СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ВЕСА ПРОКАТА Российский патент 2006 года по МПК G01G11/00 

Изобретение относится к области весоизмерительной техники, а более конкретно к способам измерения веса проката при его транспортировке по технологической линии.

Известен способ определения веса заготовок (патент России №2012855, МКИ 7 G 01 G 17/00), при котором взвешивают эталонный груз, по результатам взвешивания определяют масштабирующий коэффициент, а затем определяют начальный сигнал и задают его отклонение. При превышении начального сигнала заданного отклонения осуществляют последовательные дополнительные взвешивания эталонного груза, вычисление дополнительных масштабирующих коэффициентов и определение уточненного значения масштабирующего коэффициента как среднее значение дополнительных масштабирующих коэффициентов. Вес заготовок вычисляют как произведение уточненного масштабирующего коэффициента и разности между текущим весом заготовки и текущим значением начального сигнала. Данный способ громоздок и требует наличия эталонного груза. (При наличии современных весоизмерительных датчиков вообще нет необходимости проводить вышеописанные процедуры, поскольку, например, паспортная характеристика некоторых датчиков Siemens задается величиной с 6-ю значащими цифрами: 1,97872 mV/V, смещение нуля также задается 6-ю значащими цифрами: 0,00500 mV/V, а дрейфы характеристик измеряются тысячными долями процента).

Известен способ определения веса, при котором взвешиваемый объект останавливают и либо опускают на весовую платформу, либо поднимают над ней (соответственно патент России №2045003, МКИ 7 G 01 G 11/00, патент России №94025410, МКИ 7 G 01 G 11/14). Эти операции позволяют повысить точность измерения за счет того, что исключает взвешивание всей конструкции и можно взять весоизмерительный датчик на меньший номинал. При АЦП преобразовании и одном и том же количестве выходных дискрет величина самой дискреты в последнем случае может быть значительно меньше. Однако подъем и опускание взвешиваемого объекта требует дополнительных механизмов на технологической линии, увеличивает энергозатраты в технологической цепи, а затраты времени на подъем и опускание снижают производительность на данном участке.

Известен способ измерения веса, принятый в качестве прототипа (Патент Японии №53-31030, НКИ 108 К 2, МКИ G 01 G 11/00), который включает определение суммарного веса всей конструкции и расположенного на ней объекта, при этом выходной сигнал, пропорциональный суммарному весу, фиксируют во время остановки объекта на конструкции, затем объект удаляют и измеряют вес порожней конструкции, а вес объекта определяют, находя разность между суммарным весом и весом порожней конструкции.

При этом способе измерения веса не учитывается возможное изменение веса порожней конструкции и заготовки вследствие внешних факторов (например, налипание окалины или ее отпадывание), что приводит к снижению точности измерений. Кроме этого, к недостаткам способа следует отнести то, что не производится диагностика работы основных элементов измерителя веса, что приводит к снижению надежности.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении точности измерения путем учета возможного изменения веса порожней конструкции и заготовки, а также повышении надежности путем обеспечение диагностирования работы основных элементов измерителя веса.

Эта задача решается следующим образом.

В известном способе измерения веса, при котором определяют суммарный вес всей конструкции и расположенного на ней проката, при этом во время остановки проката на конструкции фиксируют выходной сигнал, пропорциональный суммарному весу, затем прокат удаляют и измеряют вес порожней конструкции, а вес проката определяют, находя разность между суммарным весом и весом порожней конструкции, согласно изобретению задают минимальную и максимальную величину веса порожней конструкции, задают минимальную и максимальную величину веса проката, задают максимальную величину изменения веса порожней конструкции между двумя соседними измерениями и сравнивают при каждом взвешивании текущий вес порожней конструкции с заданными пределами, также сравнивают текущий вес проката с заданными пределами и текущую величину изменения веса порожней конструкции с заданным максимумом, а в случае выхода соответствующей текущей величины за границы заданных пределов формируют и выдают соответствующие диагностические и предупредительные сигналы.

Способ измерения веса проката реализуется следующим образом.

Синхронно с темпом поступления заготовок на весоизмерительную конструкцию, например рольганг- весы, измеряется вес брутто. Вес брутто складывается из

- веса "порожнего" рольганга;

- веса заготовки;

- веса накопившейся окалины, пыли и грязи; эта составляющая может изменяться даже между двумя соседними взвешиваниями.

Последнее обстоятельство обусловлено тем, что на рольганге может остаться окалина от предыдущей заготовки или отвалиться кусок накопившейся грязи (смесь пыли, масла, частиц окалины). Если бы от весов не требовалось высокой точности, то эту составляющую можно было не учитывать, но для точных весов это делать необходимо. Эта составляющая учитывается как допустимое изменение веса порожнего рольганга.

Для учета последней составляющей должны быть соблюдены следующие условия:

- есть сигнал - "Предыдущая заготовка покинула рольганг-весы";

- есть сигнал - "Текущая заготовка не наехала на рольганг-весы";

- есть сигнал - "Весы успокоены",

- есть сигнал - "Нуль в пределах нормы".

Первые два сигнала могут быть заменены одним: "На рольганг-весах нет заготовки".

Назначение данной процедуры - измерить вес порожнего рольганга перед самым началом взвешивания очередной заготовки.

При взвешивании порожнего рольганга на нем не должно быть конца предыдущей заготовки и переднего конца текущей заготовки.

Весы не должны испытывать недопустимых колебаний. Для этого, через некоторое небольшое время после того, как предыдущая заготовка покинула рольганг-весы, производится взвешивания порожнего рольганга с переменными интервалами (например, 1 с, 0,5 с, 0,3 с). (Весоизмерительная техника фирмы Siemens позволяет фильтровать и усреднять входной сигнал, а для ограничения колебаний применены специальные шарниры и датчики с эластомерами).

Если результаты взвешивания не различаются (разница не превышает величины одной - двух дискрет квантования), то вырабатывается сигнал: "Весы успокоены".

Вес порожнего рольганга, определенный в предыдущем взвешивании, и вес порожнего рольганга, определенный в текущем взвешивании, не должны отличаться ("Нуль в пределах нормы") больше чем на 3 Кг. (Величина может быть подкорректирована в процессе эксплуатации).

Если определили, что нуль в пределах нормы, т.е. имеется допустимое (не более 3-х Кг и положительное /со знаком плюс/ изменение веса порожнего рольганга), то считаем, что это изменение веса порожнего рольганга обусловлено тем, что с последней взвешенной заготовки отпали куски окалины. Далее уменьшаем величину найденного веса этой последней заготовки на величину этого изменения, такая процедура позволяет уточнить вес последней взвешенной заготовки, что, по сути, равносильно повышению точности измерения веса.

Если определили, что нуль не в пределах нормы, то оператору на экран выдается соответствующее предупреждающее сообщение: "Недопустимое изменение веса порожнего рольганга" с указанием знака и конкретной величины изменения веса, а также возможной причины такого изменения

- отпадание грязи (если знак минус),

- появление на рольганге постороннего предмета (если знак плюс).

Далее проверяем, в допустимых ли пределах находится вес порожнего рольганга. Вес порожнего рольганга известен (рассчитывается теоретически по окончанию проектирования и может быть определен взвешиванием порожнего рольганга при наладке весов). Если вес порожнего рольганга не в допустимых пределах, то оператору должны быть выданы соответствующие предупреждающие сообщения:

А) "Вес порожнего рольганга больше нормы!" с указанием величины превышения нормы и указанием возможных причин превышения

- накопилось много окалины и грязи (необходимо почистить механооборудование),

- появление на рольганге посторонних предметов (ситуация может привести к аварии!)

- механическое придавливание одного или нескольких тензодатчиков (неисправность в узлах встройки тензодатчиков),

- один из двух сигналов: "Предыдущая заготовка покинула рольганг-весы" или "Текущая заготовка не наехала на рольганг-весы" не соответствует реальной ситуации (сбой в системе управления приводами),

- неисправность в системе весоизмерения (тензодатчики, кабельные трассы, весоизмерительный модуль с указанием их адресов на принципиальных схемах).

Или Б) "Вес порожнего рольганга меньше нормы!" с указанием величины уменьшения нормы и указанием возможных причин уменьшения

- неисправность в системе весоизмерения (тензодатчики, кабельные трассы, весоизмерительный модуль с указанием их адресов),

- на один или несколько тензодатчиков из-за механической неисправности действует растягивающая сила,

- появление механической неисправности в конструкции рольганга.

Если вес порожнего рольганга - в допустимых пределах, то величина этого веса запоминается и учитывается как вес тары при ближайшем взвешивании.

Взвешивание заготовки производится при наличии сигналов "Заготовка остановлена на рольганге" и "Весы успокоены". Первый сигнал берется из системы управления приводами, второй сигнал вырабатывается так, как описано выше, но только не на порожнем рольганге, а на рольганге с остановленной на нем заготовкой.

Из полученного веса брутто вычитается величина веса порожнего рольганга и получившаяся разница определяется как вес заготовки.

Полученная величина веса заготовки проверяется на нахождение ее в допустимых пределах. Эти пределы также известны и могут быть определены, например, по формулам расчета теоретического веса. Если вес заготовки меньше нормы, то оператору выдается предупреждение: "Вес заготовки меньше нормы!" с указанием величины уменьшения нормы и указанием возможных причин уменьшения

- неверно задан минимальный вес,

- заготовка незаданного сортамента или брак,

- неисправность в системе весоизмерения (тензодатчики, кабельные трассы, модуль Siwarex U с указанием адресов на принципиальных схемах),

- на один или несколько тензодатчиков из-за механической неисправности действует растягивающая сила,

- появление механической неисправности в конструкции рольганга.

Если вес больше нормы, то оператору выдается предупреждение "Вес-заготовки больше нормы!" с указанием величины превышения нормы и указанием возможных причин превышения

- неверно задан максимальный вес,

- заготовка незаданного сортамента или брак,

- появление на рольганге посторонних предметов,

- механическое придавливание одного или нескольких тензодатчиков,

- неисправность в системе весоизмерения (тензодатчики, кабельные трассы, модуль Siwarex U с указанием адресов на принципиальных схемах),

- одновременное наличие на рольганге двух заготовок.

Если вес заготовки в норме, то величина этого веса запоминается. Если при последующем взвешивании порожнего рольганга будет обнаружено, что произошло отпадение окалины, то эта запомненная величина уменьшается на величину веса окалины, и откорректированная величина веса выдается оператору на экран, и используется в системе АСУ верхнего уровня (управления производством).

Вышеописанные процедуры измерения веса выглядят сложными. Однако это только кажущаяся громоздкость. Если система весоизмерения работает без отказов и заметных сбоев (а это, естественно, ее основное состояние), то никаких предупреждений не вырабатывается и не выдается. И вся описанная последовательность действий совершенно не мешает работе и не снижает производительность на том участке, где производится измерение веса. Важно отметить, что организация этих действий не требует и дополнительной аппаратуры для ее реализации. (Используется только необходимое основное оборудование, в состав которого в обязательном порядке входит программируемый логический контроллер и персональный компьютер). Происходит (при необходимости) только автоматическая корректировка веса порожнего рольганга и веса заготовки.

Но зато, в случае возникновения отказа или заметного сбоя эта ситуация практически сразу будет обнаружена, и об этом сразу будет проинформирован обслуживающий персонал. Это позволит избежать ситуации, при которой вес "N"-ого количества заготовок может быть определен неверно, и вся эта неверная информация уйдет на обработку и анализ в систему верхнего уровня. Понятно, что ошибка, обнаруженная поздно, успеет нанести больший ущерб, чем ошибка, обнаруженная в момент ее возникновения.

Кроме обнаружения ошибки (отказа или сбоя) обслуживающему персоналу сообщают также и возможные причины, которые могли привести к возникновению обнаруженной ошибки. Более того, при разработке системы весоизмерения можно (через дополнительные меню и всплывающие окна на экране дисплея) дать обслуживающему персоналу дополнительную информацию о том, как действовать в той или иной ситуации. Эта информация, несмотря на ее очевидность (для разработчика), имеют для обслуживающего персонала высокую ценность, т.к. конкретизируют причины возникновения ошибки и в какой-то мере предписывают порядок поиска и локализации неисправности. (Очевидно, что сигнал "Вес заготовки больше нормы" с расшифровкой причин его появления дает существенно больше информации, чем, например, сигнал "Сбой в системе весоизмерения". Ситуация, когда имеется отказ или идут сбои, и при этом никакой информации не выдается, вообще очень мрачная, поскольку только через какое-то время и по каким-то косвенным признакам можно будет сделать вывод о том, что "что-то где-то не работает").

Ускорение процесса поиска и локализации неисправности приводит к уменьшению вынужденных простоев, что, по сути, равнозначно повышению производительности на данном участке технологической линии.

Предлагаемый способ измерения веса проката позволяет обеспечить малую погрешность измерения веса заготовки (не более 0,1%), высокую достоверность результатов измерения, надежность работы системы весоизмерения, малое время восстановления при возникновении неисправности. Причем вышеупомянутые преимущества обеспечиваются серийными известными средствами (например, весоизмерительной системой SIWAREX фирмы Simens) даже при весьма высоком темпе движения заготовок по рольгангу, когда на процесс взвешивания отводится всего несколько секунд.

Изобретение относится к весоизмерительной технике и может быть использовано для измерения веса проката при его транспортировке по технологической линии. Способ включает в себя определение суммарного веса всей конструкции и расположенного на ней проката. Во время остановки проката на конструкции фиксируют выходной сигнал, пропорциональный суммарному весу, затем прокат удаляют и измеряют вес порожней конструкции, а вес проката определяют, находя разность между суммарным весом и весом порожней конструкции. При этом задают минимальную и максимальную величину веса порожней конструкции, задают минимальную и максимальную величину веса проката, задают максимальную величину изменения веса порожней конструкции между двумя соседними измерениями. После чего сравнивают при каждом взвешивании текущий вес порожней конструкции с заданными пределами, также сравнивают текущий вес проката с заданными пределами и текущую величину изменения веса порожней конструкции с заданным максимумом. В случае выхода соответствующей текущей величины за границы заданных пределов формируют и выдают соответствующие диагностические и предупредительные сигналы. Технический результат заключается в повышении точности измерений, а также повышении надежности работы.

Способ измерения веса проката, при котором определяют суммарный вес всей конструкции и расположенного на ней проката, при этом во время остановки проката на конструкции фиксируют выходной сигнал, пропорциональный суммарному весу, затем прокат удаляют и измеряют вес порожней конструкции, а вес проката определяют, находя разность между суммарным весом и весом порожней конструкции, отличающийся тем, что задают минимальную и максимальную величину веса порожней конструкции, задают минимальную и максимальную величину веса проката, задают максимальную величину изменения веса порожней конструкции между двумя соседними измерениями и сравнивают при каждом взвешивании текущий вес порожней конструкции с заданными пределами, также сравнивают текущий вес проката с заданными пределами и текущую величину изменения веса порожней конструкции с заданным максимумом, а в случае выхода соответствующей текущей величины за границы заданных пределов формируют и выдают соответствующие диагностические и предупредительные сигналы.