基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置及轧机设备

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2024-04-28 16:33:47

权利要求书： 1.一种基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，包括：控制器(301)、与所述控制器(301)连接的主站通信扩展卡(302)、与所述主站通信扩展卡(302)连接的多个从站通信扩展卡(303)；

其中，每个从站通信扩展卡(303)与棒线材生产线上一个轧机的变频器(101)连接；所述控制器(301)通过所述主站通信扩展卡(302)向各个从站通信扩展卡(303)发送轧机转速和/或转矩信息，使得各个变频器(101)根据接收到的轧机转速和/或转矩信息，对棒线材生产线上的各个轧机进行控制。

2.如权利要求1所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，所述主站通信扩展卡(302)与各个从站通信扩展卡(303)之间通过以太网连接。

3.如权利要求2所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，所述主站通信扩展卡(302)为Profinet主站通信扩展卡；所述从站通信扩展卡(303)为Profinet从站通信扩展卡。

4.如权利要求3所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，所述主站通信扩展卡(302)为COMX?CN通讯板卡。

5.如权利要求3所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，所述从站通信扩展卡(303)为CBE20通讯板卡。

6.如权利要求1所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，各个从站通信扩展卡(303)之间采用级联的方式连接。

7.如权利要求6所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，每个从站通信扩展卡(303)包括：第一以太网端口和第二以太网端口；

其中，所述第一以太网端口用于与所述主站通信扩展卡(302)或上一级从站通信扩展卡(303)的第二以太网端口连接；所述第二以太网端口用于与下一级从站通信扩展卡(303)的第一以太网端口连接。

8.如权利要求7所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，所述主站通信扩展卡(302)包括：第一以太网端口和第二以太网端口；所述主站通信扩展卡(302)的第二以太网端口与第一级从站通信扩展卡(303)的第一以太网端口连接。

9.如权利要求1所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，其特征在于，所述棒线材轧机控制装置还包括：PLC控制器(201)，与各个变频器(101)内部的通信模块(1011)连接。

10.一种棒线材轧机设备，其特征在于，包括：权利要求1至9任一项所述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置。

说明书：基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置及轧机设备技术领域[0001] 本实用新型涉及轧机控制领域，尤其涉及一种基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置及轧机设备。

背景技术[0002] 本部分旨在为权利要求书中陈述的本实用新型实施例提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。

[0003] 棒线材热连轧生产线，通常由10～30个轧机组成，通过各个轧机对钢坯的轧制，能够通过物理变形的方式，使得又粗又短的钢坯，经不断受到挤压，形成又细又长的棒线材钢

产品。其工作过程如下：

[0004] 首先，将常温的钢坯，经步进梁移动到加热炉中(加热炉采用煤气或者天然气燃烧加热钢坯，通过步进梁不断移动钢坯，能够使得加热炉内钢坯受热均匀)，当钢坯被加热到

900～1300℃后，通过出炉口出炉，送入棒线材热连轧生产线上；其次，由棒线材热连轧生产

线将加热到900～1300℃左右的钢坯，通过运输辊道送入多个轧机(通常为10～30个轧

机)，各个轧机的转速依次升高，使得钢坯不断产生横向和纵向的形变，由于每经过一个轧

机，钢坯的形状都会变细、变长，因而，每经过一个轧机，都将增加钢坯移动的速度，当钢坯

被生产线上的所有轧机轧制后，便成为合格的棒线材钢产品；最后，将棒线材钢产品送到冷

床，在冷床上自然冷却或通过鼓风机强制加速冷却。

[0005] 图1为现有技术中提供的一种棒线材轧机工作原理示意图，如图1所示，每个轧机由2个轧辊107组成，由变频器101通过变频电缆102与电机103连接，电机103通过万向轴

104与减速机105连接，减速机105通过2个万向轴106与每个轧机的2个轧辊107连接，由变

频器101驱动电机103，能够控制各个轧机上轧辊107的转速和转矩，从而实现对钢坯轧制力

矩的控制。

[0006] 图2为现有技术中提供的一种棒线材轧机控制装置示意图，如图2所示，现有的棒线材生产线中，将一台PLC控制器201经现场总线与各个轧机变频器101的通讯模块1011连

接，以实现PLC控制器201与各个变频器101之间的双向数据通讯。

[0007] 对于高速棒线材生产线来说，由于PLC控制的周期太慢，来不及给变频器发送命令，使得棒线材生产线上的钢材堆积在一起，导致棒线材生产线发生故障，无法满足连续生

产的要求。

[0008] 针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。实用新型内容

[0009] 本实用新型实施例中提供了一种基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，用以解决现有基于PLC控制器的棒线材生产线，由于PLC控制周期太慢，导致生产线上钢材产生

堆积进而引发故障的技术问题，该棒线材轧机控制装置包括：控制器、与控制器连接的主站

通信扩展卡、与主站通信扩展卡连接的多个从站通信扩展卡；其中，每个从站通信扩展卡与

棒线材生产线上一个轧机的变频器连接；控制器通过主站通信扩展卡向各个从站通信扩展

卡发送轧机转速和/或转矩信息，使得各个变频器根据接收到的轧机转速和/或转矩信息，

对棒线材生产线上的各个轧机进行控制。

[0010] 本实用新型实施例中还提供了一种棒线材轧机设备，用以解决现有基于PLC控制器的棒线材生产线，由于PLC控制周期太慢，导致生产线上钢材产生堆积进而引发故障的技

术问题，该棒线材轧机设备包括：上述的基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置。

[0011] 本实用新型实施例中，提供了一种基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置及棒线材轧机设备，与现有技术中基于PLC的棒线材轧机控制方案相比，本实用新型实施例中，

引入主站通信扩展卡和多个从站通信扩展卡，使得与主站通信扩展卡连接的控制器，将向

各个变频器发送的轧机转速和/或转矩信息广播给各个从站通信扩展卡，使得与各个从站

通信扩展卡连接的变频器根据接收到的轧机转速和/或转矩信息，对棒线材生产线上各个

轧机的转速或转矩进行快速调节，从而满足高速棒线材生产线连续生产棒线材钢产品的要

求。

附图说明[0012] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅

是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提

下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

[0013] 图1为现有技术中提供的一种棒线材轧机工作原理示意图；[0014] 图2为现有技术中提供的一种基于PLC的棒线材轧机控制装置示意图；[0015] 图3为本实用新型实施例中提供的一种基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置示意图；

[0016] 图4为本实用新型实施例中提供的一种主站通信扩展卡与从站通信扩展卡的引脚连接示意图。

[0017] 附图标记：[0018] 101变频器；[0019] 1011变频器内部的通信模块；[0020] 102变频电缆；[0021] 103电机；[0022] 104万向轴；[0023] 105减速机；[0024] 106万向轴；[0025] 107轧辊；[0026] 201PLC控制器；[0027] 301控制器；[0028] 302主站通信扩展卡；[0029] 303从站通信扩展卡。具体实施方式[0030] 为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本实用新型实施例做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解

释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

[0031] 本实用新型实施例中提供了一种基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置，图3为本实用新型实施例中提供的一种基于双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置示意图，如图

3所示，该棒线材轧机控制装置包括：控制器301、与控制器301连接的主站通信扩展卡302、

与主站通信扩展卡302连接的多个从站通信扩展卡303；

[0032] 其中，每个从站通信扩展卡303与棒线材生产线上一个轧机的变频器101连接；控制器301通过主站通信扩展卡302向各个从站通信扩展卡303发送轧机转速和/或转矩信息，

使得各个变频器101根据接收到的轧机转速和/或转矩信息，对棒线材生产线上的各个轧机

进行控制。

[0033] 在具体实施时，上述控制器301可以是高性能工艺控制器；上述主站通信扩展卡302可以是高性能工艺控制器内置的高速通讯卡实现高速、实时的以太网通讯。

[0034] 可选地，本实用新型实施例中，主站通信扩展卡302与各个从站通信扩展卡303之间通过以太网连接。

[0035] 在一个实施例中，本实用新型实施例中主站通信扩展卡302可以采用Profinet主站通信扩展卡；从站通信扩展卡303可以采用Profinet从站通信扩展卡。

[0036] 在具体实施时，主站通信扩展卡302可以采用赫优讯的COMX?CN通讯板卡；从站通信扩展卡303可以采用西门子的CBE20通讯板卡。赫优讯的COMX?CN通讯板卡，内置Profinet

主站功能，可以实现1毫秒内1024字节的双向数据收发。CBE20通讯板卡，能够实现

Profinet从站功能，接收主站发送的轧机转速或转矩命令，发送给与其连接的变频器，或将

变频器发送的轧机的实际转速和实际转矩信息、状态字等信息发送给高速通讯卡。

[0037] 本实用新型实施例中，各个从站通信扩展卡303之间采用级联的方式连接。[0038] 可选地，每个从站通信扩展卡303包括：第一以太网端口和第二以太网端口；其中，第一以太网端口用于与主站通信扩展卡302或上一级从站通信扩展卡303的第二以太网端

口连接；第二以太网端口用于与下一级从站通信扩展卡303的第一以太网端口连接。进一步

地，主站通信扩展卡302包括：第一以太网端口和第二以太网端口；主站通信扩展卡302的第

二以太网端口与第一级从站通信扩展卡303的第一以太网端口连接。

[0039] 图4示出了两个从站通信扩展卡303级联的情形，如图4所示，主站通信扩展卡302(即与控制器301)的第二以太网端口与第一级从站通信扩展卡303(即与第一变频器连接的

通信扩展卡)的第一以太网端口连接；第一级从站通信扩展卡303的第二以太网端口与第二

级从站通信扩展卡303(即与第二变频器连接的通信扩展卡)的第一以太网端口连接。

[0040] 在一个实施例中，如图3所示，本实用新型实施例中提供的棒线材轧机控制装置还包括：PLC控制器201，与各个变频器101内部的通信模块1011连接。通过该实施例，能够兼容

现有基于PLC的棒线材轧机控制装置。

[0041] 基于同一发明构思，本实用新型实施例中还提供了一种棒线材轧机设备，包括：上述任一项的基于光纤通信的棒线材轧机控制装置。由于该棒线材轧机设备解决问题的原理

与上述基于光纤通信的棒线材轧机控制装置相似，因此该棒线材轧机设备的实施可以参见

上述基于光纤通信的棒线材轧机控制装置的实施，重复之处不再赘述。

[0042] 综上所述，本实用新型实施例中提供了一种双通信扩展卡的棒线材轧机控制装置及棒线材轧机设备，与现有技术中基于PLC的棒线材轧机控制方案相比，本实用新型实施例

中，引入主站通信扩展卡和多个从站通信扩展卡，使得与主站通信扩展卡连接的控制器，将

向各个变频器发送的轧机转速和/或转矩信息广播给各个从站通信扩展卡，使得与各个从

站通信扩展卡连接的变频器根据接收到的轧机转速和/或转矩信息，对棒线材生产线上各

个轧机的转速或转矩进行快速调节，能够满足高速棒线材生产线连续生产棒线材钢产品的

要求。

[0043] 本实用新型实施例中，通过新增一套高性能工艺控制器，通过内置高速实时以太网接口与变频器的通信扩展卡进行高速通讯，能够实现对高速棒材生产线上模块化轧机的

快速调节，进而解决传统PLC控制模块化轧机方案容易导致高速棒线材生产线上钢材堆积

的问题。

[0044] 以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本

实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改

进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。