[发明专利]一种板坯夹钳高度智能检测设备

说明书

技术领域

本专利属于自动化控制技术领域，涉及一种板坯夹钳高度智能检测设备。

背景技术

在钢铁企业热轧、冷轧、连铸等厂区主要使用起重机搬运板坯，而起重机也要依靠板坯夹钳来搬运板坯。为了提高工作效率，通常需要一次搬运多块板坯，而搬运不同数量板坯需要将板坯夹钳的钳爪升降不同的高度，在目前市场上多数夹钳均采用司机目测的方法来进行夹钳的高度控制，精度没有保证，很容易出现安全事故。少数夹钳会采用限位开关来指示夹钳的升降高度，在不同板坯位置安装限位开关，这种方法将比人工目测可靠一些，但由于限位需要安装在钳腿上，否则无法做到位置检测，而在热轧和连铸厂区，都是需要搬运红坯(温度高于800℃)这就导致限位开关需要耐高温，不过即使增加各种防护措施，但限位开关仍然寿命很短，故障率很高，可靠性很低。在宝钢内部分厂区采用了进口夹钳，具有高度检测装置，装置安装在夹钳上方平台上，具有隔热板和防护措施，采用的传感器是自整角机，效果非常不错，精确度和稳定性都很高，可以提供连续的高度位置数据，方便起重机PLC实现智能化控制。不过如今基本已经工作20年左右，多数已经损坏，部分在用设备也存在精度降低，稳定性下降的问题。在目前大力推广自动化行车的形式下，目前的高度检测设备都已经无法满足要求了，所以急需采用一种新型的可靠稳定的高度检测设备来满足起重机自动化改造的需求。

发明内容

为了解决上述问题，本专利提供一种有效地解决方案，实现板坯夹钳高度智能检测设备，用于起重机自动化的改造。本专利采用嵌入式控制系统，为独立设备，提供可目前市场上应用最为广泛的Profibus接口，可以与多种厂家的PLC进行通讯连接。采用了自整定、自校验、多重滤波算法，提供了稳定可靠的数据输出。可以通过PLC设定参数实现高度换算和板坯固定位置节点的整定，为起重机PLC提供有效高度数据和固定的板坯位置节点数据，不需要起重机PLC再次进行换算，有效降低起重机的PLC的计算工作量。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

该板坯夹钳高度智能检测设备包括测量模块、校正限位、解码模块、CPU模块、SPC3模块和DP接口模块；测量器模块与解码模块相连；解码模块和校正限位与CPU模块相连；CPU模块和SPC3模块相连；SPC3模块和DP接口模块相连；校正限位为旋转凸轮限位，凸轮限位与编码器通过减速齿轮组进行机械连接。采用测量模块作为高度检测传感器，通过解码模块将数据传递到CPU，然后由CPU通过的SPC3芯片和DP接口电路将数据发送到DP总线上，完成与总线上PLC的通讯；测量模块实现高度检测，解码模块实现测量模块的数据解码，CPU模块实现数据采集，SPC3模块完成Profibus数据的接收的发送，实现CPU和Profibus的接口，DP接口实现Profibus和本专利的电气连接，同时具有电气隔离功能。

在目前板坯夹钳高度检测设备中，普遍采用自整角机加弹簧卷筒的形式，该结构形式的缺点是需要高可靠性的转换电路来实现精确的高度数据转换，对制作工艺和现场环境要求较高。本专利的测量模块由拉绳、重锤、弹簧卷筒、编码器、凸轮限位组成。其中拉绳、重锤、弹簧卷筒部分与原来结构一致，在凸轮限位与编码器部分采用了新型结构。前面的弹簧卷筒与编码器同轴连接，然后在传动到一个减速齿轮组中，再连接到一个凸轮片，这样在凸轮片通过减速齿轮组和编码器轴可以进行差速传动，从而保证在整个夹钳的升降动作区间内凸轮片的旋转不会超过一周。通过凸轮片转动，可以触碰限位开关，通过调整凸轮片尖端碰头，可以在使夹钳升降区间中选择一个固定位置作为参考，实现编码器数据的校正，从而保证编码器数据的可靠性和有效性。

在目前工业领域增量型编码器的数据采集都采用PLC专用高速模块来实现，这不仅需要配套一个PLC专用高速模块同时好需要PLC的CPU来支持，大大增加了设备的成本，且体积庞大，在狭小的夹钳平台上很难安装。本专利在编码器数据采集形式上采用了嵌入式硬件设备来实现。通过高速TTL双D触发器代替PLC高数计数模块实现编码器的解码，具有体积小、可靠性高、成本低的优点。通过嵌入式CPU代替昂贵的PLC的CPU，大幅度降低成本。由于选用的CPU属于微功耗产品，通过合理软件和硬件设计，不仅可靠性高，对高温合金、粉尘环境、高振动环境都有很强的适应性，完全可以替代PLC的CPU。