本專利屬于自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種智能板坯夾鉗控制設(shè)備。

背景技術(shù)：

在鋼鐵企業(yè)熱軋、冷軋、連鑄等廠區(qū)主要使用起重機(jī)搬運(yùn)板坯，而起重機(jī)也要依靠板坯夾鉗來搬運(yùn)板坯。近兩年國內(nèi)正掀起一場自動化改造的熱潮，主要目前人力成本越來越高，安全事故帶來的損失也越來越高，而在鋼鐵行業(yè)尤其如此。起重機(jī)自動化改造是最先要求進(jìn)行的改造項目。而起重機(jī)自動化改造，離不開吊具的自動化改造，因?yàn)槠鹬貦C(jī)需要依靠吊具來實(shí)現(xiàn)鋼制品的原料和產(chǎn)品的搬運(yùn)工作，所以對于自動化起重機(jī)來講，吊具的自動化程度、穩(wěn)定性將直接決定起重機(jī)整體的自動化程度。目前在板坯吊運(yùn)的作業(yè)中采用的都是板坯夾鉗吊具，具有開閉極限限位檢測功能和夾鉗高度檢測功能，但不具備安全保護(hù)檢測功能，也不具備開度檢測功能，所以無法實(shí)現(xiàn)自動化，從而影響了起重機(jī)整體自動化的實(shí)施。

專利內(nèi)容

為了解決上述問題，本專利提供一種有效地解決方案，實(shí)現(xiàn)板坯夾鉗智能控制設(shè)備，用于起重機(jī)自動化的改造。本專利采用PLC控制系統(tǒng)，為獨(dú)立設(shè)備，提供可目前市場上應(yīng)用最為廣泛的Profibus接口，可以與多種廠家的PLC進(jìn)行通訊連接，具有開度檢測、高度檢測、開極限、閉極限、夾緊檢測和底部安全高度檢測功能。

本專利解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

該智能板坯夾鉗控制設(shè)備設(shè)備，包括CPU、輸入模塊、輸出模塊、高速計數(shù)模塊、開度檢測編碼器、夾鉗高度檢測設(shè)備、底部安全高度檢測限位、夾緊檢測限位、開極限限位、閉極限限位、指示燈；底部安全高度檢測限位、夾緊檢測限位、開極限限位、閉極限限位與輸入模塊相連；夾鉗高度檢測設(shè)備與CPU通過通訊總線相連；開度檢測編碼器與高速計數(shù)模塊相連；指示燈與輸出模塊相連；輸入模塊、輸出模塊、高速計數(shù)模塊與CPU通過底板總線相連。

在目前板坯夾鉗設(shè)備中，普遍只采用了開閉極限檢測和高度檢測功能，但基本都不具備開度檢測功能和安全保護(hù)功能，因?yàn)樵谌斯げ僮鞯那闆r下，由人工目測操作，基本也不需要這些特殊功能。但在目前自動化逐漸普及的情況下，這種夾鉗明細(xì)是無法滿足自動化需求的，目前急需一種能夠具有智能控制功能的夾鉗來適應(yīng)自動化起重機(jī)的需求。

本專利采用PLC實(shí)現(xiàn)板坯夾鉗的智能化控制，在夾鉗本體上增加夾鉗開度檢測編碼器、夾緊檢測限位、底部安全高度檢測限位、狀態(tài)指示功能燈，而夾鉗本體高度檢測功能器增加具有通訊功能，夾鉗的開閉極限仍然保留。而CPU與起重機(jī)主機(jī)CPU也采用通訊方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，夾鉗本體的控制元件完全集成在安裝于夾鉗本體上的電氣控制箱中，從主機(jī)到夾鉗需要一根三相動力電源電纜和一根通訊電纜即可，大大減少電纜數(shù)量，使因?yàn)殡娎|而產(chǎn)生的故障大幅度降低。

由于增加諸多安全監(jiān)測設(shè)備，對夾鉗底部障礙具有了監(jiān)測功能，對板坯夾緊有了可靠檢測，對開度也有了可靠檢測，并且增加了狀態(tài)顯示的指示燈，可以通過攝像頭實(shí)時觀察夾鉗的運(yùn)行狀態(tài)，而增加的CPU更是使夾鉗具有了智能化的特性，對夾鉗本體所有的限位，所有的安全措施，都可以有夾鉗的CPU獨(dú)立完成運(yùn)算、檢測、控制，對安全故障能夠做到智能識別，是夾鉗成為了一臺相對獨(dú)立的智能化設(shè)備，減少了起重機(jī)主機(jī)CPU的運(yùn)算量，提高了夾鉗的安全性，同時可靠性也大幅度增加，從而保證了自動化行車整體可靠性和穩(wěn)定性。

本專利的有益效果是實(shí)現(xiàn)了板坯夾鉗智能化控制與檢測，使夾鉗成為了相對獨(dú)立的智能化設(shè)備，為自動化行車普及解決了夾鉗上的障礙，在環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、穩(wěn)定性方面都有了大幅度的提高，因此有效解決目前市場上板坯夾鉗無法智能化，阻礙板坯搬運(yùn)起重機(jī)無法普及自動化這一難題。

附圖說明

圖1是本專利電氣系統(tǒng)圖。

圖2是本專利設(shè)備布置圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)敘述本專利的具體實(shí)施例。

實(shí)施例：

圖1是本專利的電氣系統(tǒng)圖，本專利采用西門子S7-300系列PLC，主控CPU采用型號為S7-315-2DP的CPU，該CPU具有Profibus接口，可以連接Profibus設(shè)備，同時也可以與其他CPU進(jìn)行Profibus通訊。采用定制的具有Profibus通訊功能的夾鉗高度測量模塊作為高度檢測傳感器與CPU通過Profibus通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

S01～S12限位開關(guān)，K11～K14為電機(jī)接觸器，H11～H14為指示燈，B11和B12為鉗腿開度檢測編碼器。限位開關(guān)進(jìn)入PLC的輸入模塊，接觸器和指示燈進(jìn)入PLC的輸出模塊，開度檢測編碼器進(jìn)入PLC的高數(shù)計數(shù)模塊。CPU根據(jù)主機(jī)CPU的指令和限位開關(guān)，夾鉗高度數(shù)據(jù)，鉗腿開度數(shù)據(jù)，控制K11、K13或K12、K14動作，并在指示燈上顯示夾鉗的當(dāng)前狀態(tài)。M01和M02為夾鉗開閉驅(qū)動電動機(jī)，因?yàn)橛袃蓪︺Q腿，需要獨(dú)立驅(qū)動，所以設(shè)置兩臺電動機(jī)。

圖2是本專利設(shè)備布置圖。其中1和6分別為兩側(cè)鉗腿開度檢測編碼器；2為高度檢測設(shè)備，采用Profibus通訊輸出接口；3為4個狀態(tài)指示燈；5為開極限限位，每個鉗腿各一個；7為閉極限限位，每個鉗腿一個；8為底部安全高度檢測限位，每個鉗腳一個，共4個；9為加緊檢測限位，每個鉗腳一個，共4個。

采用了獨(dú)立CPU后，夾鉗本體完全作為一個智能化設(shè)備參與起重機(jī)的自動化運(yùn)行中，主機(jī)CPU只需要發(fā)送固定幾個命令，即可實(shí)現(xiàn)夾鉗的控制。目前將控制命令簡化為6個命令。

1.Move(data)，開度控制命令，參數(shù)data為目標(biāo)開度值。夾鉗會根據(jù)當(dāng)前開度值的大小，將夾鉗打開或關(guān)閉到目標(biāo)開度值。成功后返回OK，失敗返回Error。

當(dāng)目標(biāo)位置小于當(dāng)前位置時，進(jìn)行關(guān)閉動作，控制K12和K14吸合，電機(jī)反轉(zhuǎn)，夾鉗開始關(guān)閉，開度值減小，當(dāng)開度值≤data時停止。返回OK。

當(dāng)目標(biāo)位置大于當(dāng)前位置時，進(jìn)行打開動作，控制K11和K13吸合，電機(jī)正轉(zhuǎn)，夾鉗開始打開，開度值增大，當(dāng)開度值≥data時停止。返回OK。

開度有兩個鉗腿決定，每對鉗腿各安裝一個編碼器，用于檢測開度值，編碼器采用，增量型脈沖編碼器，通過高數(shù)計數(shù)模塊進(jìn)行速度和脈沖數(shù)測量，脈沖數(shù)將換算為開度值，而速度檢測則可以檢測鉗腿運(yùn)行狀態(tài)，同時也可以作為鉗腿卡堵或加緊的檢測判斷。每對鉗腿由一臺電動機(jī)驅(qū)動，當(dāng)一對鉗腿開度到達(dá)目標(biāo)值之后，則停止運(yùn)行，當(dāng)兩對鉗腿均到達(dá)目標(biāo)值之后，才會返回OK狀態(tài)。

2.OpenMax，打開到最大命令，無需參數(shù)，夾鉗將直接打開到最大開度(開極限位置)。成功后返回OK，失敗返回Error。

控制K11和K13吸合，電機(jī)正轉(zhuǎn)，夾鉗開始打開，開度值增大，當(dāng)開度值≥最大值或者開極限限位動作時停止。返回OK。

3.CoseMin，關(guān)閉到最小命令，無需參數(shù)，夾鉗直接關(guān)閉到最小開度(閉極限位置或夾緊位置)。成功后返回OK，失敗返回Error。

控制K12和K14吸合，電機(jī)反轉(zhuǎn)，夾鉗開始閉合，開度值減小，當(dāng)開度值≤最小值或者閉極限限位動作時停止，或者檢測到鉗腿速度為0，或者檢測到夾緊限位動作，則停止，返回OK。

鉗腿有兩對，每對可以獨(dú)立運(yùn)行，夾緊限位只有同一對鉗腿兩個限位同時動作才有效。

4.Height(data)，下降到規(guī)定高度，data為夾鉗目標(biāo)高度值。由于夾鉗本身不具備起升和下降功能，要有主機(jī)實(shí)現(xiàn)夾鉗本體的起升和下降，所以該高度值在主機(jī)上升或下降過程中到達(dá)目標(biāo)位置(data)時，返回OK狀態(tài)，如果超時則返回TimOut狀態(tài)。

在收到Height命令后，即進(jìn)入計時狀態(tài)，在規(guī)定時間內(nèi)為到達(dá)目標(biāo)高度，則返回超時(TimOut)狀態(tài)。

5.Stop，停止，取消之前的所有命令，立即停止運(yùn)行。返回OK。

6.Reset，復(fù)位之前發(fā)生的故障。

在命令執(zhí)行過程中CPU會實(shí)時檢測檢測主機(jī)CPU命令狀態(tài)，如果有新命令發(fā)出，則立即停止，返回OK，并執(zhí)行下一個命令。

如果檢測到系統(tǒng)故障，如超時、過流、堵轉(zhuǎn)、跳閘、通訊故障等故障信息時，立即停止當(dāng)前動作，并返回Error狀態(tài)。