本发明涉及一种降低连轧机组堆钢损害程度的控制装置及方法，属于冶金设备自动控制技术领域。

背景技术：

在冶金行业的连轧生产中，一旦发生设备故障往往会造成堆钢事故，如变频柜故障、编码器故障、通讯故障、安全销断裂等等，尤其是粗轧区域发生的堆钢事故造成的损害程度更为严重：因为粗轧坯料断面尺寸大，堆钢往往会将轧机进出口导卫及导管撞掉，轧辊间变形的坯料段难以清理，事故处理时间很长，严重堆钢还会造成减速机移位，传动轴弯曲等重大设备事故。

目前的操作流程是：当轧钢生产线发生堆钢事故时，由操作人员手动拍下故障区域的停车按钮，轧机停止后再处理堆钢事故。该操作方式有两个明显缺陷：一是操作人员对堆钢事故必要的反应和确认时间会造成拍下停止按钮动作的时间延迟，不可避免会加重事故的严重程度。二是故障区域停止按钮对整个轧机区域有效，当故障轧机区域存在两只钢坯同时轧制时，停车操作会令两只钢坯同时卡在轧线上，不仅使事故扩大，而且降低了成材率。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种降低连轧机组堆钢损害程度的控制装置及方法，控制系统在接收到轧机故障信号后，根据故障轧机的负荷状态和所轧坯料段位置及时自动停止故障区域相关轧机转动，当该轧机区域同时有两只坯料轧制而故障轧机正在轧制后一坯料段时，轧制前一坯料段的下游轧机继续轧制，可减少卡钢的轧机架次，将堆钢造成的损失降到最低，减少事故处理时间的同时也提高了事故状态下的成材率，易于实施，稳定性好，效果显著，在行业内有良好地推广应用价值，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。

本发明的技术方案是：一种降低连轧机组堆钢损害程度的控制装置，包含可编程控制器、变频柜、电机、轧钢机械、堆钢检测装置和通讯网络，所述可编程控制器与变频柜通过通讯网络相连，变频柜为电机提供变频电源，电机驱动轧钢机械，堆钢检测装置与可编程控制器通过电缆或通讯网络相连；堆钢检测装置将检测的堆钢故障信号传至可编程控制器，可编程控制器通过通讯网络控制变频柜的启动和停止并实时检测变频柜的转矩数值与故障信号。

所述轧钢机械为区域内所有轧机，每个轧机均匹配自己的变频柜。

所述堆钢检测装置为本领域公知公用的检测设备，当轧机出现堆钢故障后，自动发出堆钢信号，通过可编程控制器控制变频柜进行相应的操作。

一种降低连轧机组堆钢损害程度的控制方法，如果发生故障的轧机处于空载状态，控制装置的可编程控制器接收到变频柜或堆钢检测装置发出的导致堆钢的故障信号后，立即向发生故障的轧机变频柜及其上游本区域轧机的变频柜发出快停命令，轧机停车；如果发生故障的轧机处于带载状态，可编程控制器控制该轧机变频柜、与该轧机轧制同一钢坯的轧机及其上游轧机的变频柜执行快停命令，受控轧机停车。若故障区域与上游区域之间的事故碎断剪能够碎断上游区域的坯料，则仅控制故障区域轧机停车。

所述堆钢检测装置在轧机出现堆钢故障后，自动发出堆钢信号至可编程控制器。

可编程控制器通过轧机的咬钢信号、带载状态信号和空载状态信号来判断发生故障的轧机状态与所轧钢坯位置；所述轧机的咬钢信号、带载状态信号和空载状态信号，由可编程控制器实时检测轧机变频柜转矩幅值并与负载特征值比较后确定；轧机所轧钢坯位置的判断由各轧机的咬钢信号、带载状态信号和空载状态信号的逻辑运算结果确定。

本发明的有益效果是：控制系统在接收到导致轧机堆钢的故障信号后，根据故障轧机的负荷状态和所轧坯料段及时自动停止故障区域相关轧机转动，当该轧机区同时有两只坯料轧制而故障轧机正在轧制后一根坯料时，轧制前一钢坯的下游轧机继续轧制，可减少卡钢的轧机架次，将堆钢造成的损失降到最低，减少事故处理时间的同时也提高了事故状态下的成材率，易于实施，稳定性好，效果显著，在行业内有良好地推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明粗轧区域坯料轧制过程示意图；

图中：可编程控制器1、变频柜2、电机3、轧钢机械4、堆钢检测装置5、通讯网络6、粗轧区域1#轧机11、粗轧区域2#轧机12、粗轧区域3#轧机13、粗轧区域4#轧机14、粗轧区域5#轧机15、粗轧区域6#轧机16、第一坯料段17、第二坯料段18。

具体实施方式

为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。

一种降低连轧机组堆钢损害程度的控制装置，包含可编程控制器1、变频柜2、电机3、轧钢机械4、堆钢检测装置5和通讯网络6，所述可编程控制器1与变频柜2通过通讯网络6相连，变频柜2为电机3提供变频电源，电机3驱动轧钢机械4，堆钢检测装置5与可编程控制器1输入端子相连；可编程控制器通过通讯网络控制变频柜的启动和停止并实时检测变频柜的转矩数值与故障信号。

一种降低连轧机组堆钢损害程度的控制方法，如果发生故障的轧机处于空载状态，控制装置的可编程控制器接收到变频柜与堆钢检测装置发出的导致堆钢的故障信号后，立即向发生故障的轧机变频柜及其上游本区域轧机的变频柜发出快停命令，轧机停车；如果发生故障的轧机处于带载状态，可编程控制器控制该轧机变频柜、与该轧机轧制同一钢坯的轧机及其上游轧机的变频柜执行快停命令，受控轧机停车。若故障区域与上游区域之间有事故碎断剪碎断上游区域的坯料，则仅控制故障区域轧机停车。例如：粗轧区域与中轧区域之间有一事故碎断剪，当堆钢事故发生在中轧区域，则控制系统仅控制中轧区域相关轧机停转，粗轧区域轧机不停转，粗轧区域轧出的坯料由事故碎断剪碎断。

所述堆钢检测装置在轧机出现堆钢故障后，自动发出堆钢信号至可编程控制器。

可编程控制器通过轧机的咬钢信号、带载状态信号和空载状态信号来判断发生故障的轧机状态与所轧钢坯位置；所述轧机的咬钢信号、带载状态信号和空载状态信号，由可编程控制器实时检测轧机变频柜转矩幅值并与负载特征值比较后确定，负载特征值为大于轧机最大空载转矩而小于最小带载转矩的一个中间值；轧机所轧钢坯位置由各轧机的咬钢信号、带载状态信号和空载状态信号的逻辑运算结果确定。

在实际应用中，如图1，可编程控制器1与变频柜2通过通讯网络6相连，变频柜2为电机3提供变频电源，电机3驱动轧钢机械4，堆钢检测装置5与可编程控制器1输入端子相连。变频柜2故障信号（如：变频柜爆管、过温、编码器故障、通讯故障）和堆钢检测装置5故障信号（如保险销断、轧机销子脱开等）通过信号线传至可编程控制器1。

如果发生故障的轧机处于空载状态，控制装置的可编程控制器接收到变频柜或堆钢检测装置发出的导致堆钢的故障信号后，立即向发生故障的轧机变频柜及其上游本区域轧机的变频柜发出快停命令，轧机停车；如果发生故障的轧机处于带载状态，可编程控制器控制该轧机变频柜、与该轧机轧制同一钢坯的轧机及其上游轧机的变频柜执行快停命令，受控轧机停车。

各轧机的咬钢信号、带载状态信号和空载状态信号由可编程控制器1检测各轧机变频柜转矩幅值变化来确定：各轧机变频柜实时地将各自的负荷转矩数据传至可编程控制器1，可编程控制器1实时检测各变频柜负荷转矩幅值变化，当某一变频柜转矩幅值超过负载特征值时（如空载转矩为10%左右，负载转矩为40%以上，则负载特征值可设为25%），该变化信号为咬钢信号，该状态信号作为轧机的带载状态信号，空载状态信号与带载状态信号是反逻辑关系。

各轧机所轧钢坯的坯料段根据各轧机的咬钢信号、带载状态信号和空载状态信号的逻辑运算结果来识别。

以粗轧区域为例（如图2），假定任意时刻最多同时有两只坯料段同时轧制，当可编程控制器1检测到粗轧区域3#轧机13的咬钢信号，如果粗轧区域3#轧机13下游各轧机均为空载状态，则该轧机正在轧制的坯料为第一坯料段17；如果粗轧区域3#轧机13下游任一轧机处于带载状态，则粗轧区域3#轧机13正在轧制的坯料段为第二坯料段18，一直到该轧机的下游轧机均处于空载状态，该轧机轧制的坯料变为第一坯料段17。其他轧机在轧坯料段判断方法与例中的粗轧区域3#轧机13相同。当可编程控制器1检测到粗轧区域3#轧机13发生堆钢事故信号，若此时粗轧区域3#轧机13为空载状态则可编程控制器1控制粗轧区域3#轧机13以及上游粗轧区域2#轧机12和粗轧区域1#轧机11立即停车；若此时粗轧区域3#轧机13处于带载状态且所轧坯料为第一坯料段17，则轧制第一坯料段17的所有轧机及其上游轧机立即停车；若此时粗轧区域3#轧机13处于带载状态且所轧坯料为第二坯料段18，则在可编程控制器控制下轧制第二坯料段18的所有轧机及其上游轧机立即停车，而轧制第一坯料段17的轧机继续运转，第一坯料段17继续轧制不受事故的影响，从而尽可能地缩小事故范围，提高成材率。