一种提高带钢跟踪精确度的方法

摘要

本发明提供一种提高带钢跟踪精确度的方法，利用阿尔斯通可编程序逻辑控制器，编制和修改各PLC相关程序，增加检测手段和通讯接口，改善系统和分区结构，开发系统与各组成要素功能，通过物料跟踪系统与相关系统的有效通讯和联系，提高出口成品卷数据检测和存储准确性，避免钢卷数据丢失；提高在线跟踪系统的精度，使处理焊缝位置校正速度提高一倍；优化系统架构，使处理时间缩短到500ms，程序计算焊缝误差值缩小五倍；提高在线带钢数据存储的数量和质量，实现了双孔检测报警和实时显示，并自动判断“下蛋卷”，减少废品损失，提高产品的成材率。

权利要求

1.一种提高带钢跟踪精确度的方法，包括可编程序逻辑控制器即PLC，其特征在于：(1)、提高出口成品卷数据检测和存储准确性：

在跟踪PLC中编制出口步进梁移动程序，增加虚拟钢卷数据存储区；

在钢卷运输车上设置光栅检测仪，检测钢卷实际位置并暂存；

调整出口步进梁上钢卷光栅检测仪位置和角度；

(2)、提高在线跟踪系统精度：

在跟踪PLC内增加数字量输出模板，修改寻孔仪通讯接口和方式，跟踪PLC数字量输出模板接收寻孔仪焊孔检测信号后，直接通过硬线传送给出口PLC的飞剪剪切程序；

(3)、优化跟踪程序系统架构：

修改带钢跟踪分区表，根据带钢实际运行路线、张力变化、速度变化及子区数量变化因素，修订带钢跟踪的相关子区长度，利用在线寻孔仪修正带钢跟踪的焊缝位置误差；

(4)、进行在线带钢数据存储：

在跟踪PLC在线焊缝位置计算程序里增加在线带钢焊缝位置同步及钢卷位置同步程序，并存储在跟踪PLC在线带钢焊缝位置计算备份程序的数据区内；

在跟踪PLC通讯程序内增加以在线带钢实际数据为主要内容的报文通讯，利用工业以太网将数据通讯传给二级计算机通讯系统；

在跟踪PLC在线焊缝位置计算备份程序里增加在线带钢焊缝位置及钢卷位置恢复程序，将出现事故时带钢位置存储区记录的带钢实际位置传给生产的操作画面和跟踪PLC的在线焊缝位置计算程序；

(5)、实现双孔检测报警：

增加带钢焊缝附近双孔检测报警程序，利用寻孔仪判断焊缝附近的其他漏眼或孔洞，并在人机画面进行信息显示报警；

(6)、自动判断“下蛋卷”：

出口PLC成品卷剪切程序根据带钢卷取的长度、宽度、厚度及密度计算出钢卷重量并发送给跟踪PLC，跟踪PLC判断程序自动将剪切后实际重量小于1吨的钢卷即“下蛋卷”信息删除，并把该卷为“下蛋卷”的信息通过以太网发给操作画面；

(7)、进行带钢焊接后位置检测：

焊机PLC根据焊接完成后带钢运行情况判断带钢所在位置和运行路线，跟踪PLC依据焊机PLC传送的信息进行焊缝计算，并通过以太网传给生产操作系统和二级信息系统。

2.根据权利要求1所述的提高带钢跟踪精确度的方法，其特征在于，所述出口步进梁上钢卷光栅检测仪的位置为高出地面20mm，光栅照射角度与钢卷轴线呈35°～55°夹角。

说明书

一种提高带钢跟踪精确度的方法

技术领域

[0001] 本发明属于自动控制领域，尤其涉及一种提高冷轧连续退火机组带钢跟踪精确度的方法。

背景技术

[0002] 物料跟踪系统是用于焊缝位置在线监控、工艺参数自动调整及检测保存成品相关数据的系统。某冷轧厂连续退火机组的物料跟踪系统采用的是由美国阿尔斯通公司生产的可编程序逻辑控制系统(即PLC)，国内外采用此系统的厂家大多将该系统应用于低速的连续镀锌机组，由于机组速度低，跟踪精度要求不高，因此尚可适应。而某冷轧厂在高速的连续退火生产线上应用尚属首例。

[0003] 该物料跟踪系统由于跟踪精度原因，无法适应连续退火机组带钢最高820m/min运行速度的要求，造成跟踪定位不准，且无法屏蔽钢板漏眼缺陷，造成焊缝标定不准确。同时，该物料跟踪系统亦无法实现高速运行时逻辑的准确性，在带钢焊缝附近有漏眼时无法实现自动剪切，并造成带钢光整过焊缝时减轧制力时勒辊；在生产小卷时，出口步进梁上卷数据易丢失；当跟踪系统故障时，生产线上数据没有存储造成成品数据丢失，从而严重影响物料跟踪系统的精度，直接导致成品成材率的下降。

发明内容

[0004] 本发明的目的旨在提供一种简单易行，切实有效，便于操作，能减少跟踪系统测量误差，弥补跟踪系统程序缺陷，提高带钢跟踪精确度的方法。

[0005] 为此，本发明所采取的技术解决方案为：

[0006] 一种提高带钢跟踪精确度的方法，包括可编程序逻辑控制器，其具体步骤和方法是：

[0007] 1、提高出口成品卷数据检测和存储准确性：

[0008] 在跟踪PLC中编制出口步进梁移动程序，增加虚拟钢卷数据存储区；

[0009] 在钢卷运输车上设置光栅检测仪，检测钢卷实际位置并暂存；

[0010] 调整出口步进梁上钢卷光栅检测仪位置和角度，使检测光栅高出地面20mm，光栅照射角度与钢卷轴线呈35°～55°夹角；

[0011] 2、提高在线跟踪系统精度：

[0012] 在跟踪PLC内增加数字量输出模板，修改寻孔仪通讯接口和方式，跟踪PLC数字量输出模板接收寻孔仪焊孔检测信号后，直接通过硬线传送给出口PLC的飞剪剪切程序；

[0013] 3、优化跟踪程序系统架构：

[0014] 修改带钢跟踪分区表，根据带钢实际运行路线、张力变化、速度变化及子区数量变化因素，修订带钢跟踪的相关子区长度，利用在线寻孔仪修正带钢跟踪的焊缝位置误差；

[0015] 4、进行在线带钢数据存储：

[0016] 在跟踪PLC在线焊缝位置计算程序里增加在线带钢焊缝位置同步及钢卷位置同步程序，并存储在跟踪PLC在线带钢焊缝位置计算备份程序的数据区内；

[0017] 在跟踪PLC通讯程序内增加以在线带钢实际数据为主要内容的报文通讯，利用工业以太网将数据通讯传给二级计算机通讯系统；

[0018] 在跟踪PLC在线焊缝位置计算备份程序里增加在线带钢焊缝位置及钢卷位置恢复程序，将出现事故时带钢位置存储区记录的带钢实际位置传给生产的操作画面和跟踪PLC的在线焊缝位置计算程序，保证画面显示的带钢位置和使跟踪PLC在事故状态下焊缝及钢卷过程数据能够保留且准确无误；

[0019] 5、实现双孔检测报警：

[0020] 增加带钢焊缝附近双孔检测报警程序，利用寻孔仪判断焊缝附近的其他漏眼或孔洞，并在人机画面进行信息显示报警；

[0021] 6、自动判断“下蛋卷”：

[0022] 出口PLC成品卷剪切程序根据带钢卷取的长度、宽度、厚度及密度计算出钢卷重量并发送给跟踪PLC，跟踪PLC判断程序自动将剪切后实际重量小于1吨的钢卷即“下蛋卷”信息删除，并通过以太网发给操作画面；

[0023] 7、进行带钢焊接后位置检测：

[0024] 焊机PLC根据焊接完成后带钢运行情况判断带钢所在位置和运行路线，跟踪PLC依据焊机PLC传送的信息进行焊缝计算，并通过以太网传给生产操作系统和二级信息系统。

[0025] 本发明的有益效果为：

[0026] 提高了出口成品卷数据检测和存储准确性，避免因手动移动钢卷时操作不当或钢卷检测光栅位置与角度不正引起的钢卷数据丢失现象；提高了在线跟踪系统的精度，使跟踪PLC处理焊缝位置校正的速度由1s提高到500ms，跟踪精度由30～50m提高到10m，避免因出口PLC与跟踪PLC之间通讯过多造成超时故障而导致焊缝位置无法校正或校正时间过晚，使焊缝位置不准确，影响出口钢卷的剪切精度。优化了跟踪程序的系统架构，提高了带钢跟踪PLC处理分区运行程序的速度，使处理时间由原来的800ms缩短到500ms，程序计算焊缝偏差的误差值由50m提高到10m。提高了在线带钢数据存储的数量和质量，使事故处理后能够立即组织生产，提高产品的成材率。提高了系统检测报警能力，实现了双孔检测报警和实时显示。能自动判断“下蛋卷”，避免卷重不够的问题，并为及时查找和消除造成“下蛋卷”的原因提供了依据。

具体实施方式

[0027] 本发明主要是根据现场生产实际，编制和修改各PLC相关程序，增加检测手段和通讯接口，改善系统和分区结构，增加和开发系统与各组成要素功能，通过物料跟踪系统与相关系统的有效通讯和联系，实现提高带钢跟踪精确度的目标。其具体方法及操作步骤为：

[0028] 1、提高出口成品卷数据检测和存储准确性：

[0029] 在跟踪PLC中增加出口步进梁移动程序，并在出口步进梁移动程序中编制虚拟钢卷数据存储区，用来存存储在钢卷运输车向步进梁倒卷时的钢卷的数据，避免因生产手动移动钢卷时操作不当，引起卷数据丢失。

[0030] 在钢卷运输车上设置光栅检测仪，检测钢卷实际位置，将钢卷小车数据置于存储区暂存，在移卷操作全部完成后，再完成钢卷数据的传递。

[0031] 调整出口步进梁上钢卷光栅检测仪位置和角度，使检测光栅高度由原高出地面80mm降低到高出20mm，同时将光栅照射角度由原来的与钢卷轴线垂直改为与钢卷轴线呈
35°～55°夹角，即处于钢卷斜对角线方向。从而消除了因钢卷过小，光栅从钢卷中间空心处照出，检测不到带钢，认为无带钢而引起钢卷数据丢失的现象。

[0032] 2、提高在线跟踪系统精度：

[0033] 在跟踪PLC内增加数字量输出模板，修改寻孔仪通讯接口和方式，把原来由出口PLC接收后通过全局变量通讯传给跟踪PLC的寻孔仪检测焊孔信号改由跟踪PLC数字量输出模板接收寻孔仪焊孔检测信号后，直接通过硬线传送给出口PLC的飞剪剪切程序，提高跟踪PLC处理焊缝位置校正的速度。

[0034] 3、优化跟踪程序系统架构：

[0035] 修改带钢跟踪分区表，将跟踪区域由219个缩减划分为204个子区，并根据带钢实际运行路线、张力变化、速度变化及子区数量变化因素，修订带钢跟踪的相关子区长度，利用在线寻孔仪修正带钢跟踪的焊缝位置误差。

[0036] 所谓带钢实际运行路线是：带钢全线要经过两个1000米和一个500米的活套，一个300米的清洗区域，一个50米的光整区域及一个1000米的炉区。

[0037] 所谓带钢张力变化，主要是考虑共有7套张力辊，而带钢的张力在各个张力辊之间是不同的。例如，在1#张力辊处由开卷张力0～30kN变成清洗段张力0～20kN；在2#张力辊处带钢张力由清洗段张力0～20kN变为入口活套张力0～30kN；在3#张力辊处由入口活套张力0～30kN变为炉区张力0～20kN等，在确定子区时必须充分考虑带钢张力变化的不同。

[0038] 所谓带钢速度变化，主要是考虑在入口活套内带钢速度由入口速度0～800m/min调节成炉区的速度0～450m/min；在出口活套内由炉区的速度0～450m/min调节成光整的速度0～800m/min；在检查活套内由光整的速度0～800m/min调节成卷取的速度0～800m/min。

[0039] 本发明根据带钢分区数量变化，减少了无用途的子区的数量，提高了带钢跟踪PLC处理分区运行程序的速度，使处理时间由原来的800ms缩短到500ms。同时，又根据带钢分区长度变化，修改带钢跟踪的子区长度，把入口活套内1#寻孔仪所在的子区的长度由原来的16.46米提高到66.41米；把出口活套内的2#寻孔仪所在的子区长度由原来的20.91米提高到75.76米；3#寻孔仪所在的子区长度由原来的25.36米提高到78.91米；把检查活套内的4#寻孔仪所在的子区长度由原来的30.38米提高到85.01米；把7#张力辊处的5#寻孔仪所在的子区长度由原来的1.77米提高到54.81米。由于将跟踪PLC的焊缝位置校正程序经过上述五个部分的修改，使程序在计算焊缝偏差时的误差值由50m提高到10m。

[0040] 4、进行在线带钢数据存储：

[0041] 在跟踪PLC在线焊缝位置计算程序里增加在线带钢焊缝位置同步及钢卷位置同步程序，每秒记录在线带钢焊缝位置及钢卷位置，并存储在跟踪PLC在线带钢焊缝位置计算备份程序的数据区内。

[0042] 在跟踪PLC通讯程序内增加5100#通讯，通讯的主要内容为在线带钢的数据，包括钢卷的卷号、长度、宽度、厚度，是否需要进行光正处理，是否需要表面涂油处理以及钢卷焊缝现在距离剪子多远等信息，然后利用工业以太网每5s将数据通讯传给二级计算机通讯系统。

[0043] 在跟踪PLC在线焊缝位置计算备份程序里增加在线带钢焊缝位置及钢卷位置恢复程序，把因现场事故造成停车时的在线带钢实际焊缝位置和钢卷位置记录到踪PLC的在线焊缝位置计算备份程序的事故时带钢位置存储区，在事故处理完毕后将事故时带钢位置存储区记录的带钢实际位置传给生产的操作画面和跟踪PLC的在线焊缝位置计算程序，保证画面显示的带钢位置和跟踪PLC的在线焊缝位置计算程序里的带钢位置准确无误，使事故处理后能够立即组织生产。

[0044] 5、实现双孔检测报警：

[0045] 增加带钢焊缝附近双孔检测报警程序，利用寻孔仪判断焊缝附近的其他漏眼或孔洞，并在人机画面进行信息显示报警。主要方法是：

[0046] 利用1#张紧辊的码盘，在寻孔仪发现首个孔时，触发跟踪PLC双孔检测报警程序的双孔长度计算程序，当寻孔仪发现下一个孔时，记录计算的长度，并与90米进行比较，如果长度小于90，则触发双孔报警，将报警传给生产监控的画面。在该长度计算时，因为按入口冲套时速度理论最高800m/min计算，寻孔仪每发现一个孔时会产生一个保持时间为3.8s的脉冲信号(信号保持时间为3.8秒是用来保证寻孔仪确实发现了一个孔)。通过计算：800/60×3.8＝50(m)，当两孔之间距离小于50米时，在以800m/min冲套时，只会生成一个时间大于3.8秒的长脉冲信号，不会触发跟踪PLC双孔检测报警程序的双孔长度计算程序，所以在计算长度的基础上同时检查产生的寻孔仪的脉冲信号的时长，如果大于3.8秒，则也认为是双孔，则触发双孔报警，将报警传给生产监控的画面。

[0047] 同时，在出口5#寻孔仪处，利用7#张紧辊码盘，在寻孔仪发现首个孔时，触发跟踪PLC双孔检测报警程序的双孔长度计算程序，当寻孔仪发现下一个孔时，记录计算的长度，并与90m进行比较，如果长度小于90m，则触发双孔报警，将报警传给生产监控的画面。

[0048] 6、自动判断“下蛋卷”：

[0049] 所谓“下蛋卷”是指因带钢表面质量或其它原因导致该卷带钢在剪切后的实际重量小于1吨的钢卷。为此，在出口PLC的成品卷剪切程序里，通过带钢卷取的长度和厚度及宽度和密度，就可计算出钢卷的重量，当该总量小于一吨时，通过出口PLC与跟踪PLC之间的全局变量通讯将该信息发送给跟踪PLC的“下蛋卷”自动判断程序，跟踪PLC的“下蛋卷”自动判断程序就会把该卷的其他信息(如卷号，长度，重量，宽度，厚度等信息)从成品卷信息库里删除，并把该卷为“下蛋卷”的信息通过以太网通讯的方式发给生产操作画面。

[0050] 7、进行带钢焊接后位置检测：

[0051] 焊机PLC根据焊接完成后带钢运行情况判断带钢所在位置和运行路线，跟踪PLC依据焊机PLC传送的信息进行焊缝计算，并通过以太网传给生产操作系统和二级信息系统。

[0052] 对于具有两架开卷机的冷轧厂来说，当带钢在1#开卷机上运行时称带钢在上线运行，当带钢在2#开卷机上运行时称带钢在下线运行。

[0053] 在入口生产操作工焊完焊缝后，焊机PLC通过现场总线通讯方式把焊接完成信号发给入口PLC的上下线运行程序，入口PLC通过开卷机上的钢卷占用光栅，把带钢在1#开