專利名稱：一種精確確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及 一種用于確定卷徑值的系統(tǒng)，特別是一種用于帶鋼卷取機上精確確定卷徑值的系統(tǒng)。
背景技術：
在帶鋼生產時，為了保證成品鋼卷的質量，卷取機恒定的張力控制是關鍵，為了精確地控制張力，精確確定卷徑值是控制的核心部分。目前通常采用的卷徑計算方法，是根據帶鋼的線速度、厚度和卷取機芯軸的直徑值計算卷徑，卷徑計算開始后，卷筒每轉一圈，則卷徑在上一圈卷徑基礎上按照2倍的帶鋼平均厚度遞增，這種方式計算出來的卷徑不受轉向輥打滑和卷徑偏心的影響，是后繼精確計算卷徑的基礎。但是不能直接將帶鋼厚度計算的卷徑值作為最終的實際卷徑，因為它與實際值有較大的偏差，原因包括初始卷徑不精確、帶鋼厚度不精確、卷取不緊等及其他因素，因此必須對帶鋼厚度計算的卷徑值進行修正。根據軋線上安裝的設備可以使用幾種方式得到卷取機卷徑值，一是可以通過帶鋼線速度及卷取機轉速的比例關系進行計算，卷取機轉速可以通過卷取傳動電機上安裝的脈沖編碼器得到，帶鋼線速度可以通過激光測速儀或者轉向輥的轉速進行折算。另外預算充足的機組還可以安裝超聲波卷徑測量裝置直接測量卷取機卷徑值，這些根據測量裝置換算或者直接測量得到的卷徑值相比帶鋼厚度計算的卷徑值更為精確，可以用來修正帶鋼厚度計算的卷徑值。但測量卷徑容易受到外界因素的干擾，現場環(huán)境比較復雜，比如可能出現轉向輥打滑、卷取的鋼卷重心可能偏心、灰塵水汽可能影響超聲波測量的精度等等，另外測量設備也有可能出現故障，所以測量的卷徑值必須進行校驗。只有通過校驗的有效卷徑值才可以用來對厚度計算卷徑值進行同步修正。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種可使用多種測量裝置對卷徑計算值進行同步修正的確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)，以獲得精確的卷取機卷徑值。為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種精確確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)，包括設置于卷取機的轉向輥前部的測厚儀，用于檢測帶鋼的厚度；設置于帶鋼一側的測速儀，用于檢測帶鋼的實時速度；安裝于所述轉向輥上的第一脈沖編碼器，用于測量出轉向輥的實時轉速和轉向輥當前轉到的角度；設置于卷取機的傳動電機上的第二脈沖編碼器，用于測量出傳動電機的實時轉速和當前轉到的角度；安裝于所述卷取機上的卷徑測量裝置，用于測量出當前的卷徑值；PLC控制器，分別與所述測厚儀、測速儀、第一脈沖編碼器、第二脈沖編碼器及卷徑測量裝置連接，用于根據所述測厚儀、測速儀、第一脈沖編碼器、第二脈沖編碼器及卷徑測量裝置輸出的參數進行計算得到卷徑實際值。進一步地，所述測速儀為激光測速儀。進一步地，所述卷徑測量裝置為超聲波卷徑測量裝置。本實用新型的有益效果為I、結合了計算卷徑和測量卷徑各自的優(yōu)勢以獲得精確的卷徑值，計算卷徑精度不高但穩(wěn)定性高，受外界環(huán)境的影響很小；測量卷徑受外界干擾的影響大但測量精度高，經過有效性校驗后可以很好地修正計算卷徑的誤差，最終得到高精度的卷取機卷徑值。2、使用了兩個斜坡發(fā)生器平滑卷徑誤差值和卷徑實際值，這樣最終得到的卷徑值 是一個連續(xù)平滑變化的量，不會發(fā)生階躍變化。

圖I為本實用新型的精確確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)示意圖。圖2為本實用新型中PLC控制器的運行計算原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明，以使本領域的技術人員可以更好的理解本實用新型并能予以實施，但所舉實施例不作為對本實用新型的限定。本實用新型的工作原理為當卷取機卷取帶鋼的時候，卷取機每旋轉一圈，則卷徑增大2倍的帶鋼厚度平均值。帶鋼厚度計算卷徑裝置按照這個方式可以得到一個計算卷徑值，該卷徑值為后繼精確計算卷徑值的基礎。如果配備了激光測速儀，則帶鋼的線速度實際值可以精確測量得到；同時卷取機傳動電機上安裝的脈沖編碼器可以得到卷取電機的轉速實際值，根據齒輪比可以換算出卷取機轉速實際值。按照帶鋼線速度同卷取機線速度相等的方程則可以求出卷取機卷徑值；如果配備了超聲波卷徑測量裝置，則可以直接測得卷取機卷徑值；如果轉向輥上安裝了脈沖編碼器，則可以得到轉向輥的角度實際值；同時卷取機傳動電機上安裝的脈沖編碼器可以得到卷取電機的角度實際值，根據齒輪比可以換算出卷取機角度實際值，又轉向輥直徑是已知的定值，按照通過轉向輥的帶鋼長度等于卷取機上帶鋼的長度可以求出卷取機卷徑值；上述三種方式求取卷取機卷徑值使用了三種測量裝置，求得的卷徑值統(tǒng)稱為測量卷徑，測量卷徑精度高但易受現場環(huán)境干擾，必須要經過有效性校驗。這里校驗了測量卷徑值是否在有效范圍內，若干圈卷徑增量的均值和方差是否在有效范圍內，只有通過了有效性校驗的測量卷徑值才可以用來同步計算卷徑值。按照測量裝置的精度，首選超聲波卷徑測量卷徑值，其次帶鋼速度計算卷徑值，最后轉向輥角度計算卷徑值，從三種測量卷徑值中選取一種作為同步卷徑。卷取機每旋轉三圈發(fā)出一個同步脈沖，進行一次卷徑同步，即使用高精度的測量卷徑修正帶鋼厚度計算卷徑值，為了使得修正后卷徑值不發(fā)生階躍變化，使用了第一斜坡發(fā)生器來平滑同步卷徑誤差。本次同步卷徑完成后，卷取機繼續(xù)旋轉三圈的過程中，按照每圈卷徑值增大2倍帶鋼厚度的方式計算卷徑實際值，為了使得卷徑值連續(xù)變化，使用了第二斜坡發(fā)生器來平滑卷徑實際值，其斜坡時間參數需要根據卷取機轉速和帶鋼厚度計算得出，使得卷徑實際值正好在卷取機旋轉一圈的時間內增大2倍帶鋼厚度。卷取機旋轉三圈后按照同樣的方式進行下一次同步卷徑，這樣循環(huán)進行直到本卷鋼卷取完畢。圖I為本實用新型的精確確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)的示意圖，帶鋼通過轉向輥3后由卷取機9進行卷取，轉向輥前安裝有測厚儀I用來檢測帶鋼的厚度，還安裝有激光測速儀2用來檢測帶鋼的實時速度；轉向輥為從動輥，如果忽略掉打滑的影響，則其線速度同帶鋼線速度一致，轉向輥上安裝有脈沖編碼器4，既可以測量出轉向輥的實時轉速，還可以測得轉向輥當前轉到的角度；卷取機傳動電機7經過齒輪箱8后驅動卷取機轉動，卷取電機上也安裝有脈沖編碼器6，既可以測量出傳動電機的實時轉速，也可以測得傳動電機當前轉到的角度；卷取機上安裝有超聲波卷徑測量裝置10，可以實時測量出當前的卷徑值；所有的實時檢測值最終都通入PLC控制器5，由PLC控制器進行處理，得到卷徑實際值。其中，PLC進行處理的該卷徑計算方法包括以下步驟·I.累加帶鋼厚度得到卷徑值Dthidi 卷取機每轉到一個固定的角度發(fā)出一個卷取機定位脈沖，表示卷取機旋轉了一圈。在兩次定位脈沖之間，采樣帶鋼厚度值并求取其平均值；然后每收到一次定位脈沖，在上圈卷徑基礎上加上2倍帶鋼厚度平均值得到本圈卷徑值，具體為(I)卷取機每旋轉一圈產生一個采樣周期的卷取機定位脈沖PUraund 卷取機傳動電機上安裝有脈沖編碼器，根據其讀數可以確定卷取機當前旋轉的角度，每當卷取機轉到一個固定的角度，則產生一個卷取機定位脈沖，脈沖時長為可編程邏輯控制器(PLC)的一個米樣周期,例如為4ms。(2)在兩次卷取機定位脈沖之間，采樣帶鋼厚度值并求取其平均值在卷取機旋轉第η圈的時間內，求和所有采樣的帶鋼厚度值匕，并求和采樣的厚度值個數，相除就得到卷取機旋轉第η圈帶鋼厚度的平均值_。(3)每收到一個脈沖信號PUMund，累加帶鋼厚度計算卷徑值Dthidt j7U") = 7Uw-D + 2xW")
I Aim* (O) = Dml式中，Dthidi為累加帶鋼厚度計算出來的卷徑值；11表示當前收到的卷取機定位脈沖個數;M1為卷取機旋轉的最大圈數；Dini為卷取機沒有卷上鋼卷時的初始直徑；2.根據轉速、角度測量裝置和卷徑測量裝置得到卷徑值，并通過有效性校驗后得到同步卷徑值Dsync 按照激光測速儀測量的帶鋼速度、超聲波卷徑測量裝置測量的卷徑值、轉向輥脈沖編碼器測得的角度和卷取傳動電機脈沖編碼器測得的角度值可以分別得到三種卷徑值，統(tǒng)稱為測量卷徑，三種卷徑值都要通過有效性校驗，然后選取其中一種作為同步卷徑，具體為(I)按照激光測速儀測量的帶鋼速度計算卷徑值Dlasw,并求取每一圈的卷徑增量
A Diaser ；[0042]Dlaser =-~
^ Xncoi,er I hoHerΔ Dlaser (n) = Dlaser (n) -Dlaser (η-1)式中，Dlasw為按照帶鋼速度計算得到的卷徑值；Ss為帶鋼速度，由激光測速儀測量信號經平滑處理后得到；nrail 為卷取機傳動電機轉速，由傳動電機上安裝的脈沖編碼器測量得到;icoiler為傳動電機和卷取機之間的齒輪比；ADlasw為每圈卷徑的增量；n表示當前收到的卷取機定位脈沖個數；(2)按照超聲波卷徑測量裝置直接測量得到卷徑值Dulsmi。，并求取每一圈的卷徑增量 ADulsmic ADulsonic (n) =D
ulsonic (n) DuisoniC (π I)；·(3)按照轉向輥所處的角度計算卷徑值Ddefl，并求取每一圈的卷徑增量ADdefl
「 n (Adefl-Adeil (k)、Xddf
_8] φ = (A '-A (mu
V riCOikr rtCOilerlcoi)erΔ Ddefl (η) = Ddefl (η) -Ddefl (η-1)式中，Adrfl為卷取機旋轉k k+Ι圈之間時，轉向輥的角度實際值;Adefl(k)為收到第k個卷取機定位脈沖時保存的轉向輥角度；ddf為轉向輥的直徑值;Acoiler為卷取機旋轉k k+Ι圈之間時，卷取電機的角度實際值；AMilCT(k)為收到第k個卷取機定位脈沖時保存的卷取電機角度值為卷取傳動電機和卷取機之間的齒輪比；(4)統(tǒng)計三種方式得到的卷徑增量值的平均值Aad和方差Sad ;Am =-^ΔΖ)
a i=iΛν) ={Al) - A )
a-ltt式中，Αδβ為a圈卷徑增量值的平均值；AD為三種方式得到的卷徑增量值中的一種；Smi為a圈卷徑增量值的方差；(5)校驗三種方式得到的卷徑值的有效性，并從中選取一個作為同步卷徑Dsync 首先分別判斷三種方式的卷徑值是否在有效范圍內，然后判斷三種方式的若干圈卷徑增量均值和方差是否在有效范圍內，如果某種方式得到的卷徑值超出了有效范圍，則選取其它方式得到的卷徑值。按照測量設備的精度，首選超聲波卷徑測量裝置測得的卷徑值0—;其次采用激光測速儀測量信號計算的卷徑值DlasCT ;最后采用轉向輥轉速計算的卷徑值Ddrfl;最終按照上述優(yōu)先級從三種方式得到的卷徑值中選一個作為用于同步的卷徑值Dsyn。；如果三種方式得到的卷徑值經檢驗都是無效的，那么無法進行同步修正，卷取機卷徑值由帶鋼厚度計算值Dthidt決定；3.使用同步卷徑值0_。同步修正帶鋼厚度計算卷徑值Dthidt,得到修正后卷徑值D ·
1^corr ·每收到三次卷取機定位脈沖，產生一個同步脈沖PUsyn。，進行一次卷徑同步；卷徑同步時保存下測量卷徑同厚度計算卷徑之間的誤差DDsynJk)，并求和前面所有的同步卷徑誤差DDsyn。, ■;為了使修正后卷徑值不發(fā)生階躍變化，使用了斜坡發(fā)生器I平滑同步卷徑誤差DDramp(k+Ι)，最后將平滑后同步卷徑誤差附加到厚度計算卷徑上去得到修正后卷徑值Dcwit，具體為(I)每收到三次脈沖PUraund，產生一個采樣周期的同步脈沖PUsync 每收到三次卷取機定位脈沖，產生一個同步脈沖，脈沖時長為PLC的一個采樣周期，例如為-S ；(2)每收到一個同步脈沖，計算一次同步卷徑誤差DDsyn。(k)，并求和前面所有的同步卷徑誤差，得到DDsyn。,·
權利要求1.一種精確確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)，其特征在于，包括 設置于卷取機的轉向輥前部的測厚儀，用于檢測帶鋼的厚度； 設置于帶鋼一側的測速儀，用于檢測帶鋼的實時速度； 安裝于所述轉向輥上的第一脈沖編碼器，用于測量出轉向輥的實時轉速和轉向輥當前轉到的角度； 設置于卷取機的傳動電機上的第二脈沖編碼器，用于測量出傳動電機的實時轉速和當前轉到的角度； 安裝于所述卷取機上的卷徑測量裝置，用于測量出當前的卷徑值； PLC控制器，分別與所述測厚儀、測速儀、第一脈沖編碼器、第二脈沖編碼器及卷徑測量裝置連接，用于根據所述測厚儀、測速儀、第一脈沖編碼器、第二脈沖編碼器及卷徑測量裝置輸出的參數進行計算得到卷徑實際值。
2.根據權利要求I所述的精確確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)，其特征在于，所述測速儀為激光測速儀。
3.根據權利要求I所述的精確確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)，其特征在于，所述卷徑測量裝置為超聲波卷徑測量裝置。
專利摘要本實用新型公開了一種精確確定帶鋼卷取機卷徑值的系統(tǒng)，包括設置于卷取機的轉向輥前部的測厚儀，用于檢測帶鋼的厚度；設置于帶鋼一側的測速儀，用于檢測帶鋼的實時速度；安裝于所述轉向輥上的第一脈沖編碼器，用于測量出轉向輥的實時轉速和轉向輥當前轉到的角度；設置于卷取機的傳動電機上的第二脈沖編碼器，用于測量出傳動電機的實時轉速和當前轉到的角度；安裝于所述卷取機上的卷徑測量裝置，用于測量出當前的卷徑值；PLC控制器，分別與上述各裝置連接，用于根據它們輸出的參數進行計算得到卷徑實際值。本實用新型穩(wěn)定性高，受外界環(huán)境的影響很小；測量精度高。
文檔編號B21C47/02GK202715655SQ201220250738
公開日2013年2月6日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權日2012年5月30日
發(fā)明者陳躍華, 陳啟江 申請人:中冶南方工程技術有限公司