摘 要：為了保證新區(qū)異型坯計(jì)量的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)并制作安裝了一臺(tái)異型坯輥道秤。介紹了該輥道秤的設(shè)計(jì)、開發(fā)、制造安裝過(guò)程及其自動(dòng)控制特點(diǎn)。該秤具有安裝簡(jiǎn)便、稱量準(zhǔn)確度高、維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。它的開發(fā)和應(yīng)用得到了良好的效果，達(dá)到了預(yù)期目的。
關(guān)鍵詞：液壓 靜態(tài)秤 稱重控制系統(tǒng) 數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳
引言
根據(jù)萊鋼中型廠新區(qū)生產(chǎn)的要求，需要在連鑄至大型運(yùn)送異型坯的輥道上加裝一臺(tái)用于廠際結(jié)算計(jì)量的輥道秤。為了保證新區(qū)異型坯計(jì)量的準(zhǔn)確性，在計(jì)量熱軋異型坯時(shí)應(yīng)盡可能縮短時(shí)間，滿足熱線上生產(chǎn)快節(jié)奏對(duì)衡器計(jì)量時(shí)間的要求，因此設(shè)計(jì)該秤為靜態(tài)計(jì)量方式；傳統(tǒng)的單秤臺(tái)安裝需要液壓裝置同時(shí)起落才能滿足需求，干擾因素多、計(jì)量誤差大，與熱線生產(chǎn)不相適應(yīng)。因此，在輥道之間設(shè)計(jì)并制作安裝了一臺(tái)40 噸異型坯輥道秤以滿足毛重30 噸的準(zhǔn)確計(jì)量要求。由于該輥道已經(jīng)安裝完畢，沒(méi)有預(yù)留安裝秤的位置，且已投入生產(chǎn)，安裝輥道秤難度較大。
鑒于以上原因，我們決定在輥道之間安裝4 個(gè)液壓稱重裝置，將液壓缸與4 個(gè)隔熱臺(tái)面分別組裝成4 個(gè)稱重臺(tái)面，通過(guò)液壓系統(tǒng)啟動(dòng)4 個(gè)稱重臺(tái)面到一定的位置實(shí)施計(jì)量，這樣既不影響生產(chǎn)（利用檢修時(shí)機(jī)進(jìn)行安裝），又能保護(hù)原有的輥道臺(tái)面不受影響，還可以節(jié)約建設(shè)資金。
1 工程設(shè)計(jì)
1.1 機(jī)械設(shè)計(jì)
根據(jù)異型坯長(zhǎng)度確定臺(tái)面長(zhǎng)度為9.6 m 才能保證各種異型坯永遠(yuǎn)不下秤連續(xù)計(jì)量。根據(jù)稱量量程和業(yè)務(wù)量，經(jīng)過(guò)反復(fù)考慮和現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，利用每組輥道電機(jī)座作為基礎(chǔ)，采用20 mm 厚的鋼板與輥道基礎(chǔ)板焊接在一起，由4 塊鋼板作為秤的基礎(chǔ)。每塊鋼板置平后鉆孔、攻絲，將8 個(gè)傳感器固定在4 塊鋼板上，每塊鋼板上焊接4 個(gè)限位器限制秤體液壓裝置移動(dòng)。每2 個(gè)傳感器用螺栓與秤體液壓裝置固定而形成一個(gè)秤體受力裝置，8 個(gè)傳感器形成4 個(gè)秤體受力裝置。由液壓工作站操縱由4 個(gè)獨(dú)立的液壓裝置組成的秤體共同承受鋼坯重量，同時(shí)利用液壓裝置調(diào)整平衡，以減少因秤臺(tái)起落引起的臺(tái)面變形等影響，保證了秤體穩(wěn)定的可靠運(yùn)行。
傳感器裝置的設(shè)計(jì)充分考慮到了傳感器不能偏移、使用環(huán)境的惡劣、信號(hào)線保護(hù)以及信號(hào)的準(zhǔn)確傳輸?shù)纫蛩?，采用將傳感器放置于液壓裝置下方的方法，2 個(gè)傳感器支撐一個(gè)秤體受力裝置，秤體受力裝置由液壓裝置和隔熱鋼板臺(tái)組成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳感器以及相關(guān)信號(hào)線的保護(hù)。尤其是液壓結(jié)構(gòu)可調(diào)節(jié)秤體的高度和水平，而且在升起受到鋼坯壓力后經(jīng)液壓系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)，使所有秤體受力裝置受力，再共同升起與異型坯形成統(tǒng)一整體，異型坯脫離輥道后進(jìn)行計(jì)量。
此秤的限位器采用液壓限定方法，限位在液壓結(jié)構(gòu)下，調(diào)節(jié)限位方便可靠，在起到限位的同時(shí)又便于潤(rùn)滑保養(yǎng), 使秤臺(tái)更加穩(wěn)定。
1.2 電器選擇
電器部分采用8 只5 噸稱重傳感器。稱重傳感器帶有限位裝置以有效防止傳感器位置偏移，保證傳感器垂直受力，減少因傳感器受力不均而產(chǎn)生傾斜現(xiàn)象，避免因秤體移位而引起稱量信號(hào)錯(cuò)誤等的故障。
電器部分還配備了1 只8 線接線盒，連接PT650 型稱重顯示儀。該儀表帶負(fù)載能力強(qiáng)，A/D 轉(zhuǎn)換采用Δ-Σ方法，轉(zhuǎn)換速度快，采樣速度高，達(dá)20 次/秒，具有標(biāo)準(zhǔn)RS232 輸出接口。該儀表顯示準(zhǔn)確，工作穩(wěn)定，可與多臺(tái)衡器配套使用。該系統(tǒng)適用于現(xiàn)場(chǎng)要求，隨用隨裝。
稱重計(jì)量軟件操作簡(jiǎn)便，人機(jī)交互性強(qiáng)，可以迅速準(zhǔn)確地替代原有計(jì)量程序，使計(jì)量數(shù)據(jù)更真實(shí)、更準(zhǔn)確。
為提高計(jì)量的自動(dòng)化、智能化狀態(tài)，該液壓秤實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守計(jì)量稱重，并實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)傳。稱重信號(hào)通過(guò)PT650 型稱重顯示儀標(biāo)準(zhǔn)RS232 輸出接口接入NPORT5210 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模塊的RS232 輸入接口，再由該模塊輸出信號(hào)接入網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)或者數(shù)據(jù)光端機(jī)通過(guò)光纜線路傳輸至終端計(jì)算機(jī)進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的綜合處理。同時(shí)利用網(wǎng)絡(luò)視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)衡器設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過(guò)位于操作室上方的攝像頭監(jiān)控衡器的運(yùn)行。圖像信號(hào)可以通過(guò)一對(duì)視頻光端機(jī)和光纜連接遠(yuǎn)程傳輸，在終端的硬盤錄像機(jī)上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程圖像的實(shí)時(shí)監(jiān)控與各種動(dòng)作的調(diào)整。
2 秤體加工制作
2.1 秤體臺(tái)面及相關(guān)零部件加工
由于 4 節(jié)秤臺(tái)利用異型坯組裝成一體，易于計(jì)量各種異型坯。秤面用隔熱鋼板鋪設(shè)、滿焊而成，為防止變形和滿足支撐強(qiáng)度的需要，將隔熱鋼板安裝置于主承重梁位置，形成了以液壓裝為主干架的承重秤體。零部件的加工焊接執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。秤體限位通過(guò)小螺栓調(diào)節(jié)。
2.2 臺(tái)面加工
由于稱重臺(tái)面較長(zhǎng)，4 節(jié)稱重臺(tái)面連接為一體后可能會(huì)出現(xiàn)傾斜變形，故在液壓過(guò)程中應(yīng)盡可能增加秤體整體穩(wěn)定性，在微量變形時(shí)能夠通過(guò)液壓裝置單獨(dú)做補(bǔ)液調(diào)整，降低因變形、沖擊、振動(dòng)等因素對(duì)稱重結(jié)果造成的影響。整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。
3 軟件選擇
BD 控制系統(tǒng)接收從連鑄來(lái)的信號(hào)，將鋼坯從連鑄運(yùn)到加熱爐稱重輥道，鋼頭到達(dá)預(yù)定稱重輥道的位置后（用耐高溫光電開關(guān)監(jiān)控），BD 控制系統(tǒng)將輥道控制權(quán)交由稱重控制系統(tǒng)。
稱重控制系統(tǒng)接收到BD 控制系統(tǒng)傳來(lái)的輥道控制權(quán)允許信號(hào)后，四組稱重輥道同時(shí)升起，到位后給計(jì)量系統(tǒng)發(fā)一個(gè)允許計(jì)量信號(hào)（或者手動(dòng)操作升起，并通過(guò)按鈕發(fā)出輥道操作完成信號(hào)，此時(shí)，不一定是4 組共用），經(jīng)過(guò)幾秒延時(shí)完成計(jì)量，稱重輥道下降。下降到位后，發(fā)出稱重輥道釋放信號(hào)到BD 控制系統(tǒng)，BD 控制系統(tǒng)接收到此信號(hào)后進(jìn)行剩余控制。
除允許計(jì)量信號(hào)外，BD 控制系統(tǒng)還需要發(fā)給計(jì)量系統(tǒng)一個(gè)熱坯、冷坯信號(hào)，同時(shí)將來(lái)自加熱爐的鋼坯長(zhǎng)度信號(hào)傳送到計(jì)量系統(tǒng)。
軟件設(shè)計(jì)以界面友好、操作簡(jiǎn)便、人機(jī)交互性強(qiáng)為原則。程序分為：稱重、數(shù)據(jù)管理、報(bào)表打印、校秤和數(shù)據(jù)修改等5 個(gè)基本模塊，其中：
① 稱重模塊主要完成對(duì)該板坯秤的數(shù)據(jù)采集與處理以及稱重?cái)?shù)據(jù)保存等功能；
② 數(shù)據(jù)管理模塊主要完成對(duì)稱重?cái)?shù)據(jù)的查詢，支持多種查詢方式，以表格形式顯示查詢結(jié)果；
③ 打印模塊主要實(shí)現(xiàn)計(jì)量單據(jù)打印班報(bào)和明細(xì)報(bào)表的功能；
④ 校秤模塊監(jiān)控在校秤時(shí)異型坯秤的數(shù)據(jù)；
⑤ 數(shù)據(jù)修改模塊的主要功能是操作人員在對(duì)異型坯秤稱重時(shí)的超限數(shù)據(jù)，進(jìn)行重新核對(duì)時(shí)，可對(duì)該條數(shù)據(jù)進(jìn)行修訂。
4 遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸
監(jiān)控錄像機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量過(guò)程的實(shí)時(shí)錄像，并實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和對(duì)前端云臺(tái)、鏡頭的控制。數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換后通過(guò)光纖進(jìn)行傳輸，完成該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)端到控制端的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸。在計(jì)量中心值班室內(nèi)設(shè)工控機(jī)1 臺(tái)，承擔(dān)稱重?cái)?shù)據(jù)的接收、存儲(chǔ)、管理、統(tǒng)計(jì)、單據(jù)出具等日常計(jì)量工作。
前端設(shè)備以硬盤錄像機(jī)為核心，連接鍵盤、鼠標(biāo)、顯示器、視頻電纜等，完成的功能主要有監(jiān)視、錄像、控制等。通過(guò)傳輸部分和硬盤錄像機(jī)將前端攝取的畫面清晰地呈現(xiàn)在顯示器上，畫面無(wú)糟點(diǎn)和滾動(dòng)現(xiàn)象。遠(yuǎn)程控制信號(hào)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)通信方式，由硬盤錄像機(jī)到解碼器，再由解碼器進(jìn)行信號(hào)解析后實(shí)現(xiàn)對(duì)前端設(shè)備云臺(tái)、鏡頭、雨刷、風(fēng)扇、加熱器等的控制。
5 結(jié)束語(yǔ)
4 臺(tái)面液壓輥道組合秤首次在萊鋼異型坯輥道上的應(yīng)用得到了良好的效果，達(dá)到了預(yù)期目的。該秤具有安裝簡(jiǎn)便、稱量準(zhǔn)確度高、維護(hù)方便、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。在萊鋼新區(qū)異型坯不間斷連續(xù)計(jì)量等方面起到了重要的作用，同以前的稱重方式相比，它改進(jìn)了計(jì)量衡器的適應(yīng)性，減少了人力資源的浪費(fèi)，降低了計(jì)量誤差，從而使稱量數(shù)據(jù)更加及時(shí)、準(zhǔn)確，保障了生產(chǎn)一線的安全順暢，由計(jì)算機(jī)打印單據(jù)，減少了出錯(cuò)的概率，也提高了計(jì)量精度。
4 個(gè)秤臺(tái)組合是一個(gè)較完善的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程無(wú)人值守計(jì)量方式和液壓輥道秤的計(jì)量自動(dòng)化、智能化，受到用戶的稱贊。
