专利名称：钢材无人值守自动计量系统及方法
技术领域：
本发明涉及钢材称重计量领域，特别是涉及钢材计量过程中的稳定性判定与防重复过磅技术，属于钢材无人值守自动计量范畴。
背景技术：
国内大多数钢铁企业的钢材物资计量目前采取的都是现场人工计量方式，即在生产现场必要的地方设置计量点，安装计量设备以及其它辅助设施后派驻专人在现场进行值守作业的方式。由于过磅负荷不均、计量设备和人员等不能动态平衡调度、技术手段有限等诸多原因，导致了效率低下、数据共享性差、物流和信息流不能较好匹配等现象，已不能满 足现实的需要。而国内外目前已建成的钢材远程计量系统虽然实现了远程计量的目标，但在绝大多数情况下，仍然需要远程计量管控大厅的计量员实时观看视频监控或者进行语音通话才能掌握钢材称重现场的实际情况，从而完成准确计量，由于缺乏科学的稳定性判断系统和方法，也没有采用有效的防重复过磅措施，在使用自动计量过程中，经常由于生产现场情况的千变万化造成遗漏过磅、重复过磅等问题，给计量的准确性带来灾难性影响。因此，这种现有模式的远程计量，并未达到无人自动计量的效果，本质还是人工计量模式，只不过计量员有了视频监控或者语音对讲等手段后，在远程进行着计量而已。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有钢材计量系统或者方法的不足，提供一种能达到完全实现钢材物资的无人值守自动化计量，从而节约人力资源，提高生产效率的钢材无人值守自动计量系统及方法。本发明所述的钢材无人值守自动计量系统，由信号采集模块、计量处理模块、逻辑判断模块、数据发送模块组成，并通过下列装置执行衡器、称重仪表、交换机、采集卡、显示屏、打印机、远程控制单元、信号灯、钢材推送控制系统，以及安装在远程控制中心的计算机计量终端，其中，安装在现场的衡器6通过信号线与称重仪表5相连，称重仪表5通过串口信号线与采集卡4相连，采集卡通过网线与交换机I相连，信号灯10、钢材推送控制系统3通过各自的信号线与远程控制单元9相连，远程控制单元9通过网线与交换机I相连，交换机I通过网线分别与显示屏7、打印机8相连，交换机I通过网线与安装在远程控制中心的计算机计量终端2相连，通过网络构成一个有机的整体；
信号采集模块经由交换机分别通过采集卡和远程控制单元获取称重仪表重量信号和钢材推送控制系统的控制状态信号，获取到的信号提交给逻辑判断模块，逻辑判断模块根据设定的条件判断是否满足自动计量条件，若达到自动计量条件，逻辑判断模块将计量命令发送给计量处理模块，计量处理模块完成计量后，将计量完成状态告知逻辑判断模块，同时将计量完成相关数据提交给数据发送模块，数据发送模块将需要显示的计量相关信息、打印信息和计量完成信号分别发送给显示屏、打印机以及远程控制单元，其中远程控制单元又分别将计量完成信号发送给信号灯和钢材推送控制系统。所述衡器、称重仪表、交换机、采集卡、显示屏、打印机、控制器、信号灯、钢材推送控制系统、计算机计量终端均为市购产品。通过采集卡，将衡器、称重仪表的重量数据串口信号转换成网络信号，经交换机传送至远程的计算机计量终端。通过远程控制单元将采集到的信号转换成可在网络上发送的数据格式，经交换机传送至远程计算机计量终端，或者接收远程计算机计量终端发送来的控制命令，对信号灯、钢材推送控制系统等设备实施控制，完成钢材的上秤或者下秤控制。通过显示屏能够将远程计算机计量终端发送来的相关计量信息显示出来，从而让生产现场掌握实时计量信息。通过打印机能够将远程计算机计量终端发送来的钢材标牌等相关信息打印出来。本发明所述的钢材无人值守自动计量方法，主要包括下列步骤
1).钢材上秤钢材通过运输装置推送至秤台上；
2).稳定性判断钢材上秤后，称重仪表输出的重量信号通过采集卡转换成网络信号后连续不断的发送给计量系统，系统通过评估重量信号的稳定次数来判断钢材上秤是否达到计量的稳定条件，当重量信号轮询稳定的次数达到设定的次数后，系统就会认为钢材已经在秤台上稳定，满足计量条件了 ；
3).钢材计量钢材上秤满足稳定性条件后，系统会自动提取提前设置的预报信息然后进行计量；
4).计量完成并挂起计量完成后，通过远程控制单元将计量完成信号发送给信号灯与钢材推送控制系统，从而通知操作工或者钢材推送控制系统钢材已经计量完成、可以推送下秤。此时，系统计量完成后并不能直接进入下一轮计量而是暂时处于挂起状态，目的是防止重复过磅；
5).重量复位判断计量完成并挂起后，系统会通过不断的轮询称重仪表的重量信号进而判断钢材是否下秤，一旦轮询到仪表重量低于设定的复位重量，则系统认为钢材已经下秤，但钢材由于生产等各种客观原因有可能还会重复上秤，因此系统还需下一环节的判断；
6).推送设备动作判断重量复位判断通过后，系统还会通过远程控制单元不断轮询推送设备的动作信号，一旦推送设备的推送信号发出，则系统认为计量过的钢材已经下秤并已推送走，计量系统将处于下一次计量等待状态。本发明所述的钢材无人值守自动计量系统及方法，通过改进钢材上秤的稳定性判断，进行计量流程优化，将计量系统与钢材的推送控制系统的控制逻辑紧密融合等一系列对现有远程钢材计量系统的技术改造，完全实现了无人值守自动化计量，解决了过往使用自动计量功能时，由于生产现场情况千变万化造成的遗漏过磅、重复过磅等问题，降低了人力资源成本。


图1为本发明硬件设备构成图。图2为本发明软件模块图。图3为本发明钢材无人值守自动计量方法的流程图。
具体实施例方式下面以钢材常见的棒材计量流程为具体实施例对本发明做进一步说明。本发明所述的钢材无人值守自动计量系统，由硬件和软件两部分构成，其中
硬件设备构成方案如下安装在现场的衡器6、称重仪表5、交换机1、采集卡4、显示屏7、打印机8、远程控制单元9、信号灯10、钢材推送控制系统3，以及安装在远程控制中心的计算机计量终端2，其中安装在现场的衡器6通过信号线与称重仪表5相连，称重仪表5通过串口信号线与采集卡4相连，采集卡通过网线与交换机I相连，信号灯10、钢材推送控制系统3通过各自的信号线与远程控制单元9相连，远程控制单元9通过网线与交换机I相连，交换机I通过网线分别与显示屏7、打印机8相连，交换机I通过网线与安装在远程控制中心的计算机计量终端2相连，如图1。软件部分由信号采集模块、计量处理模块、逻辑判断模块、数据发送模块构成，如图2，是安装在计量终端2上的计量软件系统。工作时打包好的棒材通过钢材推送控制器3—捆捆的推送至衡器6上。称重仪表5输出的重量信号通过采集卡4转换成网络信号，同时钢材推送控制器3输出的控制信号通过远程控制单元9转换成网络信号，两信号经交换机I连续不断的发送给远程控制中心的计算机计量终端2上的计量系统的信号采集模块，该模块将获取的信号提交给逻辑判断模块，逻辑判断模块根据设定的条件判断满足自动计量条件后，将计量命令发送给计量处理模块，计量处理模块完成计量后，将计量完成状态告知逻辑判断模块，同时将计量完成相关数据提交给数据发送模块，数据发送模块将现场需要显示的计量相关信息如该吊重量、当前炉累计重量、累计吊数、成材率等，打印信息如规格、牌号、重量、标准等和计量完成信号通过网络分别发送给显示屏7、打印机8以及远程控制单元9，从而让现场人员实时了解计量信息、打印棒材产品标牌以及远程控制单元分别控制信号灯10亮灯，同时通知钢材推送控制器3计量已经完成。这样，手动控制状态下操作员可根据信号灯10信号知道计量已经完成，从而控制钢材的推送和下秤，或者自动状态下钢材推送控制系统3自动完成钢材的推送和下秤，而系统则又处于下一次计量等待状态。所述的钢材无人值守自动计量系统其使用方法如下，如图3所示
a.钢材上秤棒材通过钢材推送控制系统控制的运输装置推送至秤台上；
b.稳定性判断棒材上秤后，信号采集模块通过设定的毫秒级时间间隔如20毫秒I次来不断采集重量信号，当提交给逻辑判断模块的重量信号轮询稳定次数达到设定的次数如50次后，就认为待计量的该吊/捆棒材已经在秤台上稳定，可以进行计量了 ；
c.钢材计量预报预报既可由生产现场的预报操作员根据实际计量顺序及其他相关信息如吊数或捆数、钢种、规格、打牌类型等信息按实际的棒材计量顺序人工生成预报，也可由MES系统自动将相关棒材轧制信息推送至计量系统生成预报。d.钢材计量棒材上秤稳定后，计量处理模块在收到逻辑判断模块发送的计量命令后，会自动提取提前设置的预报信息然后进行计量； e.计量完成并挂起计量完成后，计量处理模块会将将计量完成相关数据提交给数据发送模块，数据发送模块将现场需要显示的计量相关信息如该吊重量、当前炉累计重量、累计吊数、成材率等，打印信息如规格、牌号、重量、标准等和计量完成信号通过网络分别发送给显示屏、打印机以及远程控制单元，从而让现场人员实时了解计量信息、打印棒材产品标牌以及远程控制单元分别控制信号灯亮灯并通知钢材推送控制器计量已经完成。逻辑判断模块在收到计量处理模块告知的计量完成信号后，计量系统并不能直接进入下一吊计量，而是暂时处于挂起状态，目的是防止重复过磅；
f.重量复位判断计量完成并挂起后，逻辑判断模块通过信号采集模块不断的轮询称重仪表的重量信号判断钢材是否下秤，一旦轮询到仪表重量低于设定的复位重量如5公斤，则逻辑判断模块认为钢材已经下秤，但钢材由于生产等各种客观原因计量过的该吊棒材有可能还会重复上秤，因此逻辑判断模块还需进入下一环节的判断才能决定是否可以进行下一次的计量；
g.推送设备动作判断重量复位判断通过后，逻辑判断模块还会通过远程终端单元不断轮询推送设备的动作信号，一旦推送设备的推送信号发出，则该模块会认为计量过的棒材已经下秤并确实已推送走，从而使得计量系统处于下一次计量等待状态。至此，整个计量工作完成，钢坯、线材、板(卷)材等大部分其他钢材的实施步骤基本类似，并可根据实际称量情况做适当调整变换即可。本领域普通技术人员可以在理解上述发明内容的基础上，对本发明进行各种扩展、变化和改进，凡采用等同替换或等效变换所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种钢材无人值守自动计量系统，由信号采集模块、计量处理模块、逻辑判断模块、数据发送模块组成，并通过下列装置执行衡器、称重仪表、交换机、采集卡、显示屏、打印机、远程控制单元、信号灯、钢材推送控制系统，以及安装在远程控制中心的计算机计量终端，其中，安装在现场的衡器6通过信号线与称重仪表5相连，称重仪表5通过串口信号线与采集卡4相连，采集卡通过网线与交换机I相连，信号灯10、钢材推送控制系统3通过各自的信号线与远程控制单元9相连，远程控制单元9通过网线与交换机I相连，交换机I通过网线分别与显示屏7、打印机8相连，交换机I通过网线与安装在远程控制中心的计算机计量终端2相连，通过网络构成一个有机的整体； 信号采集模块经由交换机分别通过采集卡和远程控制单元获取称重仪表重量信号和钢材推送控制系统的控制状态信号，获取到的信号提交给逻辑判断模块，逻辑判断模块根据设定的条件判断是否满足自动计量条件，若达到自动计量条件，逻辑判断模块将计量命令发送给计量处理模块，计量处理模块完成计量后，将计量完成状态告知逻辑判断模块，同时将计量完成相关数据提交给数据发送模块，数据发送模块将需要显示的计量相关信息、打印信息和计量完成信号分别发送给显示屏、打印机以及远程控制单元，其中远程控制单元又分别将计量完成信号发送给信号灯和钢材推送控制系统。
2.根据权利要求1所述的钢材无人值守自动计量系统的计量方法，其特征在于，主要包括下列步骤 a.钢材上秤钢材通过运输装置推送至秤台上； b.稳定性判断钢材上秤后，称重仪表输出的重量信号通过采集卡转换成网络信号后连续不断的发送给计量系统，系统通过评估重量信号的稳定次数来判断钢材上秤是否达到计量的稳定条件，当重量信号轮询稳定的次数达到设定的次数后，系统判定钢材在秤台上处于稳定状态，满足计量条件； c.钢材计量钢材上秤满足稳定性条件后，系统自动提取提前设置的预报信息进行计量; d.计量完成并挂起计量完成后，通过远程控制单元将计量完成信号发送给信号灯与钢材推送控制系统，启动操作工或者钢材推送控制系统将计量完成的钢材挂起； e.重量复位判断计量完成并挂起后，系统通过轮询称重仪表的重量信号，进行重量复位判断； f.推送设备动作判断重量复位判断通过后，推送设备的推送信号发出，计量系统处于计量等待状态。
全文摘要
本发明提供一种钢材无人值守自动计量系统及方法，由信号采集模块、计量处理模块、逻辑判断模块、数据发送模块组成，并通过衡器、称重仪表、交换机、采集卡、显示屏、打印机、远程控制单元、信号灯、钢材推送控制系统，以及安装在远程控制中心的计算机计量终端执行，以改进钢材上秤的稳定性判断，进行计量流程优化，将计量系统与钢材的推送控制系统的控制逻辑紧密融合等一系列对现有远程钢材计量系统的技术改造，完全实现了无人值守自动化计量，解决了过往使用自动计量功能时，由于生产现场情况千变万化造成的遗漏过磅、重复过磅等问题，降低了人力资源成本。
文档编号G01G13/00GK103017873SQ20121045008
公开日2013年4月3日 申请日期2012年11月12日 优先权日2012年11月12日
发明者巫乔顺, 彭海波, 张致瑜, 杨滔, 李桂雄, 吴锐家 申请人:武钢集团昆明钢铁股份有限公司