一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置及跟蹤方法

2023-05-29 12:07:56

一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置及跟蹤方法
【專利摘要】本發明公開了一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，包括機架、跟蹤區域、設於跟蹤區域的零電流採樣區間和張力調節區間、熱金屬探測器、變頻器、人機接口區域網、高性能控制器、人機接口伺服器和本地控制面板，高性能控制器中設有軋件位置跟蹤控制模塊。一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤方法，包括如下步驟：一、啟動軋件位置跟蹤控制模塊；二、計算軋件在跟蹤區域的位置並與張力調節區間和零電流採樣區間位置值相比較；三、軋件位置跟蹤控制模塊根據級聯信號和咬鋼電流變化信號結束當前跟蹤區域的跟蹤程序。本發明具有軋件跟蹤精度高、人工幹預少、熱軋型材產量高、事故率低和人工成本低的特點，可以廣泛應用於型材熱軋自動化控制【技術領域】。
【專利說明】一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置及跟蹤方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及型材熱軋自動化控制【技術領域】，特別是涉及一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置及跟蹤方法。
【背景技術】
[0002]熱軋是現代化鋼廠型材生產鏈中的一個必要工序，在熱軋生產過程中，精軋區的軋制對型材的形成成品有重要的影響，在現代化的連續軋制方式中，為了最大限度地保證軋件成品尺寸精度，需要使連軋機架間產生的張力達到工藝設定要求值，該數值通常為零或較小的數值。目前，國內外主要採用以下4種方法來實現機架間的張力控制:(1)機械套環法；(2)機架間力直接檢測法；(3)檢測轉輥法；(4)軋制負荷電流記憶法(又稱轉矩法)。目前，作為大型型材連續軋制工藝常用的張力控制方式，軋制負荷電流記憶法被認為是最為合理的控制方式，由此被國內外型材生產線廣泛採用。
[0003]軋制負荷電流記憶法的基本原理是不直接測量軋件張力，而是通過讀取軋機每個機架工作電機的電流值，根據電流的變化確定軋件軋制過程中的實時張力，再根據張力變化，控制調節精軋機機架速度，這樣，通過改變已軋過軋件的機架的速度，改變機架張力值以實現機架間最小張力的控制。
[0004]在軋制負荷電流記憶法實現最小張力控制的過程中，首先要對軋件的位置進行準確跟蹤，根據軋件在進入每個機架後的不同位置，確定零張力電流採樣區間和張力調節區間，在採樣之後，對已經軋過軋件的機架速度進行調節，實現最小張力控制。以圖1所示現有的軋制負荷電流記憶法的軋制現場結構圖為例，圖示是某連續軋制的10機架連續軋機，選取三個連續機架第N機架2，第N+1機架2，第N+2機架2。
[0005]從圖1中可以看出，零張力電流採樣區間和張力調節區間為彼此獨立的兩個區域，對機架2張力的調節過程是在軋件進入第N+1機架2後才對第N機架2進行速度調節，消除第N機架2和第N+1機架2之間的張力差，即進入第N+1機架2後，則軋件15先進入張力調節區間，先對I?N號機架2的速度調整，保證I?N號機架2之間電流達到工藝設定數值後，再進入零電流採樣區間對第N+1機架2電流進行採樣，到軋件進入第N+2機架2後，會導致第N+1機架2電流變化，這時再對I?N+1號機架2速度進行調整。使第N+1機架2電流值達到工藝設定電流值，這就是先進行張力調節再進行電流採樣的過程，特殊的，對第I機架2，由於前面沒有機架2，所以在第I機架2和第2機架2之間無張力調節區間，對於第10機架2，由於後面沒有機架2，所以無零電流採樣區間。從這一過程可以看出，零張力電流採樣的過程必須在咬鋼速降過程恢復後開始，在採樣過程結束後才允許對前機架2進行張力調節，在軋件15到達下一機架2前，當前機架2的張力調節過程必需結束，否則會造成機架2軋制速度的波動。
[0006]目前，傳統的對軋件15頭部的位置跟蹤方法通過在機架2間安裝熱金屬探測器4(HMD，Hot Metal Detector)來進行，以第一工作機架2為起點計算軋件15頭部在機架2內的絕對位置，根據每個機架2之間軋件15的速度變化以及熱金屬探測器4的位置來劃分零電流採樣區間和張力調節區間。
[0007]如圖2所示，現有的軋件位置跟蹤流程為:確定精軋機(圖中未示出)上各個熱金屬探測器4的位置，以第一個機架2位置為軋件跟蹤起始點，在軋件15的軋件頭部15.1和軋件尾部15.2分別到達各個熱金屬探測器4時，按照熱金屬探測器4距離第一機架2的位置進行累加。圖3給出了累加之後將軋件頭部15.1相對於第一機架2的絕對位置分別與已設定好的張力調節區間或零電流採樣區間的位置值進行比較的工作流程，以何時確定對機架2張力調節或對電流進行採樣。由於型材熱軋的精軋機是一個集機械、電氣、氣動和液壓為一體的複雜系統，並且在衝擊震動，高溫，水和氧化鐵皮等惡劣環境下工作。因此，熱金屬探測器4的檢測易受幹擾，很容易造成跟蹤信號的誤判斷，使得跟蹤信號錯誤，導致整個軋件15的數據計算都失效，從而無法保證軋件15的跟蹤精度，並影響到張力調節系統正常工作。此時只能終止張力調節，改由操作工手動調整以保證軋制進行，這樣必然會影響型材成品尺寸和成材率。

【發明內容】

[0008]本發明的目的是為了克服上述【背景技術】的不足，提供一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置及跟蹤方法，使其具有軋件跟蹤精度高、人工幹預少、熱軋型材產量高、經濟效益好、事故率低和人工成本低的特點。
[0009]本發明提供的一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，包括沿軋件運動方向依次設置並位於精軋區內的多個機架，相鄰機架之間設有跟蹤區域，第一機架和第二機架之間的第一跟蹤區域內以及最後機架後的最後跟蹤區域分別設有零電流採樣區間和張力調節區間，其餘跟蹤區域內沿軋件運行方向依次設置有張力調節區間和零電流採樣區間，在精軋區入口處設有熱金屬探測器，每個機架匹配有變頻器，還包括通過人機接口區域網相連通的高性能控制器、人機接口伺服器和本地控制面板，所述高性能控制器中設有軋件位置跟蹤控制模塊，當軋件沿運動方向進入第一機架時，所述軋件位置跟蹤控制模塊由探測到軋件的熱金屬探測器和與第一機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號啟動，當軋件進入第一跟蹤區域後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件在第一跟蹤區域的位置，並將軋件的實際位置值與第一跟蹤區域的第一零電流採樣區間位置值相比較，當軋件到達第一跟蹤區域尾端時，所述軋件位置跟蹤控制模塊向下一跟蹤區域發送級聯輸出信號以開啟下一跟蹤區域的跟蹤程序，隨後根據與第二機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號結束第一跟蹤區域的跟蹤程序、並作為下一跟蹤區域跟蹤程序的起始點；當軋件沿運動方向由前一跟蹤區域進入當前跟蹤區域時，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據前一跟蹤區域發出的級聯輸入信號和與當前跟蹤區域輸入端機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件在當前跟蹤區域的位置計算，並將軋件的實際位置值分別與當前跟蹤區域的當前張力調節區間和當前零電流採樣區間位置值相比較，當軋件到達當前跟蹤區域尾端時，所述軋件位置跟蹤控制模塊向後一跟蹤區域發送級聯輸出信號以開啟後一跟蹤區域的跟蹤程序，隨後根據與當前跟蹤區域輸出端機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號結束當前跟蹤區域的跟蹤程序、並作為後一跟蹤區域跟蹤程序的起始點；當軋件沿運動方向進入最後跟蹤區域時，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據最後機架之前的跟蹤區域發出的級聯輸入信號和與最後機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件在最後跟蹤區域的位置計算，並將軋件的實際位置值與最後跟蹤區域的最後張力調節區間位置值相比較。
[0010]在上述技術方案中，還包括用於編程的工作站，所述工作站通過工程控制區域網與內置於高性能控制器中的軋件位置跟蹤控制模塊相連通。
[0011]在上述技術方案中，所述高性能控制器有兩個，兩個高性能控制器之間通過工程控制區域網相連通。
[0012]在上述技術方案中，還包括用於查詢生產數據的過程數據查詢裝置，所述過程數據查詢裝置通過記錄器網絡與高性能控制器相連通。
[0013]在上述技術方案中，所述高性能控制器通過二級區域網與用於廠報、生產計劃和排表的工廠管理二級系統相連。
[0014]在上述技術方案中，所述軋件的實際位置值分別包括軋件頭部和軋件尾部各自在跟蹤區域內的實際位置值。
[0015]本發明提供的一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤方法，包括如下步驟:一、軋件沿運動方向進入精軋區，所述熱金屬探測器探測軋件，軋件進入第一機架時與第一機架相匹配的變頻器發送咬鋼電流變化信號，所述熱金屬探測器和咬鋼電流變化信號啟動軋件位置跟蹤控制模塊；二、軋件進入第一跟蹤區域，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件在第一跟蹤區域的位置，並將軋件的實際位置值與第一跟蹤區域的第一零電流採樣區間位置值相比較；三、軋件到達第一跟蹤區域尾端，結束軋件在第一跟蹤區域內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向下一跟蹤區域發送級聯輸出信號以開啟下一跟蹤區域的跟蹤程序，隨後根據與第二機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號結束第一跟蹤區域的跟蹤程序、並作為下一跟蹤區域跟蹤程序的起始點；四、軋件沿運動方向由前一跟蹤區域進入當前跟蹤區域，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據前一跟蹤區域發出的級聯輸入信號和與當前跟蹤區域輸入端機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件在當前跟蹤區域的位置計算，並將軋件的實際位置值分別與當前跟蹤區域的當前張力調節區間和當前零電流採樣區間位置值相比較；五、軋件到達當前跟蹤區域尾端，結束軋件在當前跟蹤區域內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向後一跟蹤區域發送級聯輸出信號以開啟後一跟蹤區域的跟蹤程序，隨後根據與當前跟蹤區域輸出端機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號結束當前跟蹤區域的跟蹤程序、並作為後一跟蹤區域跟蹤程序的起始點；六、軋件沿運動方向進入最後跟蹤區域，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據最後機架之前的跟蹤區域發出的級聯輸入信號和與最後機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件在最後跟蹤區域的位置計算，並將軋件的實際位置值與最後跟蹤區域的最後張力調節區間位置值相比較；七、軋件到達最後跟蹤區域尾端，結束軋件在精軋區的跟蹤程序。
[0016]在上述技術方案中，所述軋件的實際位置值分別包括軋件頭部和軋件尾部各自在跟蹤區域內的實際位置值，其中，在步驟二中，當軋件頭部進入第一跟蹤區域，所述軋件位置跟蹤控制模塊先計算軋件頭部在第一跟蹤區域的位置，並將軋件頭部的實際位置值與第一跟蹤區域的第一零電流採樣區間位置值相比較；在步驟三中，軋件頭部到達第一跟蹤區域尾端，結束軋件頭部在第一跟蹤區域內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向下一跟蹤區域發送級聯輸出信號以開啟下一跟蹤區域對軋件頭部的跟蹤程序，隨後根據與第二機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號結束軋件頭部在第一跟蹤區域的跟蹤程序、並作為軋件頭部在下一跟蹤區域跟蹤程序的起始點；在步驟四中，軋件頭部沿運動方向由前一跟蹤區域進入當前跟蹤區域，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據前一跟蹤區域發出的級聯輸入信號和與當前跟蹤區域輸入端機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件頭部在當前跟蹤區域的位置計算，並將軋件頭部的實際位置值分別與當前跟蹤區域的當前張力調節區間和當前零電流採樣區間位置值相比較；在步驟五中，軋件頭部到達當前跟蹤區域尾端，結束軋件頭部在當前跟蹤區域內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向後一跟蹤區域發送級聯輸出信號以開啟後一跟蹤區域對軋件頭部的跟蹤程序，隨後根據與當前跟蹤區域輸出端機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號結束軋件頭部在當前跟蹤區域的跟蹤程序、並作為軋件頭部在後一跟蹤區域跟蹤程序的起始點；在步驟六中，軋件頭部沿運動方向進入最後跟蹤區域，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據最後機架之前的跟蹤區域發出的級聯輸入信號和與最後機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件頭部在最後跟蹤區域的位置計算，並將軋件頭部的實際位置值與最後跟蹤區域的最後張力調節區間位置值相比較；在步驟七中，軋件頭部到達最後跟蹤區域尾端，結束軋件頭部在精軋區的跟蹤程序。
[0017]在上述技術方案中，在步驟一之前，先啟動精軋機，接著初始化熱金屬探測器和軋件位置跟蹤控制模塊，再分別對軋件頭部和軋件尾部的位置值進行賦值，其中，軋件頭部賦值為0，軋件尾部的賦值為機架實際間距。
[0018]在上述技術方案中，在步驟三中，將與第二機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號作為軋件頭部在下一跟蹤區域跟蹤程序的起始點後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部在第一跟蹤區域的位置，當軋件尾部到達第一跟蹤區域尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部和軋件尾部在第一跟蹤區域內各自對應的實際位置值以及第一跟蹤區域內的級聯信號復位，結束軋件在第一跟蹤區域的跟蹤程序；在步驟五中，將與當前跟蹤區域輸出端機架相匹配的變頻器發送的咬鋼電流變化信號作為軋件頭部在後一跟蹤區域跟蹤程序的起始點後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部在當前跟蹤區域的位置，當軋件尾部到達當前跟蹤區域尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部和軋件尾部在當前跟蹤區域內各自對應的實際位置值以及當前跟蹤區域內的級聯信號復位，結束軋件在當前跟蹤區域的跟蹤程序；在步驟七中，結束軋件頭部在精軋區的跟蹤程序後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部在最後跟蹤區域的位置，當軋件尾部到達最後跟蹤區域尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部和軋件尾部在最後跟蹤區域內各自對應的實際位置值以及最後跟蹤區域內的級聯信號復位，結束軋件在精軋區的跟蹤程序。
[0019]本發明所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置及跟蹤方法，具有以下有益效果:在本發明型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置中，所述相鄰機架2之間的間距為5m，所述張力調節區間與跟蹤區域3輸入端的機架2的距離在0.5?2m之間，所述零電流採樣區間與跟蹤區域3輸入端的機架2的距離在3?4.5m之間，此即為張力調節區間與零電流採樣區間的位置值。由於張力調節區間和零電流採樣區間的位置不是通過相對於入口第一工作機架的絕對位置確定，而是按每個工作機架劃分區域的相對位置確定，在按機架劃分跟蹤區域的基礎上，利用每個跟蹤區域自定義的跟蹤窗口保護功能(即定義跟蹤信號的有效範圍，在該範圍內跟蹤信號有效，否則信號無效，比如軋件實際在2和3號機架之間，這時由於某種外界幹擾使5號機架產生電流變化的咬鋼信號，則該算法忽略這個幹擾信號，保證軋件的跟蹤信號仍在2和3號機架之間正常計算)，實現在因外部幹擾導致咬鋼信號和熱金屬檢測單元信號失效的情況下，仍保持跟蹤信號連續的功能，實現軋制過程中張力連續調節，提高了軋件的位置跟蹤精度，減少了人工幹預的次數。
[0020]在當前跟蹤區域跟蹤信號誤檢測時，可以自動根據前一跟蹤區信號和機架速度自動進行本區域的軋件位置連續跟蹤，在下一跟蹤區域跟蹤信號正常後對軋件跟蹤誤差進行自動校正。
[0021]同時，通過級聯輸入信號和級聯輸出信號建立起軋件在精軋區中的前後邏輯連鎖關係，即上一跟蹤區域沒有發送級聯跟蹤信號，下一跟蹤區域不會僅根據咬鋼電流變化信號建立本跟蹤區域的跟蹤，並可以判斷出本跟蹤區域內的軋件狀態(軋件共有5種狀態，1、本跟蹤區域沒有軋件；2、軋件頭部在本跟蹤區域；3、軋件中部在本跟蹤區域；4、軋件尾部在本跟蹤區域；5、前一軋件尾部和後一軋件頭部同時在本跟蹤區域)，當精軋區內同時有2個或2個以上軋件時，可以通過該信號分別跟蹤到每個單獨軋件在機架內的位置，這是傳統軋件跟蹤方式無法實現的。
[0022]本發明可操作性強，不僅能夠大大提高型材熱軋精軋區軋件跟蹤精度，同時可以降低因張力調節失效而造成的廢鋼或者設備損壞事故，降低了人工成本和安全事故發生率，提高了熱軋型材產量，增加了型材熱軋廠經濟效益。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現有技術的軋制負荷電流記憶法的軋制現場結構圖；
[0024]圖2為現有技術的軋件實際位置跟蹤流程圖；
[0025]圖3為現有技術的將軋件頭部分別與張力調節區間和零電流採樣區間位置設定值比較的工作流程圖；
[0026]圖4為本發明型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置中自動化網絡配置結構圖；
[0027]圖5為本發明型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置的軋制現場結構圖；
[0028]圖6為本發明型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤方法的軋件實際位置跟蹤流程圖；
[0029]圖7為本發明型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤方法的將軋件頭部分別與張力調節區間和零電流採樣區間位置設定值比較的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發明的限制。
[0031]圖1至圖3中現有的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置及跟蹤方法在【背景技術】中已有描述，在此不再贅述。
[0032]參見圖4至圖5，本發明型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，包括精軋區1、機架2、跟蹤區域3、熱金屬探測器4、變頻器5、人機接口區域網6、高性能控制器7、人機接口伺服器
8、本地控制面板9、工作站10、過程數據查詢裝置11、記錄器網絡12、二級區域網13和工程控制區域網14。
[0033]所述機架2有多個，沿軋件15運動方向依次設置並位於精軋區I內。相鄰機架2之間設有跟蹤區域3，第一機架2.1和第二機架2.2之間的第一跟蹤區域3.1內以及最後機架2.3後的最後跟蹤區域3.5分別設有零電流採樣區間和張力調節區間，其餘跟蹤區域3內沿軋件15運行方向依次設置有張力調節區間和零電流採樣區間。在精軋區I入口處設有熱金屬探測器4，每個機架2匹配有變頻器5，還包括通過人機接口區域網6相連通的高性能控制器7、人機接口伺服器8和本地控制面板9。
[0034]所述高性能控制器7中設有軋件位置跟蹤控制模塊，當軋件頭部15.1沿運動方向進入第一機架2.1時，所述軋件位置跟蹤控制模塊由探測到軋件15的熱金屬探測器4和與第一機架2.1相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號啟動，當軋件15進入第一跟蹤區域3.1後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件頭部15.1在第一跟蹤區域3.1的位置，並將軋件頭部15.1的實際位置值與第一跟蹤區域3.1的第一零電流採樣區間3.1.1位置值相比較，在本實施例中，所述相鄰機架2之間的間距為5m，所述張力調節區間距離跟蹤區域3輸入端的機架2的距離在0.5?2m之間，所述零電流採樣區間距離跟蹤區域3輸入端的機架2的距離在3?4.5m之間，此即為張力調節區間與零電流採樣區間的位置值。當軋件頭部15.1到達第一跟蹤區域3.1尾端時，所述軋件位置跟蹤控制模塊向下一跟蹤區域3發送級聯輸出信號以開啟下一跟蹤區域3的跟蹤程序，隨後根據與第二機架2.2相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號結束第一跟蹤區域3.1的跟蹤程序、並作為下一跟蹤區域3跟蹤程序的起始點，接著所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部15.2在第一跟蹤區域3.1的位置，當軋件尾部15.2到達第一跟蹤區域3.1尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部15.1和軋件尾部15.2在第一跟蹤區域3.1內各自對應的實際位置值以及第一跟蹤區域3.1內的級聯信號復位，結束軋件15在第一跟蹤區域3.1的跟蹤程序。當軋件頭部15.1沿運動方向由前一跟蹤區域3.2進入當前跟蹤區域3.3時，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據前一跟蹤區域3.2發出的級聯輸入信號和與當前跟蹤區域3.3輸入端機架2相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件頭部15.1在當前跟蹤區域3.3的位置計算，並將軋件頭部15.1的實際位置值分別與當前跟蹤區域3.3的當前張力調節區間3.3.1和當前零電流採樣區間3.3.2位置值相比較，當軋件頭部15.1到達當前跟蹤區域3.3尾端時，所述軋件位置跟蹤控制模塊向後一跟蹤區域3.4發送級聯輸出信號以開啟後一跟蹤區域3.4的跟蹤程序，隨後根據與當前跟蹤區域3.3輸出端機架2相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號結束當前跟蹤區域3.3的跟蹤程序、並作為後一跟蹤區域3.4跟蹤程序的起始點，接著，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部15.2在當前跟蹤區域3.3的位置，當軋件尾部15.2到達當前跟蹤區域3.3尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部15.1和軋件尾部15.2在當前跟蹤區域3.3內各自對應的實際位置值以及當前跟蹤區域3.3內的級聯信號復位，結束軋件15在當前跟蹤區域3.3的跟蹤程序。當軋件頭部15.1沿運動方向進入最後跟蹤區域3.5時，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據最後機架2.3之前的跟蹤區域3發出的級聯輸入信號和與最後機架2.3相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件頭部15.1在最後跟蹤區域3.5的位置計算，並將軋件頭部15.1的實際位置值與最後跟蹤區域3.5的最後張力調節區間3.5.1位置值相比較。
[0035]所述工作站10用於編程，所述工作站10通過工程控制區域網14與內置於高性能控制器7中的軋件位置跟蹤控制模塊相連通。所述高性能控制器7有兩個，兩個高性能控制器7之間通過工程控制區域網14相連通。還包括用於查詢生產數據的過程數據查詢裝置11，所述過程數據查詢裝置11通過記錄器網絡12與高性能控制器7相連通。所述高性能控制器7通過二級區域網13與用於廠報、生產計劃和排表的工廠管理二級系統(圖中未示出)相連。
[0036]所述型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置採用C0NVERTEAM公司的高性能控制器7 (HPC, high-performance controller),高性能控制器 7 是一個基於標準 VME (VersaModule Eurocard)總線標準的計算機的多任務實時處理器,響應速度快、處理能力強。其CPU(中央處理單兀)的最聞主頻可達1.8GHz,程序掃描時間只需Ims,能很好的滿足精軋機控制的多進程、快速響應的要求。
[0037]軋件位置跟蹤控制模塊的編程工具是C0NVERTEAM公司開發的基於HPC的編程軟體P80i，該軟體主要特點如下:
[0038]1、程序結構遵循 IEC (International Electrotechnical Commission,國際電工委員會)標準；
[0039]2、功能塊(Function Block)編程方式；
[0040]3、變量編址和命名容易；
[0041]4、強大的離線仿真功能；
[0042]5、在線監控功能。
[0043]每個高性能控制器7包括若干功能控制塊(Resource)以實現不同功能，軋件位置跟蹤控制模塊是高性能控制器7的一個功能控制塊，型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置共包括 2 臺高性能控制器 7 (HPC, high-performance controller)、I 臺工作站 10 (WorkStation)、2 臺人機接口伺服器 8(HMI Server, Human Machine Interface Server)>7 臺本地控制面板9 (Local Panel,因圖中位置有限,只畫了第一臺和第七臺本地控制面板)、1臺過程數據查詢裝置11(PDA,Process Data Aqusition),所述高性能控制器7、工作站10、人機接口伺服器8、本地控制面板9和過程數據查詢裝置11通過4級網絡通信，4級網絡分別為人機接口區域網6 (HMI_LAN)、工程控制區域網14 (ENG_LAN)、二級區域網13 (LEVEL2_LAN)、記錄器網絡 12 (IBA_LAN)。
[0044]參見圖6至圖7，本發明型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤方法，包括如下步驟:
[0045]一、啟動精軋機(圖中未示出)，初始化熱金屬探測器4和軋件位置跟蹤控制模塊，分別對軋件頭部15.1和軋件尾部15.2的位置值進行賦值，其中，軋件頭部15.1賦值為0，軋件尾部15.2的賦值為機架2實際間距。
[0046]二、軋件15沿運動方向進入精軋區I，所述熱金屬探測器4探測軋件15，軋件頭部15.1進入第一機架2.1時與第一機架2.1相匹配的變頻器5發送咬鋼電流變化信號，所述熱金屬探測器4和咬鋼電流變化信號啟動軋件位置跟蹤控制模塊。
[0047]三、當軋件頭部15.1進入第一跟蹤區域3.1，所述軋件位置跟蹤控制模塊先計算軋件頭部15.1在第一跟蹤區域3.1的位置，並將軋件頭部15.1的實際位置值與第一跟蹤區域3.1的第一零電流採樣區間3.1.1位置值相比較。
[0048]四、軋件頭部15.1到達第一跟蹤區域3.1尾端，結束軋件頭部15.1在第一跟蹤區域3.1內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向下一跟蹤區域3發送級聯輸出信號以開啟下一跟蹤區域3對軋件頭部15.1的跟蹤程序，隨後根據與第二機架2.2相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號結束軋件頭部15.1在第一跟蹤區域3.1的跟蹤程序、並作為軋件頭部15.1在下一跟蹤區域3跟蹤程序的起始點，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部15.2在第一跟蹤區域3.1的位置，當軋件尾部15.2到達第一跟蹤區域3.1尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部15.1和軋件尾部15.2在第一跟蹤區域3.1內各自對應的實際位置值以及第一跟蹤區域3.1內的級聯信號復位，結束軋件15在第一跟蹤區域3.1的跟蹤程序。
[0049]五、軋件頭部15.1沿運動方向由前一跟蹤區域3.2進入當前跟蹤區域3.3，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據前一跟蹤區域3.2發出的級聯輸入信號和與當前跟蹤區域3.3輸入端機架2相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件頭部15.1在當前跟蹤區域3.3的位置計算，並將軋件頭部15.1的實際位置值分別與當前跟蹤區域3.3的當前張力調節區間3.3.1和當前零電流採樣區間3.3.2位置值相比較。
[0050]六、軋件頭部15.1到達當前跟蹤區域3.3尾端，結束軋件頭部15.1在當前跟蹤區域3.3內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向後一跟蹤區域3.4發送級聯輸出信號以開啟後一跟蹤區域3.4對軋件頭部15.1的跟蹤程序，隨後根據與當前跟蹤區域3.3輸出端機架2相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號結束軋件頭部15.1在當前跟蹤區域
3.3的跟蹤程序、並作為軋件頭部15.1在後一跟蹤區域3.4跟蹤程序的起始點，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部15.2在當前跟蹤區域3.3的位置，當軋件尾部15.2到達當前跟蹤區域3.3尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部15.1和軋件尾部15.2在當前跟蹤區域3.3內各自對應的實際位置值以及當前跟蹤區域3.3內的級聯信號復位，結束軋件15在當前跟蹤區域3.3的跟蹤程序。
[0051]七、軋件頭部15.1沿運動方向進入最後跟蹤區域3.5，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據最後機架2.3之前的跟蹤區域3發出的級聯輸入信號和與最後機架2.3相匹配的變頻器5發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件頭部15.1在最後跟蹤區域3.5的位置計算，並將軋件頭部15.1的實際位置值與最後跟蹤區域3.5的最後張力調節區間3.5.1位置值相比較。
[0052]八、軋件頭部15.1到達最後跟蹤區域3.5尾端，結束軋件頭部15.1在精軋區I的跟蹤程序，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部15.2在最後跟蹤區域3.5的位置，當軋件尾部15.2到達最後跟蹤區域3.5尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部15.1和軋件尾部15.2在最後跟蹤區域3.5內各自對應的實際位置值以及最後跟蹤區域3.5內的級聯信號復位，結束軋件15在精軋區I的跟蹤程序。
[0053]在本發明型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置及跟蹤方法中，每個跟蹤區域3的計算均獨立進行，在前一跟蹤區域3.2的跟蹤程序完成後，發送級聯輸入信號CASC_IN到當前跟蹤區域3.3，當前跟蹤區域3.3計算完成後，發送級聯輸出信號CASC_0UT給後一跟蹤區域
3.4，啟動後一跟蹤區域3.4內的軋件15跟蹤程序。跟蹤算法中的咬鋼電流變化信號(又叫外部跟蹤結束信號)EXT_END為實際的跟蹤區域3結束信號，所述咬鋼電流變化信號EXT_END可對跟蹤區域3的級聯信號CASC_IN和CASC_0UT進行校正。通過計算，可以知道每個跟蹤區域3內的軋件頭部15.1 (HEAD_P0S信號)和軋件尾部15.2在本跟蹤區域3內的相對位置。將每個跟蹤區域3內的軋件頭部15.1和軋件尾部15.2的相對位置，與前面所有的跟蹤區域3的總長度進行累加，就能得到軋件頭部15.1和軋件尾部15.2分別相對於第一機架2.1的絕對位置。
[0054]另外，所述軋件位置跟蹤控制模塊還能通過級聯信號CASC_IN和CASC_0UT建立起軋件15在機架2中的前後邏輯連鎖關係，即前一跟蹤區域3.2沒有發送級聯信號，當前跟蹤區域3.3不會僅根據咬鋼電流變化信號建立當前跟蹤區域3.3的跟蹤，並可以判斷出當前跟蹤區域3.3的軋件15狀態(軋件15共有5種狀態，1、當前跟蹤區域3.3沒有軋件15 ；
2、軋件頭部15.1在當前跟蹤區域3.3 ;3、軋件15中部在當前跟蹤區域3.3 ;4、軋件尾部15.2在當前跟蹤區域3.3 ;5、前一軋件尾部15.2和後一軋件頭部15.1同時在當前跟蹤區域3.3)，而且，在精軋機內同時有2個或2個以上的軋件15時可以通過級聯信號分別跟蹤到每個單獨軋件15在跟蹤區域內3的位置，這是傳統軋件跟蹤方式無法實現的。
[0055]最重要的是，每個跟蹤區域3的張力調節區間和零電流採樣區間都能通過軋件位置跟蹤控制模塊獨立運作，不受其他跟蹤區域3的影響，即獨立計算軋件頭部15.1的實際位置值HEAD_P0S，並獨立地將軋件頭部15.1的實際位置值分別與當前跟蹤區域3.3的當前張力調節區間3.3.1和當前零電流採樣區間3.3.2位置值相比較。這樣即使某一跟蹤區域3因外部因素導致跟蹤失效而無法進行張力調節和電流採樣，在軋件15進入下一跟蹤區域3而使跟蹤信號恢復正常後，仍可繼續後面跟蹤區域3的張力調節和電流採樣過程，與現有技術相比，大幅度降低了人工幹預的時間，提高了生產效率，並使得軋件15的尺寸精度和成材率也大為改善。
[0056]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其等同技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
[0057]本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1.一種型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，包括沿軋件(15)運動方向依次設置並位於精軋區(I)內的多個機架(2)，相鄰機架(2)之間設有跟蹤區域(3)，第一機架(2.1)和第二機架(2.2)之間的第一跟蹤區域(3.1)內以及最後機架(2.3)後的最後跟蹤區域(3.5)分別設有零電流採樣區間和張力調節區間，其餘跟蹤區域(3)內沿軋件(15)運行方向依次設置有張力調節區間和零電流採樣區間，在精軋區(I)入口處設有熱金屬探測器(4)，每個機架(2)匹配有變頻器(5)，還包括通過人機接口區域網(6)相連通的高性能控制器(7)、人機接口伺服器(8)和本地控制面板(9)，其特徵在於:所述高性能控制器(7)中設有軋件位置跟蹤控制模塊， 當軋件(15)沿運動方向進入第一機架(2.1)時，所述軋件位置跟蹤控制模塊由探測到軋件(15)的熱金屬探測器(4)和與第一機架(2.1)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號啟動，當軋件(15)進入第一跟蹤區域(3.1)後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件(15)在第一跟蹤區域(3.1)的位置，並將軋件(15)的實際位置值與第一跟蹤區域(3.1)的第一零電流採樣區間(3.1.1)位置值相比較，當軋件(15)到達第一跟蹤區域(3.1)尾端時，所述軋件位置跟蹤控制模塊向下一跟蹤區域(3)發送級聯輸出信號以開啟下一跟蹤區域(3)的跟蹤程序，隨後根據與第二機架(2.2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號結束第一跟蹤區域(3.1)的跟蹤程序、並作為下一跟蹤區域(3)跟蹤程序的起始點； 當軋件(15)沿運動方向由前一跟蹤區域(3.2)進入當前跟蹤區域(3.3)時，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據前一跟蹤區域(3.2)發出的級聯輸入信號和與當前跟蹤區域(3.3)輸入端機架(2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件(15)在當前跟蹤區域(3.3)的位置計算，並將軋件(15)的實際位置值分別與當前跟蹤區域(3.3)的當前張力調節區間(3.3.1)和當前零電流採樣區間(3.3.2)位置值相比較，當軋件(15)到達當前跟蹤區域(3.3)尾端時，所述軋件位置跟蹤控制模塊向後一跟蹤區域(3.4)發送級聯輸出信號以開啟後一跟蹤區域(3.4)的跟蹤程序，隨後根據與當前跟蹤區域(3.3)輸出端機架(2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號結束當前跟蹤區域(3.3)的跟蹤程序、並作為後一跟蹤區域(3.4)跟蹤程序的起始點； 當軋件(15)沿運動方向進入最後跟蹤區域(3.5)時，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據最後機架(2.3)之前的跟蹤區域(3)發出的級聯輸入信號和與最後機架(2.3)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件(15)在最後跟蹤區域(3.5)的位置計算，並將軋件(15)的實際位置值與最後跟蹤區域(3.5)的最後張力調節區間(3.5.1)位置值相比較。
2.根據權利要求1所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，其特徵在於:還包括用於編程的工作站(10)，所述工作站(10)通過工程控制區域網(14)與內置於高性能控制器(7)中的軋件位置跟蹤控制模塊相連通。
3.根據權利要求2所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，其特徵在於:所述高性能控制器(7)有兩個，兩個高性能控制器(7)之間通過工程控制區域網(14)相連通。
4.根據權利要求1所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，其特徵在於:還包括用於查詢生產數據的過程數據查詢裝置(11)，所述過程數據查詢裝置(11)通過記錄器網絡(12)與高性能控制器(7)相連通。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，其特徵在於:所述高性能控制器(7)通過二級區域網(13)與用於廠報、生產計劃和排表的工廠管理二級系統相連。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置，其特徵在於:所述軋件(15)的實際位置值分別包括軋件頭部(15.1)和軋件尾部(15.2)各自在跟蹤區域(3)內的實際位置值。
7.一種利用權利要求1所述型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤裝置的跟蹤方法，其特徵在於:包括如下步驟: 一、軋件(15)沿運動方向進入精軋區(I)，所述熱金屬探測器(4)探測軋件(15)，軋件(15)進入第一機架(2.1)時與第一機架(2.1)相匹配的變頻器(5)發送咬鋼電流變化信號，所述熱金屬探測器(4)和咬鋼電流變化信號啟動軋件位置跟蹤控制模塊； 二、軋件(15)進入第一跟蹤區域(3.1)，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件(15)在第一跟蹤區域(3.1)的位置，並將軋件(15)的實際位置值與第一跟蹤區域(3.1)的第一零電流採樣區間(3.1.1)位置值相比較； 三、軋件(15)到達第一跟蹤區域(3.1)尾端，結束軋件(15)在第一跟蹤區域(3.1)內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向下一跟蹤區域(3)發送級聯輸出信號以開啟下一跟蹤區域(3)的跟蹤程序，隨後根據與第二機架(2.2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號結束第一跟蹤區域(3.1)的跟蹤程序、並作為下一跟蹤區域(3)跟蹤程序的起始點； 四、軋件(15)沿運動方向由前一跟蹤區域(3.2)進入當前跟蹤區域(3.3)，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據前一跟蹤區域(3.2)發出的級聯輸入信號和與當前跟蹤區域(3.3)輸入端機架(2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件(15)在當前跟蹤區域(3.3)的位置計算，並將軋件(15)的實際位置值分別與當前跟蹤區域(3.3)的當前張力調節區間(3.3.1)和當前零電流採樣區間(3.3.2)位置值相比較； 五、軋件(15)到達當前跟蹤區域(3.3 )尾端，結束軋件(15 )在當前跟蹤區域(3.3 )內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向後一跟蹤區域(3.4)發送級聯輸出信號以開啟後一跟蹤區域(3.4)的跟蹤程序，隨後根據與當前跟蹤區域(3.3)輸出端機架(2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號結束當前跟蹤區域(3.3)的跟蹤程序、並作為後一跟蹤區域(3.4)跟蹤程序的起始點； 六、軋件(15)沿運動方向進入最後跟蹤區域(3.5)，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據最後機架(2.3)之前的跟蹤區域(3)發出的級聯輸入信號和與最後機架(2.3)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件(15)在最後跟蹤區域(3.5)的位置計算，並將軋件(15)的實際位置值與最後跟蹤區域(3.5)的最後張力調節區間(3.5.1)位置值相比較； 七、軋件(15)到達最後跟蹤區域(3.5)尾端，結束軋件(15)在精軋區(I)的跟蹤程序。
8.根據權利要求7所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤方法，其特徵在於:所述軋件(15)的實際位置值分別包括軋件頭部(15.1)和軋件尾部(15.2)各自在跟蹤區域(3)內的實際位置值， 其中，在步驟二中，當軋件頭部(15.1)進入第一跟蹤區域(3.1)，所述軋件位置跟蹤控制模塊先計算軋件頭部(15.1)在第一跟蹤區域(3.1)的位置，並將軋件頭部(15.1)的實際位置值與第一跟蹤區域(3.1)的第一零電流採樣區間(3.1.1)位置值相比較； 在步驟三中，軋件頭部(15.1)到達第一跟蹤區域(3.1)尾端，結束軋件頭部(15.1)在第一跟蹤區域(3.1)內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向下一跟蹤區域(3)發送級聯輸出信號以開啟下一跟蹤區域(3)對軋件頭部(15.1)的跟蹤程序，隨後根據與第二機架(2.2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號結束軋件頭部(15.1)在第一跟蹤區域(3.1)的跟蹤程序、並作為軋件頭部(15.1)在下一跟蹤區域(3)跟蹤程序的起始點；在步驟四中，軋件頭部(15.1)沿運動方向由前一跟蹤區域(3.2)進入當前跟蹤區域(3.3)，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據前一跟蹤區域(3.2)發出的級聯輸入信號和與當前跟蹤區域(3.3)輸入端機架(2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件頭部(15.1)在當前跟蹤區域(3.3)的位置計算，並將軋件頭部(15.1)的實際位置值分別與當前跟蹤區域(3.3)的當前張力調節區間(3.3.1)和當前零電流採樣區間(3.3.2)位置值相比較； 在步驟五中，軋件頭部(15.1)到達當前跟蹤區域(3.3)尾端，結束軋件頭部(15.1)在當前跟蹤區域(3.3)內的位置計算，所述軋件位置跟蹤控制模塊向後一跟蹤區域(3.4)發送級聯輸出信號以開啟後一跟蹤區域(3.4)對軋件頭部(15.1)的跟蹤程序，隨後根據與當前跟蹤區域(3.3)輸出端機架(2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號結束軋件頭部(15.1)在當前跟蹤區域(3.3)的跟蹤程序、並作為軋件頭部(15.1)在後一跟蹤區域(3.4)跟蹤程序的起始點； 在步驟六中，軋件頭部(15.1)沿運動方向進入最後跟蹤區域(3.5)，所述軋件位置跟蹤控制模塊根據最後機架(2.3)之前的跟蹤區域(3)發出的級聯輸入信號和與最後機架(2.3)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號啟動軋件頭部(15.1)在最後跟蹤區域(3.5)的位置計算，並將軋件頭部(15.1)的實際位置值與最後跟蹤區域(3.5)的最後張力調節區間(3.5.1)位置值相比較； 在步驟七中，軋件頭部(15.1)到達最後跟蹤區域(3.5)尾端，結束軋件頭部(15.1)在精軋區(I)的跟蹤程序。
9.根據權利要求8所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤方法，其特徵在於:在步驟一之前，先啟動精軋機，接著初始化熱金屬探測器(4)和軋件位置跟蹤控制模塊，再分別對軋件頭部(15.1)和軋件尾部(15.2)的位置值進行賦值，其中，軋件頭部(15.1)賦值為O，軋件尾部(15.2)的賦值為機架(2)實際間距。
10.根據權利要求8所述的型材熱軋精軋機軋件位置跟蹤方法，其特徵在於:在步驟三中，將與第二機架(2.2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號作為軋件頭部(15.1)在下一跟蹤區域(3)跟蹤程序的起始點後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部(15.2)在第一跟蹤區域(3.1)的位置，當軋件尾部(15.2)到達第一跟蹤區域(3.1)尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部(15.1)和軋件尾部(15.2)在第一跟蹤區域(3.1)內各自對應的實際位置值以及第一跟蹤區域(3.1)內的級聯信號復位，結束軋件(15)在第一跟蹤區域(3.1)的跟蹤程序； 在步驟五中，將與當前跟蹤區域(3.3)輸出端機架(2)相匹配的變頻器(5)發送的咬鋼電流變化信號作為軋件頭部(15.1)在後一跟蹤區域(3.4)跟蹤程序的起始點後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部(15.2)在當前跟蹤區域(3.3)的位置，當軋件尾部(15.2)到達當前跟蹤區域(3.3)尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部(15.1)和軋件尾部(15.2)在當前跟蹤區域(3.3)內各自對應的實際位置值以及當前跟蹤區域(3.3)內的級聯信號復位，結束軋件(15)在當前跟蹤區域(3.3)的跟蹤程序； 在步驟七中，結束軋件頭部(15.1)在精軋區(I)的跟蹤程序後，所述軋件位置跟蹤控制模塊計算軋件尾部(15.2)在最後跟蹤區域(3.5)的位置，當軋件尾部(15.2)到達最後跟蹤區域(3.5)尾端，所述軋件位置跟蹤控制模塊對軋件頭部(15.1)和軋件尾部(15.2)在最後跟蹤區域(3.5)內各自對應的實際位置值以及最後跟蹤區域(3.5)內的級聯信號復位，結束軋件(15)在精軋區(I)的跟 蹤程序。
【文檔編號】G05B19/19GK103499946SQ201310459195
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】梅勇, 楊天貴, 林剛, 周子偉, 肖銀平, 姚偉東 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司, 武漢科孚德自動化有限公司