在线感应加热后软态铜管收卷排列PLC控制新方法.pdf

第 4 2卷第 5期 2 0 1 3年 1 0月 有 色 金属 加 工 NONFE RROUS M E T AL S PROCE SSl NG Vo1． 42 NO． 5 Oc t ober 201 3 在 线感应 加热后 软态铜 管收卷 排列 P L C控 制新方法 陈海 军， 林 嵩 江苏兴荣高新科技股份有 限公 司 ， 江苏 常州 2 1 3 1 2 5 摘要 采用软件编程方式替代原来外部安装硬 件方式 来控制 收卷变 频器 的输出频 率 ， 从 而使 收卷 电机按照设 定排 列 程序运行 ， 让软态管在料盘有效装载 区呈 V字形排列 ， 保证 了软态铜 管在下一个工序的有效放卷 。 关键词 软态管排列截面 ； V字形 ； 变频器输 出频 率 中图分类号 T P 2 7 3 ， T G 1 4 6 ． 1 文献标 识码 A 文章编号 1 6 7 1 6 7 9 5 2 0 1 3 0 5 0 0 6 2 0 4 1 问题描述 1 现代铜管生产加工的过程中会大量使用在线 感 应加 热连续 退火 工艺 ， 由一 套 在 线感 应 加 热退 火 机 组 完成 。机 组 主要 由 放 卷 机 、 前 牵 引装 置 、 感 应 加 热 炉 、 后牵引装置 、 预弯装置 、 收卷机几大部分及其他辅 助 装置 组成 ， 如示 意 图 1， 本 文 仅 介绍 收 卷 装 置 图 l 最 右端 部分 。 图 1 Fi g． 1 2 收卷机主要 由交流异步电机 、 减速箱 、 承重料 框托盘装置 、 停机制动装置等组成 ， 有时应 客户要 求 还会 增加 液 压 升 降 装 置 和 辊 道 回转 装 置 。在 退 火 运 行收卷时铜管由感应加热炉加热、 保温 、 水冷 、 经预弯 后 落入 收卷 料盘 。 由于铜管 是被 加热 后 的软态 收卷 ， 收稿 15 t 期 2 0 1 2一l 2 0 4 图 2 Fi g ． 2 收卷 弯 曲后不 具有 硬态 铜 管 的强 大 弹力 ， 不 会 自然 滑 向料 框外 侧 边 缘 。 如果 不 按 照 设 定 的排 列 程 序 运 行 将会 导致 软 态 铜 管 在 在 料 盘 中 自然 形 成 上 端 下 端 直 径一 致 “ 鸟窝 ” 形 状 ， 如 示意 图 2。 3 软 态 铜 管 排 列 呈 “ 鸟 窝 ” 状 这 会 产 生 两 个 问题 ①减少 了料盘的有效装载空间， 仅装载原来料盘 的三分之一体积 ， 且排列凌乱。也就是说一个料盘装 载 的硬 态铜 管 加 热 后 需 要 三 个 同样 形 状 的料 盘 才 能 装 载 。 ②软态铜管呈凌乱的“ 鸟窝” 排列形状 。在下一 个 工 序加工 处理 时 ， 铜 管 非 常 容 易断 裂 导致 工 艺 非 常 不 流 畅 。 4 在 生产 实 践 中经 过 长期 观 察 发 现 软 态 铜 管 在料 盘有效 装 载 区中呈 V字形 轨 迹排 列 最合 适 ， 如 示 意 图 3它 可 以完美有 效解 决上 述两 个 问题 。 图 3 Fi g． 3 5 假设控制收卷电机的变频器的输出频率为 F F K 。 K。 X F 0 公 式 1 K 。 调节 铜管远 离 或接 近料 盘边缘 的系数 ， 范 围为 0一％1 0 0 第 5期 有色金属加工 6 3 设 定程 序 为 V 字 形 排 列 运 行 的 变 量 ， 范 围 0 ． 7 0～ 0 ． 9 给定速 度 v对应 的计 算频 率 F 变频器的输出频率 公式 1 中一旦给定速度 1 ， 确定后 F 。 也就确定 ， K 基本上是个常数 ， 变频器的输 出频率 F仅与 K ， 有 关 ， 且成 简单 正 比关 系 ， K 的值 如果 按 照 V 字 形 轨 迹 变化 ， 变 频器 的输 出频 率 F即 随 K 值 变化 而变 化 。 6 为使 软态 铜 管 在料 盘 中呈 V字 形 排 列 ， 以往 采用 的方法有 3个 方 法 一 、 收 卷 电机 尾 部 安 装 测 速 编 码 器 ， 测 量 电 机实 时 速度 ； 方 法二 、 托 盘附 近 采 用 光 电 接 近 开 关 ， 检 测 料 盘旋 转 的圈数 ； 方 法 三 、 管 径 较 粗 且 为 硬 态 时 ， 安 装 专 用 排 线 电 机 ， 国外 有些 厂 商采用 它 。 这 三个方 法 在 设 备 长期 运 行 时 均 存 在 维 护更 换 麻烦 的困难 。通 常 在设 计 时 收 卷 装 置 是 放 在 一个 约 1 ． 2米深 ， 直 径 3 3 0 0 mm 的大 圆坑 中 以 3 0 5 0 8 0 0 m m 料盘为例 ， 调试 完成后使 用单 位出于现场管 理的安 全考 虑 ， 一般 都会 把此 大 坑 的裸 露 位 置用 铁 板 覆 盖并 且焊 牢 ， 当更 换坑 中设 备 元件 时需 要 将铁 板 氧 气 焊切 割打 开 ， 设备 使用 时 间稍 长 ， 表 面就 会 出现 较 多 油 污 ， 如果大坑 因地势低洼还会有渗漏积水 。 出于成本 考虑 ， 生产实践 中方 法二较常为采用 。 方法 二对 元件 的安 装位 置 有 严格 的要 求 ， 在 某 些情 况 下甚 至会 出现 无 合 适 位 置 安 装 的 情 况 。 比如 当 收卷 装 置 采用 了液 压升 降装 置 和安 装 了辊 道 回转 装 置 用 于工 作料 盘和 备 用 料 盘 的 自动 转 换 时 ， 由 于水 平 及 垂 直 方 向均有 运动 部件 ， 此 时 已无 合适 位 置 安 装检 测 元件 。 需在 P L C中编 程 即可 ， 这 样 虽 然 增 加 编 程 工 作 量 ， 但 可节约硬件成本 ， 还可免去 以后长期运行 中的维护成 本， 节约高额费用。 1 K1 输出时基图如图 4 。 2 程序流程图如图 5 。 3 部分程序的语句表如图6所示。 2 新的控制方法 3 程序廪理解释 针对 以上 所 述 ， 决定 采 用 新 的 控 制 方法 ， 重 新 定 义 K 。 的输 出。新 方法 外部 不需 要安 装硬 件元 件 ， 仅 图 4 Fi g． 4 图 5 F i g ． 5 程序中 D B 2 ． D B D I 8 0即为对应的 K． 输出值 ， 每次 在 联机 运行 开始 时初 始 化 脉 冲置 K 0 ． 9， 变 频器 以 较高的频率输 出， 相应 的收卷电机转 速较快 ， 料盘 的 线速度高于铜管的线速度。保证 了刚开机运行时软 态铜管被牵引带向料盘有效装载区的内侧， 避免铜管 被甩 出料盘。大约 3 0 s 之 后 K 由 0 ． 9逐 步减小 到 0 ． 7 5 ， 且保持 K ， 0 ． 7 5在 4 5 s 里不变， 此时软态铜管 的运动轨迹是 由料盘 的内侧逐步滑 向外侧 ， 用时 3 0 s 并且在 外侧停 留 4 5 s， 之 后 K． 0 ． 7 5逐 步上 升 至 0 ． 9 ， 此阶段耗时仍是 3 0 s ，此时 软态铜管的运动轨迹 6 4 有 色 金 属 加 工 第 4 2卷 是 由料盘 的外 侧 逐 步 滑 向 内侧 ， 3 0 s 后 再 滑 向料 盘 外 侧 ， 如此循 环往 复 。K 。 输 出值 在 0 ． 7 5～ 0 ． 9之 间 ， 按 时基 图 4所示 轨迹 变化 ． 其 中 0 ． 9对 应料 盘装 载 区的 I H n FP n JNB L T 00 1 HOP BLD R B L D R I1 L L R n S n BLD R n BLD L SD Q n N n FP JNB L L 5 0． 0 L 0． 0 L 0． 0 M 1 2 0． 7 L 0． 1 L 0． 1 00 1 9．O00000 e-00 1 DB2． DBD 1 8 0 0 L 0． 1 1 02 H 1 2 0． 2 L 0． 1 1 0 2 H 1 2 0． 3 L 0．0 DB2． DBD 1 8 0 9． O00000e-00 1 L L T H L 1 0 2 H L 1 0 2 0． 1 0． 1 1 1 120． 3 B． 1 120． 2 0． 1 5T1S T 1 1 L 0． 0 H 1 2 0． 3 H 1 2 0． 2 H 11． 1 H 1 2 0． 6 0 0 2 DB2． DBD 180 1． 0 00 0 0 0 e -0 0 3 图 6 F i g． 6 内侧 ， 0 ． 7 5对 应料 盘 装 载 区 的外 侧 ， 料 盘 装 载 有 效 区 的排 列宽 度基 本 就可 以 由系数 0 ． 9及 0 ． 7 5之 差 来 控 制 ， 如果觉得铜管在料盘排列得太宽 可减小 差值 ， 太 窄则 增加 差值 ， 具 体 值 可 视 现 场 的料 盘 、 铜 管 直 径 而 定 。通 常而 言 管 径 变 粗 则 系 数 0 ． 7 5需 要 相 应 减 少 ． 料 盘满 载后 从 料 盘 有 效 装 载 区 的 垂 直 断 面 观 察 可 以 判 断 出软态 铜管 的排 列大 致呈 “ V”形 状 ， 单边 看 类 似 一 个 直 角三 角形 ． 而这 正 是 生产 中需 要 软态 铜 管 排 列 的形状 。如有需要可 以调整系数 0 ． 7 5的保持时间来 控 制软 态管 在料 盘 的外 侧 停 留时 间 ， 调 整 系数 0 ． 9的 保持 时 间来控 制 软态 管 在料 盘 的 内侧 停 留时 间 ， 通 过 控 制这 两个 时 间可 以 间接 控 制 软 态 管 在 料 盘装 载 区 中的排 列 断面 “ V”形 的斜 率 陡峭或 者缓 慢 。 停机后 K 值 保 留为 0 ． 7 5～ 0 ． 9区间任意值 与 停 机 时刻有 关 ， 直 至 下 次 联 机 运 行 后 再 次 被 初 始 化 脉 冲重置 为 0 ． 9 。 4 控 制效果 已经分 别 用 于数 个 客 户 的硬 、 软 态铜 管 、 不 同管 径及运行速度 的收卷排列 具体数据如表 1 ， 长期 运 行其 效果 均令 人非 常满 意 。 表 1 Ta b．1 5 结束语 采用 软 件编程 方 式使 软 态 管 的有 序 收 卷 排列 ， 其 效 果优 于原 来外 部安 装硬 件方 式 。 其优越性体现在以下四个方面 1 省 下原 来安 装 的硬件 成本 费用 ； 2 免去 长期运 行 中维 护 的大量 费用 ； 3 节约 日常运行中硬件出现故障后导致产生的 时间 及费用 ； 4 硬件安装后 当需要调整时极为不便 ， 软件 编 程则非常方便。 第 5期 有色金属加 工 6 5 注 本 文 所 涉 及 的 P L C 为 西 门 子 S 73 0 0系 列 C P U 3 1 52 D P ，变 频 器 则 为 西 门 子G 1 2 0 系 列 的 C U 2 4 0 S D P ， P L C与 变 频 器 之 间采 用 P r o fi b u s D P总 Ne w PL C Con t r o I f o r S 线通 讯 ， 简化 了 大 量 连线 ， 也 杜 绝 了 因此 可 能 产 生 的 各类故 障。 Co p pe r Tu bi n g Re wi n d i n g Ar r a n ge me n t a f t e r On l i n e I n du c t h e a t i n g C HE N Ha i - j u n ，L I N S o n g J i a n g s u Xi n g r o n g Hi g ht e c h C o ．L t d ． ， C h a n g z h o u 2 1 3 1 2 5， C h i n a Ab s t r a c t Re wi n d i n g c o n v e r t e r ou t p u t f r e q u e n c y c an b e c o n t r o l l e d b y s o f t wa r e p r o g r a m mi n g in s t e a d o f in s t a l l in g e x t er n a l h a r d wa r e ， t h e r e b y r e win d i n g mo t o r is s u b j e c t t o p r e s e t a r r a n g e me n t p r o g r a m a n d s o f t t u b i n g c a n b e r a n g e d i n V s h a p e i n a v a i l a b l e lo a d i n g ar e a f o r e f f e c t iv e u n wi n din g o f n e x t s t e p． Keywor dss of t t u bi ng ar r ang em en t s ec t i on； V shap e； c onver t er ou t pu t f r equenc e 上 接 第 4 6页 参 考 文献 [ 1 ] B i n d i n g a n a v l e R ．S u r e s h，R i c h a r d A．F u n d a k o w s k i ．A R e a l T i me Au t o ma t e d Vi s u a l I n s p e c t i o n Re a l Ti me Au t o ma t e d Vi s u a l I n s p e c t i o n S y s t e m f o r Ho t S t e e l S l a b s ．I E EE Tr a n s a c t io n s o n P a t t e r n An a l y s i s a n d Ma c h i n e I n t e l l i g e n c e， VOL ． P AMI 一 5， NO． 6， P P ． 5 6 3 5 7 2， NO． 1 9 8 3 ． [ 2 ]张卫贞 ， 王明泉， 基于小波 变换 的 Wi e n e r 滤波投 影预 处理算 法在 图像重 建中的应用 [ J ]核 电子学 与探 测 技术 ， 2 0 1 2年 2月 ， d第 3 2卷第 2期。 [ 3 ] G e - We n K a n g ， H o n g B i n g L i u ．S u r f a c e d e f e c t s i n s p e c t i o n o f c o l d r o l l e d s t r i p s b a s e d o n n e u r a l n e t wo r k， Ma c h i n e L e a r n i n g a n d Cy b e r n e t i c s ， Pr o c e e d i n g s o f 2 0 05 I n t e r n a t i o n a l Co n f e r e n c e， v o 1 ． 8， P P ． 5 0 3 4 5 03 7，2 0 0 5． [ 4 ]Ma k ，K ． L ． ， P e n g ， P ． ，L a u ，H ． Y． K ． ， A R e a l t i m e C o mp u t e r V i s i o n S y s t e mf o r D e t e c t i n g De f e c t s i n Te x t i l e Fa b r i c s ，I n d u s t r i a l T e c h n o l o g y， I C I T 2 0 0 5 I EEE I n t e r n a t io n a l Co n f e r e n c e，P P．4 6 9- 4 7 4，2 0 0 5 ． [ 5 ]R i m a e D r lj e ，S ． ，K e l l e r ，A． ，H o c e n s k i ，z ． ，N e u r a l n e t w o r k b a s e d d e t e c t i o n o f d e f e c t s i n t e x t u r e s u r f a c e s ， I n d u s t r i a l El e c t r o n i c s ， I S I E 2 0 0 5 ．Pr o c e e d i n g s o f t h e I E EE I n t e r n a t i o n a l S y mpo s i u m，v o 1 ．3，PP ． 1 2 5 5 1 2 6 0，2 0 0 5． [ 6 ]s e H o C h o i ， J o n g P i l Y u n ， B o y e u l S e o ， Y o u n g S u P a r k ， a n d S a n g Wo o Ki m ，Re a l T i me De f e c t s De t e c t io n Al g o r i t h m f o r Hi g h S p e e d S t e e l B a r i n C o i l ． Pr o c e e d i n g s o f W o r l d Ac a d e my o f S c i e n c e， En g i n e e r i n g a n d Te c h n o l o g y，Vo 1 ．21，P P．1 3 0 7 6 8 8 4，2 0 0 7 ． [ 7 ] 贾云德 ， 机器 视觉[ M] ． 北京 科学 出版社 ，P P ． 5 8 6 4， 2 0 0 0 ． [ 8 ] 刘正光 ， 林 雪燕， 车秀阁 ， 基 于二维熵 的人工 鱼群材 料图像 分割方 法 [ J ] ，激光 与红外 ， 2 0 1 0年 2月 ， 第 4 O卷第 2期 。 [ 9 ]沙 秀艳 ， 王贞俭 ， 基于快速二维熵的加权模糊 C均值 聚类图像分 割 [ J ] ， 计算机工程与应用 ， 2 0 1 2 ， 4 8 1 0 l 8 3 ． 1 8 6． [ 1 O ]孙路 ， 毕笃彦 ， 基于信息熵的图像分割 阈值 迭代改进算 法[ J ] ， 计 算机应用与软件 ， V o 1 ． 2 5 ． N o ． 1 0， 2 0 0 8 ． 1 0 ． [ 1 1 ]傅茂名 ， 基于形态灰度边缘检 测算法 的一种 改进 [ J ] ，电子科技 大学学报 ，V o l ， 3 4 N O． 2 2 0 0 5年 4月． A Su r f a c e De f e c t De t e c t i on Me t h o d f or On l i n e Al u mi n um Rol l i n g St r i p LUO Xi n - b i n ’ ， HUANG Xi u - q i n ， J I A J i a n - s h e n g ， XI NG Qi n g ． q i n g 1 ． S c h o o l o f Ae r o n a u t i c s a n d As t r o n a u t i c s ，S h a n g h a i J i a o T o n g Un i v e r s i t y，S h a n g h a i ， 2 0 0 2 4 0， Ch i n a ； 2 ． S u z h o u No nf e r r o u s Me t a l s Re s e a r c h I n s t i t u t e ，S u z h o u ，2 1 5 0 2 6， C h i n a Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e i n t e g r a t i o n o f e n t r o p y t h e o r y a n d ma t h e ma t i c s mo r p h o lo g y ， an ada pt ive s u r f ac e de f ec t det ec t i on me t h o d o n I i n e js p r e s e n t e d f o r a l u m inu m r o l l i n g s t r ip．Th e c o l l e c t e d i ma g e d a t a o f t h e ma t e r i a I s u r f a c e t h r o u g h t h e Ii n e a r a r r a y o f s e n s o r s is s mo o t h e d b y t h e Ga u s s ia n F il t e r s ，a n d t h e o b j e c t t o b e s e g me n t e d i s h ig h l i g h t e d b y s p a t ia l f i lt e r ．T h e n a n a u t o ma t i c t h r e s h o ld v a l u e is o b t a i n e d b y a p p ly i n g in f o r ma t i o n t h e o r y t o t h e h i s t o g r a m d a t a f o r d e f e c t o b j e c t s e g me n t a t io n a n d t h e f i n a l de f e c t i ma g e i s o b t ain e d b y t h e mo r p h o l o g i c a l c l o s i n g f u n c t io n ，b y wh ic h t h e is o la t e d p o i n t s a n d t h e n o i s e i n t h e o b j e c t ar e r em o ved and t he r egi on，s c on nec t ivi t y i s i mpr o ved ．T h e e x p er i me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t i t is a n a c c u r a t e． 1 e ss t i me ～ c o n s u mi n g，a n d e f f i c i e n t alg o r i t h m f o r o n l i n e p o s it i o n i n g d e f e c t s ． Ke y wor d sDe f e c t S e g me n t a t i o n ，Au t o ma t i c Th r e s h old，Su r f a c e Qu a l it y I n s p e c t or ，En t r o p y，Ma t h e ma t i c s Mo r p h O l O g y