车电缆拉断的控制方法，所述换辊小车在换辊辊道上存在双向移动，在不同方向的移动中又有高速运行阶段和低速运行阶段，在换辊小车高速运行和低速运行时，电缆卷筒的运行线速度与换辊小车的运行速度一致，接近开关在换辊小车高速运行阶段检测到电缆卷筒转轴的时间间隔小于换辊小车低速运行阶段检测到电缆卷筒转轴的时间间隔，相应的可编程序控制器（PLC）设定不同延时时间。

上述防止热轧换辊小车电缆拉断的控制方法，所述换辊小车在换辊辊道上存在换向运行阶段和电缆卷筒换向区域，在换向运行阶段和电缆卷筒换向区域，电缆卷筒的转速发生变化，接近开关检测到的转轴的转数间隔增加，相应的可编程序控制器（PLC）设定不同延时时间。

上述防止热轧换辊小车电缆拉断的控制方法，所述在换辊小车在高速运行阶段，可编程序控制器（PLC）计数器故障报警时间间隔设为16秒，换辊小车在低速运行阶段，可编程序控制器（PLC）计数器故障报警时间间隔设为4秒，在电缆卷筒换卷向区域，可编程序控制器（PLC）计数器故障报警时间间隔设为24秒。

本发明的有益效果是：

本发明的接近开关安装电缆卷筒两侧，接近开关可对换辊小车运行过程中电缆卷筒转动情况进行有效的监控，接近开关将监测信号输送到可编程序控制器（PLC）中，可编程序控制器（PLC）对电缆卷筒的转动情况进行判断，在监控信号显示电缆卷筒停止转动时及时发出停止换辊小车运行的指令，防止因卷筒机械卡阻而造成小车动力电缆被拉断的现象发生。本发明对电缆卷筒的转动状态实现了有效的监控，控制方法运行具有很高的精确性。

本发明是热轧控制技术的首创，填补了防止换辊小车动力电缆拉断控制技术领域的空白，有效地解决热轧生产线换辊系统电缆拉断故障高发的技术难题。本发明设计思路巧妙，控制过程简单，易于实施，经过近两年在热轧线的实践证明效果较好，完全杜绝了换辊小车电缆拉断事故，大大提高了生产效率，在同类型生产线中具有较高的推广价值。

附图说明

图1是本发明的防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置结构示意图；

图2是换辊小车在辊道行走状态示意图。

图中标记如下：换辊辊道1、辊道齿轮2、转动滑轮3、卷筒转轴4、接近开关5、电缆卷筒6、小车动力电缆7。

具体实施方式

本发明的防止热轧换辊小车电缆拉断的控制装置包括接近开关5、可编程序控制器（PLC）。

图1显示，两个接近开关5分别安装在换辊小车电缆卷筒6两侧，接近开关5与可编程序控制器（PLC）的计数器模块相连接，可编程序控制器（PLC）的信号输出端与换辊小车驱动装置的控制端和报警器分别连接。

图1显示，两个接近开关5的安装位置在换辊小车电缆卷筒6圆心两侧相对，两个接近开关5与换辊小车电缆卷筒6圆心的距离分别为350mm。

本发明在换辊小车的电缆卷筒6挡板上安装接近开关5，电缆卷筒6两侧各安装一个，对换辊小车的电缆卷筒6转动情况进行检测，在可编程序控制器（PLC）的每个扫描周期内对接近开关5检测到电缆卷筒6转轴4次数进行累加计算，当在一定的扫描周期内累加器CTU输出结果与特定时间之前的输出结果相等时，即接近开关5持续检测不到转轴4，可编程序控制器（PLC）判定认为电缆卷筒6发生机械卡阻故障，自动向换辊控制系统发出换辊小车故障信号，换辊小车停止运行，防止因卷筒机械卡阻而造成小车动力电缆7被拉断的现象发生。

本发明的一个实施例的接近开关5安装在距离电缆卷筒6圆心350mm处挡板上，电缆卷筒6上有12根转轴4，两根转轴4之间角度30度，在小车运行过程中接近开关5对12根转轴4进行检测，接近开关5每检测到一次转轴4，计数器输出结果加1，可编程序控制器（PLC）在每个扫描周期内对输出结果进行扫描。

图2为换辊小车在换辊辊道1行走状态示意图。

在运行过程中换辊辊道1分为E1-E13共13个位置点，换辊小车在不同位置进行速度及运行方向转换，同时可编程序控制器（PLC）控制轧机进行相应的动作。换辊小车在E6-E8向前运行时，先运行到E8位，提升小车挂钩脱离新工作辊然后向后运行到E6位，横移平台向粗轧方向横移，换辊小车在无新工作辊状态下向前运行至精轧机抽旧工作辊，此过程在E6-E8之间进行运行方向切换。换辊小车向初始位E1方向运行时同样在E6-E8之间进行运行方向切换。在换辊小车运行全程E4、E9、E10位三个位置控制点，在此位置换辊小车由高速转为低速运行，在此位置存在运行速度的转换。本发明中高速为0.4m/s运行、低速为0.08m/s运行。

图2显示，换辊小车在换辊辊道1行走状态如下：

首先，在换辊小车运行过程中，电缆卷筒6运行线速度与换辊小车行走速度进行匹配，根据角速度与线速度公式：V=wr及电缆外圈、内圈所在圆周的半径可实时计算出电缆卷筒6旋转角速度；电缆卷筒6在换辊辊道1上从初始位E1到距离E1位17000mm位置电缆从换辊辊道3随着换辊小车的运行以顺时针方向由电缆卷筒6内径卷到电缆卷筒6上，从17000mm位到换辊辊道1终止位30823mm处位置电缆以逆时针方向由电缆卷筒3外径开始电缆平铺到换辊辊道3的电缆槽内。在此过程中，电缆卷筒6运行线速度与换辊小车一致，由于电缆卷径的变化，电缆卷筒角速度实时变化：换辊小车高速运行速度为0.4m/s，低速运行速度为0.08m/s，电缆卷筒6内径为630mm，外径为1400mm，以此计算可得在换辊小车高速运行时接近开关6在0.4-0.9秒检测到一次转轴4，低速运行时2-4.5秒检测到一次转轴4。在小车高速运行时，可编程序控制器（PLC）计数器故障报警时间间隔设为16秒，低速运行时故障报警时间为4秒。

其次，换辊小车在运行过程中存在两个特殊位置，第一个为换辊辊道1的E6-E8位，换辊小车向前推新工作辊进精轧机时，首先运行到换辊辊道1的E8位，在此位置换辊小车脱钩抬起脱离工作辊后，向后运行到E6位。在此过程中，换辊小车运行方向发生变化，此时可编程序控制器（PLC）检测到其中一个转轴4，在可编程序控制器（PLC）下一个扫描周期下一个转轴4即将旋转到接近开关5检测位置，但电缆卷筒6旋转方向由顺时针转变为逆时针方向，在此情况下接近开关5检测一次转轴4角度由30度变为60度，检测周期延长一倍，此时需对故障扫描时间进行单独设计。在自动控制系统中增加E6、E8位小车换向判断及故障报警延时控制功能。

另一个特殊位置是电缆卷筒卷向变化位，此位置位于换辊辊道1的17000mm处，在换辊辊道1的0-17000mm区域内，从换辊辊道1初始位E0开始电缆卷筒6以顺时针方向旋转，电缆从换辊辊道1的电缆槽卷到电缆卷筒6上，运行到17000mm位置时电缆全部卷到电缆卷筒6上，在17000-30823mm区域内电缆卷筒6逆时针方向旋转，随着换辊小车的运行把电缆平铺到电缆槽内，因此17000mm位置是电缆卷筒6旋转方向变向位，在此位置同样存在两根转轴4检测时间延长的问题。在电缆卷筒换卷向区域，设定故障报警时间为24秒，设计计数器复位控制功能，避免了计数数值达计数上限不再累加系统生产误报警。

最后，可编程序控制器（PLC）在接收到电缆卷筒6故障报警信号后，对换辊控制系统发出换辊小车故障信号，换辊小车停止运行，防止因卷筒机械卡阻而造成小车动力电缆7被拉断的现象发生。

在本发明中，可编程序控制器（PLC）计数器CTU计数范围为0-37273，为防止在换辊过程中计数值达到最大值37273，检测值不再累加造成误报警，本发明的方法有对计数值及时复位功能，应用该机架换辊小车运行信号的闭点，即小车停止运行时，系统自动对计数值赋值0，CTU从0重新开始计数，此方法有效屏蔽了计数器到上限设定值而造成的误报警。

本发明通过对转轴4实际转动情况的检测及对换辊小车不同速度、不同位置设定不同控制方法，有效杜绝了电缆卷筒6不转造成小车动力电缆7被拉断事故的发生，同时该方法有效屏蔽了系统误报警的发生。经过在热轧厂两年多的实践取得较好的应用效果，该方法控制稳定，显著降低了换辊小车故障率，提高了生产线日作业率，同时电缆等备件费用进一步降低；该方法填补了换辊小车在防动力电缆拉断领域技术空白，在同类型生产线具有较高的推广价值。