[发明专利]钢水液位自动控制装置及其方法

说明书

技术领域

本发明属于工业自动控制技术领域，特别是涉及钢水液位自动控制装置及其方法。

背景技术

在现代化冶金行业的生产中，对钢水液位的控制一直是一个非常复杂的问题。由于生产环境比较特殊，钢水温度很高，一般的测量方法和工具很难满足测量要求，而对钢水液位的控制水平又直接影响冶金行业的生产工艺水平。因此如何准确、有效的控制好钢水液位就显得尤为重要。

在实际生产中，生产环境复杂多变，钢水液位控制精度很难把握。目前比较常见的测量方法是，在人工观测的基础上加上电极限位来进行钢水位置的控制调节。但是这种方法危险系数较大，测量精度不够准确，不能很好的满足生产工艺的要求，还会造成生产质量问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钢水液位自动控制装置及其方法，实现了控制精度高，安全可靠，能够实现实时精确控制钢水包内钢水的液位。

本发明的装置包括：摄像头、图像处理计算控制器、PLC控制器和Festo定位控制器；摄像头和图像处理计算控制器相连，PLC控制器通过以太网和DP总线分别与计算控制器和Festo定位控制器相连；

所述摄像头设置在钢水包的上方，实时拍摄钢水包内钢水的液位位置，并将所拍摄的图片实时传送给图像处理计算控制器；

所述图像处理计算控制器对图片进行计算处理，得到当前钢水包内钢水的液位水平位置并将其传送给PLC控制器；

所述PLC控制器将钢水包内当前液位值和设定的标准值进行比较，通过PID调节使当前值趋向于设定值，调节后的钢水液位值传送给Festo定位控制器；

所述Festo定位控制器根据接收到的钢水液位值控制钢水包内钢水的液位。

本发明的方法包括如下步骤：

由摄像头实时拍摄钢水包内钢水的液位位置，并将所拍摄的图片实时传送给图像处理计算控制器；

经过图像处理计算控制器对图片的计算处理，得到当前钢水包内钢水的液位水平位置数据并将其传送给PLC控制器；

由PLC控制器对当前的液位值和设定的标准值进行比较，通过PID调节使当前液位值趋向于设定值，调节后的钢水液位值传送给Festo定位控制器；

Festo定位控制器根据收到的钢水液位值控制钢水包内钢水的液位。

本发明在钢水液位自动控制中，通过摄像头1实时采集钢水包3内钢水的图片，由图像处理计算控制器2进行处理，得到当前钢水包内准确的液位水平数据；PLC控制器进行液位水平数据处理和PID调节，通过和理论设定值进行比较，得到一个合理的调节值，Festo定位控制器通过控制塞杆6的开度来调节钢水包3的液位；控制精度非常高，安全可靠，完全满足非晶带材的生产要求，达到工艺要求的标准。

采用本发明的方法实现钢水包液位自动控制，控制精度能够达到20μm，既安全稳定又可进行实时控制测量，完全适应冶金工业生产对钢水液位的严格工艺要求。

附图说明

图1是钢水液位自动控制装置的结构示意图。其中，摄像头1、图像处理计算控制器2、钢水包3、中间包4、气缸5、塞杆6。

具体实施方式

图1是在非晶带材生产中实现钢水液位自动控制的一个实施例。具体包括摄像头1、图像处理计算控制器2、PLC控制器和Festo定位控制器。

在钢水包3附近的固定位置安装摄像头1，实时拍摄钢水包3内钢水的液位，并将所拍摄的图片实时传送给图像处理计算控制器2中。

图像处理计算控制器2对图片通过计算处理，得到当前钢水包3内钢水的液位水平位置并将其传送给PLC控制器。

PLC控制器得到当前钢水包3内钢水的液位数据后，将当前值和标准值进行比较，然后通过PID调节使当前值更加趋向于设定值，经PLC控制器调节后的钢水液位值传送给Festo定位控制器。PLC控制器可采用西门子公司的S7-400型大型可编程控制器。

Festo定位控制器接收到PLC控制器的数据后，通过气缸5控制位于中间包4内的塞杆6开度，控制钢水包3内钢水的液位，即是否需要向钢水包3内补充钢水。

Festo定位控制器和PLC控制器之间通过PROFIBUS-DP(Process Field Bus，现场总线)协议进行通讯。PLC控制器和图像处理算控制器之间通过串口协议进行通讯。

以上通过实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。