一種軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，包括以下步驟：1）分別獲取開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)帶鋼的線速度V、開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的轉(zhuǎn)速n、鋼卷的初始卷徑Dini和帶鋼厚度h；2）用PLC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤處理，通過(guò)累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法獲得累計(jì)卷徑Dadd，通過(guò)直接速度計(jì)算方法獲得測(cè)量卷徑Dmeter；3）對(duì)比累計(jì)卷徑Dadd和測(cè)量卷徑Dmeter，在PLC）中修正累計(jì)卷徑Dadd每次的累加值，得到實(shí)際卷徑Dact；4）在PLC中將實(shí)際卷徑Dact作為下一周期的累計(jì)卷徑Dadd，循環(huán)以上操作。本發(fā)明具有精度高、波動(dòng)小、自我調(diào)節(jié)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于軋鋼工藝中。
【專利說(shuō)明】一種軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軋鋼工藝，特別是涉及一種軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在冶金行業(yè)中，熱軋鋼卷和冷軋鋼卷是整個(gè)鋼鐵行業(yè)中重要的成品種類。而在加工熱軋鋼卷或者冷軋鋼卷的過(guò)程中，開(kāi)卷機(jī)和卷取機(jī)的作用無(wú)可替代。
[0003]由于在現(xiàn)代鋼卷處理機(jī)組中，開(kāi)卷機(jī)和卷取機(jī)的張力以及整個(gè)機(jī)組的工作速度需要時(shí)刻處于可控狀態(tài)，為此必須及時(shí)掌握開(kāi)卷機(jī)和卷取機(jī)的轉(zhuǎn)矩和速度大小。
[0004]圖1是一個(gè)裝配有開(kāi)卷機(jī)3和卷取機(jī)4的鋼卷處理機(jī)組的典型結(jié)構(gòu)示意圖，由該圖可知，在這個(gè)機(jī)組運(yùn)行時(shí)，鋼卷通過(guò)開(kāi)卷機(jī)3開(kāi)卷，打開(kāi)的鋼板通過(guò)開(kāi)卷機(jī)輥組9進(jìn)入工藝處理段10進(jìn)行加工，然后通過(guò)卷取機(jī)輥組11并由卷取機(jī)4重新卷取成卷。在機(jī)組正常運(yùn)行中，由于鋼板的線速度是可控制的，所以從開(kāi)卷機(jī)3到工藝處理段10以及從工藝處理段10到卷取機(jī)4的張力也是可控的。開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)裝置和卷取機(jī)傳動(dòng)裝置是直流或者交流電機(jī)，為了控制鋼板的線速度和機(jī)組間的張力，要做到有效控制開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)裝置和卷取機(jī)傳動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。其中，帶鋼線速度轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)速關(guān)鍵在于鋼卷的半徑，而轉(zhuǎn)矩和張力之間的關(guān)系也取決于作為關(guān)鍵中間參數(shù)的鋼卷半徑，所以，對(duì)開(kāi)卷機(jī)3和卷取機(jī)4進(jìn)行自動(dòng)化工業(yè)控制時(shí)，就必須實(shí)時(shí)獲得準(zhǔn)確的開(kāi)卷機(jī)3和卷取機(jī)4的鋼卷卷徑，因此確定鋼卷半徑成為整個(gè)機(jī)組控制中的中心環(huán)節(jié)。
[0005]從圖1可以看出，在機(jī)組運(yùn)行中開(kāi)卷機(jī)3的鋼卷卷徑不斷減小，而卷取機(jī)4的卷徑不斷增加，即機(jī)組運(yùn)行中的鋼卷卷徑在時(shí)刻變化。而工業(yè)生產(chǎn)中所有的變量都存在兩個(gè)問(wèn)題，即數(shù)值的偏差和數(shù)據(jù)的波動(dòng)。對(duì)上述機(jī)組而言，鋼卷直徑的偏差將直接導(dǎo)致機(jī)組速度和張力的偏差，而鋼卷直徑的波動(dòng)將導(dǎo)致整個(gè)機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定。由于整個(gè)鋼卷處理機(jī)組的運(yùn)行特點(diǎn)，比較而言，在實(shí)際生產(chǎn)中鋼卷直徑的波動(dòng)對(duì)整個(gè)機(jī)組運(yùn)行的影響更大。
[0006]在一個(gè)鋼卷處理機(jī)組正常運(yùn)行中，開(kāi)卷機(jī)3和卷取機(jī)4上的鋼卷卷徑是實(shí)時(shí)變化的，那么如何正確地獲得鋼卷卷徑的實(shí)際值就是一個(gè)必須解決的問(wèn)題。如今的處理辦法分為兩類:一、直接測(cè)量法，即通過(guò)完全測(cè)量設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。二、僅在機(jī)組運(yùn)行前獲得鋼卷的初始卷取，而后通過(guò)PLC (Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)的跟蹤處理方法獲得鋼卷的實(shí)時(shí)卷徑。其中第一種方法對(duì)硬件設(shè)備的要求較高，獲得的卷徑值也常因環(huán)境影響導(dǎo)致誤差和波動(dòng)較大，大多已不予采用。第二種方法在實(shí)際中使用較多，而跟蹤處理獲得卷徑的方法又分為兩種:1、累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法；2、直接速度計(jì)算方法。
[0007]這兩種方法都是通過(guò)獲取機(jī)組運(yùn)行的部分?jǐn)?shù)據(jù)，然后通過(guò)PLC對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來(lái)間接確定鋼卷的卷徑，其優(yōu)點(diǎn)是對(duì)硬件設(shè)備要求都不高。
[0008]累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法是隨著固定周期的疊加或疊減對(duì)初始的卷徑進(jìn)行累加或累減來(lái)獲得實(shí)時(shí)卷徑的，其一般的表達(dá)式為:開(kāi)卷機(jī)Dadd (n) =Dadd (n-1) _dD ;卷取機(jī)Dadd (n) =Dadd (n-1)+dD,其中Dadd (n)為當(dāng)前卷徑,Dadd (n_l)為上一個(gè)周期的卷徑,dD是在一個(gè)固定周期內(nèi)的卷徑遞增量，其中dD的選擇是整個(gè)方法的核心，選擇不同的外部測(cè)量值作為dD的計(jì)算參考，dD就有著不同表達(dá)式，有根據(jù)角速度的計(jì)算表示式，也有根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值得到的固定參數(shù)表達(dá)式，這種方法的優(yōu)點(diǎn)就是卷徑的變化永遠(yuǎn)是單方向的遞增或者遞減，不會(huì)造成卷徑的上下劇烈波動(dòng)，但缺點(diǎn)是容易形成累計(jì)誤差，特別是機(jī)組加速或減速很頻繁時(shí)，累計(jì)誤差容易達(dá)到一個(gè)很大的值。
[0009]直接速度計(jì)算法是通過(guò)測(cè)出帶鋼實(shí)際線速度和實(shí)際轉(zhuǎn)速來(lái)獲得鋼卷卷徑的，這種方法基于以下表達(dá)式:Dmete=P*i*V/ n *n，其中P表示鋼卷的占空比，即鋼卷測(cè)得的體積與將鋼卷內(nèi)空隙所占據(jù)的空間排除后的實(shí)際體積之間的比值，不同計(jì)算單位的P值不同；1表示齒輪箱的轉(zhuǎn)速比，V表示開(kāi)卷機(jī)3或卷取機(jī)4帶鋼的線速度，一般通過(guò)在開(kāi)卷機(jī)輥組9和卷取機(jī)輥組11 (如夾送輥組或其它輔助輥組)上加裝編碼器獲得；n為開(kāi)卷機(jī)3或卷取機(jī)4的轉(zhuǎn)速，一般通過(guò)與開(kāi)卷機(jī)3或卷取機(jī)4相連的傳動(dòng)裝置直接反饋獲得。理論上這種方法得出的卷徑是絕對(duì)正確的，但在實(shí)際應(yīng)用中，由于測(cè)量反饋數(shù)據(jù)V和n的延時(shí)和波動(dòng)，導(dǎo)致得到的卷徑數(shù)值波動(dòng)較大，特別當(dāng)鋼卷處理機(jī)組加速或減速時(shí)，得到的卷徑幾乎無(wú)法使用。
[0010]可以看出，兩種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)，但也存在一些不可克服的缺陷，為了使得卷徑既滿足精度的要求，又能穩(wěn)定不波動(dòng)，急需一種新的卷徑計(jì)算解決方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術(shù)】的不足，提供一種軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，具有精度高、波動(dòng)小、自我調(diào)節(jié)能力強(qiáng)、保留了累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法和直接速度計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)、摒棄了兩者缺點(diǎn)的特點(diǎn)。
[0012]本發(fā)明提供的一 種軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，包括以下步驟:I)通過(guò)開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器或卷取機(jī)輥組編碼器分別獲得開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)帶鋼的線速度V，通過(guò)開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)裝置或卷取機(jī)傳動(dòng)裝置分別獲取開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的轉(zhuǎn)速n，通過(guò)二級(jí)系統(tǒng)獲取鋼卷的初始卷徑Dini和帶鋼厚度h ;2)用PLC對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤處理，通過(guò)累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法獲得累計(jì)卷徑Dadd,通過(guò)直接速度計(jì)算方法獲得測(cè)量卷徑Dnretw ;3)對(duì)比累計(jì)卷徑Dadd和測(cè)量卷徑Dnretw，在PLC中修正累計(jì)卷徑Dadd每次的累加值，得到實(shí)際卷徑Dart ;4)在PLC中將實(shí)際卷徑Dart作為下一周期累計(jì)卷徑Dadd，循環(huán)以上操作。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述步驟2)中的累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法，是基于同一鋼卷在不同時(shí)刻截面積不變的原理，得到如下的累計(jì)卷徑Dadd的遞歸公式:Dadd (Tcurr) = [Dadd (Tcurr-dt)~ 2 土 4*dt*V*h/ ( n *P) r I/2，其中，“ + ”表示適用卷取機(jī)，“一”表示適用開(kāi)卷機(jī)，Tcurr表示當(dāng)前時(shí)間，dt表示一個(gè)采樣周期，V表示開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)帶鋼的線速度，h表示帶鋼厚度，P表不鋼卷的占空比。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述步驟2)中的直接速度計(jì)算方法的計(jì)算公式是:Dmeter=P*i*V/ ^ ,其中，P表示鋼卷的占空比，i表示齒輪箱的轉(zhuǎn)速比，V表示開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)帶鋼的線速度，n表示開(kāi)卷機(jī)或者卷取機(jī)的轉(zhuǎn)速；為了減小測(cè)量卷徑Dmrtw數(shù)據(jù)的波動(dòng)，還需對(duì)參數(shù)1、V和n進(jìn)行低通濾波。
[0015]在上述技術(shù)方案中，所述步驟3)的對(duì)比修正步驟如下:A、PLC先將累計(jì)卷徑Dadd的遞歸公式修正為實(shí)際卷徑Daet的遞歸公式:Daet (Tcurr) =[Dact (Tcurr-dt) ~2± ii *4*dt*V*h/(TI *P)]~l/2，其中，“ + ”表示適用卷取機(jī)，“一”表示適用開(kāi)卷機(jī)，Teu?表示當(dāng)前時(shí)間，dt表示一個(gè)采樣周期，u表示修正因數(shù)，V表示開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)帶鋼的線速度，h表示帶鋼厚度，P表示鋼卷的占空比；B、將每次得到的累計(jì)卷徑Dadd和測(cè)量卷徑0_?進(jìn)行比較，得到偏差值A(chǔ) d，由于多個(gè)偏差值A(chǔ) d的評(píng)價(jià)值代表了實(shí)際值與累計(jì)卷徑Dadd的偏差，所以將多個(gè)偏差值A(chǔ) d作為一組進(jìn)行平均，得到參考偏差值A(chǔ) D ;C、將參考偏差值A(chǔ) D分別與當(dāng)前的累計(jì)卷徑Dadd (Teun)和前一個(gè)采樣周期的累計(jì)卷徑Dadd (Tcm-Clt)相加，分別得到當(dāng)前的實(shí)際卷徑Dact (T_)和前一個(gè)采樣周期的實(shí)際卷徑 Dart (Tcm-Clt(Tcurr)^P Dact (Tc^dt)分別代入實(shí)際卷徑Dart的遞歸公式，最終確定本組修正因數(shù)y的取值。
[0016]在上述技術(shù)方案中，所述步驟4)中，將本組修正因數(shù)U作為下一組累計(jì)卷徑Dadd計(jì)算的基礎(chǔ)值，并在此基礎(chǔ)上循環(huán)操作。[0017]在上述技術(shù)方案中，所述修正因數(shù)U的范圍在0.2~1.8之間。
[0018]在上述技術(shù)方案中，所述修正因數(shù)U的范圍在0.8~1.3之間。
[0019]在上述技術(shù)方案中，每組偏差值A(chǔ)d為20個(gè)。
[0020]本發(fā)明軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，具有以下有益效果:保留了累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法和直接速度計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)、摒棄了兩者的缺點(diǎn)，具體優(yōu)點(diǎn)如下:
[0021]一、卷徑精度高，通過(guò)對(duì)比實(shí)際測(cè)量和計(jì)算得到的卷徑曲線，可以確定在恒速下得到的卷徑精度在正負(fù)I個(gè)毫米以內(nèi)，在加減速情況下精度在正負(fù)3毫米以內(nèi)，相對(duì)于直徑大于I米的鋼卷，滿足了卷徑精度的計(jì)算要求。
[0022]二、計(jì)算得出的實(shí)際卷徑數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好、波動(dòng)小，保證了整個(gè)鋼卷處理機(jī)組張力和速度控制的穩(wěn)定性。
[0023]三、在鋼卷處理機(jī)組加速或減速運(yùn)行時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的變化和波動(dòng)較大，由于兩種卷徑確定方法的共同作用，使得鋼卷處理機(jī)組在加速或減速時(shí)也可以正常工作，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力有了很大提高，保障了鋼卷處理機(jī)組的控制精度。
[0024]四、采用修正算法后，整個(gè)卷徑計(jì)算系統(tǒng)有了一定的自我調(diào)節(jié)能力，即使初始卷徑和板厚數(shù)據(jù)不太準(zhǔn)確，鋼卷處理機(jī)組也可以正常工作并得到高精度的卷徑數(shù)據(jù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的鋼卷處理機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為用于本發(fā)明軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法的鋼卷處理機(jī)組的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本發(fā)明軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法的工作流程示意圖；
[0028]圖4為本發(fā)明中使用累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法獲取卷徑時(shí)開(kāi)卷機(jī)在一個(gè)采樣周期前后鋼卷截面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0030]圖1中現(xiàn)有的鋼卷處理機(jī)組在【背景技術(shù)】中已有描述，在此不再贅述。
[0031]參見(jiàn)圖2，用于本發(fā)明軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法的鋼卷處理機(jī)組，包括開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器1、卷取機(jī)輥組編碼器2、開(kāi)卷機(jī)3、卷取機(jī)4、開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)裝置5、卷取機(jī)傳動(dòng)裝置6、二級(jí)系統(tǒng)7、PLC8、開(kāi)卷機(jī)輥組9、工藝處理段10、卷取機(jī)輥組11和HMI12 (Human Machine Interface,人機(jī)界面)。
[0032]以武鋼冷軋總廠一冷軋分廠鍍錫車間2#鋼卷處理機(jī)組作為本實(shí)施例:PLC8同時(shí)計(jì)算開(kāi)卷機(jī)3和卷取機(jī)4上鋼卷的卷徑，開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)裝置5和卷取機(jī)傳動(dòng)裝置6的控制部分為西門子S120系統(tǒng)，西門子S120系統(tǒng)通過(guò)DP (Data Processing，數(shù)據(jù)處理)網(wǎng)絡(luò)直接將開(kāi)卷機(jī)3和卷取機(jī)4的轉(zhuǎn)速n實(shí)時(shí)傳送給PLC8。為了更好地控制2#鋼卷處理機(jī)組的張力，開(kāi)卷機(jī)3后和卷取機(jī)4前分別設(shè)有開(kāi)卷機(jī)輥組9和卷取機(jī)輥組11，所述開(kāi)卷機(jī)輥組9和卷取機(jī)輥組11均為張力輥組，所述開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器I安裝在開(kāi)卷機(jī)輥組9的一個(gè)張力輥上，所述卷取機(jī)輥組編碼器2安裝在卷取機(jī)輥組11的一個(gè)張力輥上，所述開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器I和卷取機(jī)輥組編碼器2分別用于測(cè)量帶鋼線速度V并通過(guò)硬線將帶鋼線速度V反饋給PLC8。所述二級(jí)系統(tǒng)7通過(guò)工業(yè)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)將帶鋼的初始卷徑Dini和帶鋼厚度h傳送給PLC8，PLC8得到相應(yīng)的數(shù)據(jù)后就可以進(jìn)行開(kāi)卷機(jī)3和卷取機(jī)4的實(shí)時(shí)卷徑跟蹤處理。所述HMI12畫(huà)面采用西門子的Wincc系統(tǒng),系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用C/S (Consumer/Serve,客戶/服務(wù)器)體模式:服務(wù)器(圖中未示出)提供數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，工作站(圖中未示出)用于畫(huà)面顯示和操作。HMI12的服務(wù)器通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與PLC8通訊，用戶通過(guò)監(jiān)控HMI12畫(huà)面可以監(jiān)控實(shí)時(shí)鋼卷卷徑，也可以手動(dòng)干預(yù)修改卷徑。
[0033]參見(jiàn)圖3，本發(fā)明軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法的工作步驟如下:
[0034]一、讀取各個(gè)外部測(cè)量參數(shù)，通過(guò)開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器I或卷取機(jī)輥組編碼器2分別獲得開(kāi)卷機(jī)3或卷取機(jī)4帶鋼的線速度V，通過(guò)開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)裝置5或卷取機(jī)傳動(dòng)裝置6分別獲取開(kāi)卷機(jī)3或卷取機(jī)4的轉(zhuǎn)速n，通過(guò)二級(jí)系統(tǒng)7獲取鋼卷的初始卷徑Dini和帶鋼厚度h，將鋼卷初始卷徑Dini放入中間寄存器(圖中未示出)待用。如果PLC8確認(rèn)更新卷徑，則將當(dāng)前累計(jì)卷徑Dadd (Tcurr)更新為初始卷徑Dini。
[0035]二、用PLC8對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤處理，通過(guò)累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法獲得累計(jì)卷徑Dadd，通過(guò)直接速度計(jì)算方法獲得測(cè)量卷徑Dmete,具體過(guò)程如下:
[0036](一)累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法的改進(jìn)
[0037]本發(fā)明的累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法采用了截面積等流量計(jì)算方法，參考數(shù)據(jù)選擇帶鋼的線速度V。
[0038]圖4表現(xiàn)了開(kāi)卷機(jī)3上同一鋼卷在鋼卷處理機(jī)組運(yùn)行的T-dt時(shí)刻和T時(shí)刻時(shí)的不同狀態(tài)，在T-dt時(shí)刻，鋼卷半徑為r，經(jīng)過(guò)一個(gè)采樣周期dt到達(dá)T時(shí)刻后，鋼卷半徑變?yōu)镽，并通過(guò)開(kāi)卷，展開(kāi)的帶鋼有L的長(zhǎng)度。根據(jù)截面積不變的原理，就有以下公式，
[0039]S (T-dt) =S (T)+L*h
[0040]其中S為不同時(shí)刻的鋼卷截面積，h為帶鋼的厚度。
[0041]假設(shè)帶鋼運(yùn)行的線速度為V，那么L=V*dt，代入半徑與圓面積公式，整理可得到開(kāi)卷機(jī)3的應(yīng)用公式:
[0042]P* TI R~2=P* TI r~2_V*h*dt
[0043]卷取機(jī)4可按照同樣原理推導(dǎo)得到:
[0044]P* TI R~2=P* TI r~2+V*h*dt[0045]經(jīng)過(guò)歸納總結(jié)就可得到通用的累計(jì)卷徑Dadd的遞歸公式:
[0046]開(kāi)卷機(jī)3 =Dadd (Tcurr) =[Dadd (Tcurr_dt) ~2 — 4*dt*V*h/( TI *P)]~l/2
[0047]卷取機(jī)4 =Dadd (Tcurr) =[Dadd (Tcurr_dt) ~2+4*dt*V*h/( TI *P)]~l/2
[0048]其中，Dadd表示鋼卷累計(jì)直徑，Tcurr表示當(dāng)前時(shí)間，dt表示一個(gè)采樣周期，V表示開(kāi)卷機(jī)3或卷取機(jī)4帶鋼的線速度,h表示帶鋼厚度,P表示鋼卷的占空比，前述初始卷徑Dini作為第一個(gè)Dadd。
[0049]相對(duì)于通常使用的累加計(jì)數(shù)計(jì)算公式(開(kāi)卷機(jī)Dadd (n) =Dadd (n-1) _dD ;卷取機(jī)DaddOO=Dadd(n-l)+dD)，這個(gè)公式更為復(fù)雜，之所以采用新的卷徑累加計(jì)算遞歸公式是因?yàn)樾碌墓骄哂幸韵旅黠@的優(yōu)點(diǎn):
[0050]A、表達(dá)式為開(kāi)方公式，保證了最終的結(jié)果為正值，不會(huì)因?yàn)橛?jì)算設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤而出現(xiàn)負(fù)值卷徑；
[0051]B、公式中的變化量包括帶鋼線速度V和鋼卷厚度h，其中鋼卷厚度h在工業(yè)生產(chǎn)中是鋼卷的特征參數(shù)，通過(guò)二級(jí)系統(tǒng)7查閱鋼卷批號(hào)可自動(dòng)獲取，僅有參數(shù)速度V需要通過(guò)測(cè)量得到，只要保證速度V的測(cè)量結(jié)果正確就可以保證公式計(jì)算結(jié)果正確，相對(duì)于一些參數(shù)變化多的公式而言，保證了新公式在使用時(shí)更加精確可靠；
[0052]C、為保證參數(shù)線速度V的準(zhǔn)確，在開(kāi)卷機(jī)輥組9和卷取機(jī)輥組11上分別加裝開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器I和卷取機(jī)輥組編碼器2，所述開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器I和卷取機(jī)輥組編碼器2均為脈沖編碼器，開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器I和卷取機(jī)輥組編碼器2的數(shù)據(jù)直接接入PLC8的計(jì)數(shù)模塊中，通過(guò)簡(jiǎn)單處理就可以得到精度很高的帶鋼實(shí)時(shí)線速度值V ;
[0053]D、參數(shù)速度V為測(cè)量數(shù)據(jù)，不可避免的會(huì)有不同程度的波動(dòng)，新的累計(jì)計(jì)算遞歸公式為開(kāi)方表達(dá)式，也就將速度V的波動(dòng)降低了 一個(gè)數(shù)量級(jí)。
[0054]線速度V為一個(gè)變化的參數(shù)，但在使用中作為了一個(gè)恒定參數(shù)在使用，在降低了公式復(fù)雜性的同時(shí)，也降低了公式的精度。但在工業(yè)生產(chǎn)中，鋼卷處理機(jī)組的速度變化一般都很低，大多在0.05米/秒到0.1米每秒以內(nèi)，而采樣周期dt可以設(shè)計(jì)很短，一般為10毫秒，所以速度變化基本可以忽略不計(jì)，確保了公式的計(jì)算精度。相對(duì)于其它公式中需要用到近似值這一情況，新的卷徑累加計(jì)算遞歸公式是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
[0055](二)直接速度計(jì)算方法中濾波器的選擇
[0056]在鋼卷實(shí)際卷徑Dart的確定中，帶鋼線速度V和鋼卷轉(zhuǎn)速n均為測(cè)量數(shù)據(jù)，這會(huì)導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果在實(shí)際卷徑Daet上下波動(dòng)，而通過(guò)直接速度計(jì)算公式Dmete,=P*i*V/ n *n得到的測(cè)量卷徑Dmrtw波動(dòng)得更為劇烈。為了減小測(cè)量卷徑Dmrtw數(shù)據(jù)的波動(dòng)，本方法對(duì)這些測(cè)量數(shù)據(jù)都進(jìn)行了低通濾波。
[0057]經(jīng)典的低通濾波器(圖中未示出)的一般表達(dá)式為:T*dy (t)/dt+y (t) =x (t),其中T為濾波周期，y(t)為濾波后的數(shù)值，x(t)為需要率波的參數(shù)。
[0058]將公式經(jīng)行離散化和簡(jiǎn)化處理，最終就得到可以使用的公式:
[0059]Y (k) =(Ts/Ts+T)*X(k) + (T/Ts+T)Y (k_l)
[0060]其中，Y (k-1)為上一次濾波器的輸出，X(k)為本次采樣的值，Y (k)為本次濾波器的輸出，Ts為采樣時(shí)間，T為濾波周期，Ts和T的比決定了低通濾波器的濾波頻率。在本實(shí)施例中，由于帶鋼的線速度V和鋼卷轉(zhuǎn)速n的變化率都較低，所以將Ts選為10毫秒，T選為200毫秒。[0061]濾波之后對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)帶鋼線速度V和鋼卷轉(zhuǎn)速n待用。
[0062]三、對(duì)比累計(jì)卷徑Dadd和測(cè)量卷徑Dmete,，在PLC8中修正累計(jì)卷徑Dadd每次的累加值，得到實(shí)際卷徑Dart，具體過(guò)程如下:
[0063]本發(fā)明需要算出兩個(gè)卷徑值，一個(gè)通過(guò)累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法獲得累計(jì)卷徑Dadd，另一個(gè)通過(guò)直接速度計(jì)算方法獲得測(cè)量卷徑通過(guò)對(duì)兩個(gè)卷徑的處理得到實(shí)際卷徑Dac;t，并作為最終的輸出卷徑。
[0064]得到的卷徑最為精確地作法是將兩個(gè)卷徑放入卡爾曼濾波器(圖中未示出)中進(jìn)行處理，而兩個(gè)卷徑的定義也正好滿足卡爾曼濾波器的處理要求。但通過(guò)PLC8來(lái)實(shí)現(xiàn)卡爾曼濾波器較為復(fù)雜，所以本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種較為簡(jiǎn)單的方法。
[0065]通過(guò)累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法得到的累計(jì)卷徑Dadd在長(zhǎng)期的遞歸后會(huì)產(chǎn)生很大的累計(jì)誤差，而通過(guò)直接速度計(jì)算方法得到的測(cè)量卷徑Dnrete會(huì)有劇烈的數(shù)據(jù)波動(dòng)。本發(fā)明采用了測(cè)量卷徑Dmete來(lái)修正累計(jì)卷徑Dadd的方法，降低了累計(jì)卷徑Dadd每次遞歸的誤差，使得累計(jì)誤差處于一種可控制范圍內(nèi)，從而得到一個(gè)穩(wěn)定且相對(duì)精確的實(shí)際卷徑Dac;t，其算法如下:
[0066]A、PLC8先將累計(jì)卷徑Dadd的遞歸公式修正為實(shí)際卷徑Dart的遞歸公式:
[0067]開(kāi)卷機(jī)3:Dact (Tcurr) =[Dact (Tcurr_dt) ~2 — ii *4*dt*V*h/( TI *P) ]~ 1/2
[0068]卷取機(jī)4:Dact (Tcurr) = [Dact (Tcurr_dt) '2+V- *4*dt*V*h/( TI *P)]~l/2
[0069]其中，公式中增加 了修正因數(shù)U對(duì)累計(jì)卷徑Dadd進(jìn)行修正，以獲得準(zhǔn)確的實(shí)際卷徑 Dact。
[0070]B、將每次得到的累計(jì)卷徑Dadd和測(cè)量卷徑Dnrete進(jìn)行比較，得到偏差值A(chǔ) d，由于測(cè)量卷徑Dnrete處于劇烈的波動(dòng)中，所以單次的偏差值A(chǔ) d沒(méi)有參考價(jià)值，但由于測(cè)量卷徑Dffleter的波動(dòng)是在實(shí)際值上下進(jìn)行的，代表了實(shí)際值的變化趨勢(shì)，所以多個(gè)偏差值A(chǔ) d的評(píng)價(jià)值也就基本代表了實(shí)際值與累計(jì)卷徑Dadd的偏差，在本實(shí)施例中，將20個(gè)偏差值A(chǔ) d作為一組進(jìn)行平均，得到參考偏差值A(chǔ) D0
[0071]C、通過(guò)將參考偏差值A(chǔ) D分別與當(dāng)前的累計(jì)卷徑Dadd (Tran)和前一個(gè)采樣周期的累計(jì)卷徑Dadd (Tc^-Clt)相加，分別得到當(dāng)前的實(shí)際卷徑Dart (Tran)和前一個(gè)采樣周期的實(shí)際卷徑Dart (T_-dt)，將Daet (Tcurr)和Dact (Tcm-Clt)分別代入實(shí)際卷徑Dart的遞歸公式，最終確定本組修正因數(shù)U的取值，在實(shí)際工作中，為了既具備卷徑單向變化的優(yōu)點(diǎn)又保證卷徑修正值的準(zhǔn)確性，U的取值范圍設(shè)定在0.2~1.8之間，當(dāng)機(jī)組恒速運(yùn)行時(shí)，U值基本運(yùn)行在0.8~1.3之間。
[0072]四、在PLC8中將實(shí)際卷徑Daet作為下一周期的累計(jì)卷徑Dadd,同時(shí)將本組修正因數(shù)U作為下一組(20個(gè))累計(jì)卷徑Dadd計(jì)算的基礎(chǔ)參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上循環(huán)操作。
[0073]簡(jiǎn)而言之，當(dāng)PLC8進(jìn)行卷徑跟蹤時(shí)，PLC8根據(jù)當(dāng)前帶鋼線速度V和帶鋼厚度h計(jì)算每次取樣周期下鋼卷截面積的改變量A S，通過(guò)鋼卷截面積改變量A S和前一采樣周期的累計(jì)卷徑Dadd (Tam-(It)得到當(dāng)前累計(jì)卷徑Dadd (Tcurr)0同時(shí),PLC8根據(jù)當(dāng)前帶鋼轉(zhuǎn)速n和當(dāng)前帶鋼線速度V得到測(cè)量卷徑比較當(dāng)前累計(jì)卷徑Dadd (Tcurr)和測(cè)量卷徑Dmete對(duì)鋼卷卷徑進(jìn)行修正，并得到當(dāng)前實(shí)際卷徑Dart (Tran)并輸出。同時(shí)，當(dāng)前實(shí)際卷徑Dac;t(Tcurr)作為下一周期dt的累計(jì)卷徑Dadd。
[0074]本發(fā)明的技術(shù)途徑是通過(guò)測(cè)量卷徑Dnrete來(lái)修正累計(jì)卷徑Dadd,由于累計(jì)卷徑Dadd是以累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法得到的，所以保留了卷徑單向遞增遞減無(wú)上下波動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，又因?yàn)樽罱K獲得的實(shí)際卷徑Dac;t是通過(guò)測(cè)量卷徑Dmrtw來(lái)修正累計(jì)卷徑Dadd的，所以又降低了累計(jì)誤差，保證了最終得到的實(shí)際卷徑Dac;t的精度。
[0075]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
[0076]本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)通過(guò)開(kāi)卷機(jī)輥組編碼器(I)或卷取機(jī)輥組編碼器(2)分別獲得開(kāi)卷機(jī)(3)或卷取機(jī)(4)帶鋼的線速度V，通過(guò)開(kāi)卷機(jī)傳動(dòng)裝置(5)或卷取機(jī)傳動(dòng)裝置(6)分別獲取開(kāi)卷機(jī)(3)或卷取機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速n，通過(guò)二級(jí)系統(tǒng)(7)獲取鋼卷的初始卷徑Dini和帶鋼厚度h ; 2)用PLC(8)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤處理，通過(guò)累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法獲得累計(jì)卷徑Dadd，通過(guò)直接速度計(jì)算方法獲得測(cè)量卷徑Dmete ； 3)對(duì)比累計(jì)卷徑Dadd和測(cè)量卷徑Dmet?，在PLC(8)中修正累計(jì)卷徑Dadd每次的累加值，得到實(shí)際卷徑Dart; 4)在PLC(8)中將實(shí)際卷徑Dart作為下一周期的累計(jì)卷徑Dadd，循環(huán)以上操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，其特征在于:所述步驟2)中的累加計(jì)數(shù)計(jì)算方法，是基于同一鋼卷在不同時(shí)刻截面積不變的原理，得到如下的累計(jì)卷徑Dadd的遞歸公式:Dadd (Tcurr) = [Dadd (Tcurr-dt) ~2±4*dt*V*h/(TI *P)]~l/2，其中，“ + ”表示適用卷取機(jī)(4)，“一”表示適用開(kāi)卷機(jī)(3)，Tcm表示當(dāng)前時(shí)間，dt表示一個(gè)采樣周期,V表示開(kāi)卷機(jī)(3)或卷取機(jī)(4)帶鋼的線速度,h表示帶鋼厚度，P表不鋼卷的占空比。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，其特征在于:所述步驟2)中 的直接速度計(jì)算方法的計(jì)算公式是:Dmetel=P*i*V/ TI *n,其中，P表示鋼卷的占空比，i表示齒輪箱的轉(zhuǎn)速比，V表示開(kāi)卷機(jī)(3)或卷取機(jī)(4)帶鋼的線速度，n表示開(kāi)卷機(jī)(3)或卷取機(jī)(4)的轉(zhuǎn)速；為了減小測(cè)量卷徑Dnirtw數(shù)據(jù)的波動(dòng)，還需對(duì)參數(shù)1、V和n進(jìn)行低通濾波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，其特征在于:所述步驟3)的對(duì)比修正步驟如下:A、PLC (8)先將累計(jì)卷徑Dadd的遞歸公式修正為實(shí)際卷徑 Dact 的遞歸公式=Dact (Tcurr)= [Dact (Tcurr-dt) ~2± ii*4*dt*V*h/( TI *P)]~l/2，其中，“ + ”表示適用卷取機(jī)(4 )，“ 一”表示適用開(kāi)卷機(jī)(3 )，Tcurr表示當(dāng)前時(shí)間，dt表示一個(gè)采樣周期，U表示修正因數(shù)，V表示開(kāi)卷機(jī)(3)或卷取機(jī)(4)帶鋼的線速度，h表示帶鋼厚度，P表示鋼卷的占空比；B、將每次得到的累計(jì)卷徑Dadd和測(cè)量卷徑0_?進(jìn)行比較，得到偏差值A(chǔ) d，由于多個(gè)偏差值A(chǔ) d的評(píng)價(jià)值代表了實(shí)際值與累計(jì)卷徑Dadd的偏差，所以將多個(gè)偏差值A(chǔ) d作為一組進(jìn)行平均，得到參考偏差值A(chǔ) D ;C、將參考偏差值A(chǔ) D分別與當(dāng)前的累計(jì)卷徑Dadd (Teun)和前一個(gè)采樣周期的累計(jì)卷徑Dadd (Tcm-Clt)相加，分別得到當(dāng)前的實(shí)際卷徑Dact (T_)和前一個(gè)采樣周期的實(shí)際卷徑 Dart (Tcm-Clt(Tcurr)^P Dact (Tc^dt)分別代入實(shí)際卷徑Dart的遞歸公式，最終確定本組修正因數(shù)y的取值。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，其特征在于:所述步驟4)中，同時(shí)將本組修正因數(shù)y作為下一組累計(jì)卷徑Dadd計(jì)算的基礎(chǔ)參數(shù)，并在此基礎(chǔ)上循環(huán)操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，其特征在于:所述修正因數(shù)U的范圍在0.2~1.8之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，其特征在于:所述修正因數(shù)U的范圍在0.8~1.3之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的軋鋼工藝中開(kāi)卷機(jī)或卷取機(jī)的鋼卷卷徑確定方法，其特征在于:每組 偏差值A(chǔ) d為20個(gè)。
【文檔編號(hào)】B21C51/00GK103521551SQ201310533768
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】李凱, 雷銳光, 趙媛, 劉辰明, 陳瑜 申請(qǐng)人:武漢鋼鐵(集團(tuán))公司, 武漢鋼鐵工程技術(shù)集團(tuán)自動(dòng)化有限責(zé)任公司