蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法，本發(fā)明涉及蓄熱式步進(jìn)加熱爐步進(jìn)梁控制領(lǐng)域，本方法在步距控制上采用正誤差補(bǔ)償，使步距基本恒定，爐內(nèi)鋼坯布料、受熱均勻，鋼坯能夠準(zhǔn)確走上出爐輥道。
【專利說明】蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及蓄熱式步進(jìn)加熱爐步進(jìn)梁控制領(lǐng)域，特別涉及一種蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在軋鋼廠中用到蓄熱式步進(jìn)加熱爐，蓄熱式步進(jìn)加熱爐的主要設(shè)備是步進(jìn)機(jī)構(gòu)，所述步進(jìn)機(jī)構(gòu)主要由固定梁、步進(jìn)梁、升降缸、平移缸及驅(qū)動液壓系統(tǒng)組成。其中步進(jìn)梁的上升和下降由升降油缸沿升降導(dǎo)板斜面驅(qū)動，前進(jìn)和后退由平移油缸驅(qū)動。步進(jìn)式加熱爐通過步進(jìn)梁的上升(從固定梁托起鋼坯)、前進(jìn)(鋼坯前移)、下降(鋼坯落在固定梁上)和后退(空載返回)的循環(huán)動作完成鋼坯的加熱和輸送。步進(jìn)梁承載的總重量通常有幾百噸重。一根鋼坯從進(jìn)入爐開始到加熱完畢出爐通常要經(jīng)過60到80步的運(yùn)動過程。鋼坯在爐內(nèi)的定位控制，主要是步進(jìn)梁的步距控制。
[0003]傳統(tǒng)步距控制采用步距誤差補(bǔ)償法來消除鋼坯從入爐到出爐過程中步進(jìn)梁運(yùn)行的累積誤差。誤差補(bǔ)償法是將步進(jìn)梁每步實(shí)際位移值與工藝值相減，將得到的誤差值加在步進(jìn)梁下一步運(yùn)行的步距中，使上一部的步距誤差由下一步補(bǔ)償，來減小鋼坯出爐時(shí)的累積誤差。
[0004] 假設(shè)傳統(tǒng)步距控制方法中標(biāo)準(zhǔn)步距D即工藝值為250mm即初始平移步距設(shè)定值Dtl，步進(jìn)梁按照初始平移步距設(shè)定值Dtl平移后，得到實(shí)際平移距離Cltl ;步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值為D1，通過以下方法求得:將平移傳感器檢測到的第一個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離Cltl減去設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)步距D，得到誤差值Λ D0,則步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1為標(biāo)準(zhǔn)步距D -誤差值Λ D0,步進(jìn)梁運(yùn)行第二個(gè)周期后得到實(shí)際平移距離Cl1 ;步進(jìn)梁第三個(gè)周期的平移步距設(shè)定值為D2，通過以下方法求得:將平移傳感器檢測到的第二個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離Cl1減去設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)步距D，得到誤差值Λ D1,則步進(jìn)梁第三個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D2為標(biāo)準(zhǔn)步距D -誤差值Λ D1，步進(jìn)梁運(yùn)行第三個(gè)周期后得到實(shí)際平移距離d2 ;依此類推，步進(jìn)梁第n+1個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D n為標(biāo)準(zhǔn)步距D -誤差值Λ D
。公式表示為:Dn=D - ADlri，其中η為1、2、3、4......，Dn為步進(jìn)梁第n+1個(gè)周期的平移步距設(shè)定值，Λ Dlri為第η個(gè)周期的誤差值。由以上描述看出，當(dāng)厶011_1〈0時(shí)，011>250臟；當(dāng)厶011_1>0時(shí)，011〈250臟；當(dāng)I ADlriI越大，步進(jìn)梁的設(shè)定值Dn偏離標(biāo)準(zhǔn)步距D (250mm)就越多，下一個(gè)周期運(yùn)行后誤差值會更大，步距設(shè)定值偏離標(biāo)準(zhǔn)步距D( 250mm)會更多。
[0005]由上述分析可以看出，該補(bǔ)償方法只在實(shí)際位移值與工藝值誤差量小的時(shí)候能很好的消除累積誤差，而隨著步距的增加，下步距設(shè)定值與工藝值的誤差量就會逐漸累積到很大，又由于步進(jìn)梁是大慣量控制(大慣量是指步進(jìn)梁托鋼時(shí)負(fù)荷大，由于負(fù)荷大，步進(jìn)梁停止時(shí)的慣量就大)，一旦實(shí)際位移值與工藝值誤差量過大，將造成步距混亂，爐內(nèi)鋼坯布料不均勻，影響鋼坯準(zhǔn)確上出爐輥道及出爐溫度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法，采用本方法進(jìn)行步距控制使步距基本恒定，爐內(nèi)鋼坯布料、受熱均勻，鋼坯能夠準(zhǔn)確走上出爐輥道。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法，包括步驟如下:
1)在加熱爐步進(jìn)梁控制系統(tǒng)中設(shè)置步進(jìn)梁的標(biāo)準(zhǔn)步距D和允許最大誤差值ΛDmaxJf標(biāo)準(zhǔn)步距D減去允許最大誤差值Λ Dmax得到步進(jìn)梁的初始平移步距設(shè)定值為Dtl ；
2)將鋼坯放在固定梁上，啟動步進(jìn)梁，同時(shí)通過平移傳感器檢測步進(jìn)梁的平移距離，步進(jìn)梁從原點(diǎn)上升，托起鋼坯，帶動鋼坯上升到上后位置后，步進(jìn)梁再按照初始平移步距設(shè)定值Dtl平移，帶動鋼坯前移到上前位置后，步進(jìn)梁再帶動鋼坯下降，將鋼坯放在固定梁上，步進(jìn)梁繼續(xù)下降到下前位置后再后退到原點(diǎn)，完成步進(jìn)梁的第一個(gè)周期動作，步進(jìn)梁將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第一個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為
do ;
3)令步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值為D1，通過以下方法求得:將平移傳感器檢測到的第一個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離Cltl減去步驟I)中設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)步距D，得到第一個(gè)周期的誤差值Λ D0,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)周期的誤差值Λ D0大于零時(shí)，則步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1為標(biāo)準(zhǔn)步距D減去第一個(gè)周期的誤差值Λ D0 ;當(dāng)?shù)谝粋€(gè)周期的誤差值Λ D0小于或等于零時(shí)，則步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1為標(biāo)準(zhǔn)步距D減去允許最大誤差值Δ Dmax ；
4)按照步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1重復(fù)步驟2)，繼續(xù)將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第二個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為Cl1，根據(jù)步驟3)求得步進(jìn)梁第三個(gè)周期的平移步距設(shè)定值為D2，重復(fù)步驟2)，又繼續(xù)將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第三個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為d2，至第η個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為Cllri，如此循環(huán)，將鋼坯從入爐側(cè)不斷地平移到出爐側(cè)。
[0008]步驟I)中所述步進(jìn)梁的標(biāo)準(zhǔn)步距D為250mm，允許最大誤差值Λ Dmax為8mm。
[0009]步驟2)中所述步進(jìn)梁的升降距離為200mm。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:相較于現(xiàn)有技術(shù)，假設(shè)本方法應(yīng)用中的步進(jìn)梁的標(biāo)準(zhǔn)步距D為250mm，允許最大誤差值Λ Dmax為8mm，由以上描述可以算出，步進(jìn)梁每次的平移步距設(shè)定值在242mnT250mm之間，實(shí)際步進(jìn)梁每步最大誤差不超過8mm，因此采用本方法后的步進(jìn)梁控制步距較恒定，布料準(zhǔn)確，爐內(nèi)鋼坯布料均勻(即鋼坯與鋼坯之間的距離恒定)，鋼坯能夠準(zhǔn)確走出爐輥道，鋼坯在爐內(nèi)受熱均勻，出爐溫度基本恒定。本蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法有效解決了誤差累積量大時(shí)，步距混亂的狀況。
[0011]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的爐內(nèi)鋼坯分布圖；
圖2為本發(fā)明的步進(jìn)梁運(yùn)行流程圖；
圖3為本發(fā)明的步進(jìn)梁運(yùn)行周期圖；
圖4為本發(fā)明的驅(qū)動液壓系統(tǒng)電路框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013]參見圖1至圖4，一種蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法，包括步驟如下:
I)在加熱爐步進(jìn)梁控制系統(tǒng)中設(shè)置步進(jìn)梁的標(biāo)準(zhǔn)步距D和允許最大誤差值Λ Dmaxdf標(biāo)準(zhǔn)步距D減去允許最大誤差值Λ Dmax得到步進(jìn)梁的初始平移步距設(shè)定值為％。本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中的加熱爐裝出料中心線距離為16500mm。所述步進(jìn)梁的標(biāo)準(zhǔn)步距D為250mm，允許最大誤差值Λ Dmax為8mm。
[0014]2)將鋼坯放在固定梁上，啟動步進(jìn)梁，同時(shí)通過平移傳感器檢測步進(jìn)梁的平移距離，步進(jìn)梁從原點(diǎn)上升，托起鋼坯，帶動鋼坯上升到上后位置后，步進(jìn)梁再按照初始平移步距設(shè)定值Dtl平移，帶動鋼坯前移到上前位置后，步進(jìn)梁再帶動鋼坯下降，將鋼坯放在固定梁上，步進(jìn)梁繼續(xù)下降到下前位置后再后退到原點(diǎn)，完成步進(jìn)梁的第一個(gè)周期動作，步進(jìn)梁將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第一個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為dg ο
[0015]參見圖3，以步進(jìn)梁升降距離200mm，平移距離250mm為例對步進(jìn)梁的周期動作進(jìn)行詳細(xì)描述。固定梁的位置是100。圖中，矩形框里面的數(shù)字為步進(jìn)梁運(yùn)行時(shí)速度變化的位置，矩形框外面的數(shù)字為步進(jìn)梁運(yùn)行位置區(qū)間速度值。A為步進(jìn)梁原點(diǎn)，B為步進(jìn)梁上后位置，C為步進(jìn)梁上前位置，D為步進(jìn)梁下前位置。步進(jìn)梁正循環(huán)順序?yàn)锳BCDA，逆循環(huán)順序?yàn)锳DCBA。步進(jìn)式加熱爐步進(jìn)梁正循環(huán)為正常生產(chǎn)狀態(tài)，逆循環(huán)主要用于退鋼。正循環(huán)分為上升、前進(jìn)、下降、后退四步，每個(gè)時(shí)段都是先加速、后勻速、最后減速的過程。步進(jìn)梁控制要求接鋼時(shí)輕托輕放，當(dāng)運(yùn)行時(shí)，步進(jìn)梁從A位置上升時(shí)速度16 mm/s,到達(dá)90mm位置時(shí)速度降為7 mm/s，到達(dá)IlOmm位置時(shí)速度升為16 mm/s，直到192mm位置時(shí)減速至B位置停止；然后從B位置以9.95 mm/s的速度運(yùn)行到235mm位置減速至C位置停止；再從C位置以12mm/s的速度下降,到達(dá)115m m位置時(shí)速度降為6 mm/s,到達(dá)90mm位置時(shí)速度升為14 mm/s,直到15mm位置時(shí)減速至D位置停止；繼續(xù)從D位置以15.6 mm/s的速度運(yùn)行到14mm位置減速至A位置停止。
[0016]3)令步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值為D1，通過以下方法求得:將平移傳感器檢測到的第一個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離Cltl減去步驟I)中設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)步距D，得到第一個(gè)周期的誤差值Λ D0,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)周期的誤差值Λ D0大于零時(shí)，則步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1為標(biāo)準(zhǔn)步距D減去第一個(gè)周期的誤差值Λ D0 ;當(dāng)誤差值Λ D0小于或等于零時(shí)，則步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1為標(biāo)準(zhǔn)步距D減去允許最大誤差值Λ Dmax,用公式表示如下:
Dlri=D -D'，其中 η 為 1、2、3、4......D' =ADmax (初始或者Λ Dn-^O,其中 η 為 1、2、3、4......)
D' =ADlri (ADlri >0，其中 η 為 1、2、3、4......)
Λ Dlri = Cllr1- D，其中 η 為 1、2、3、4......其中，D為標(biāo)準(zhǔn)步距，Dlri為步進(jìn)梁第η個(gè)周期的平移步距設(shè)定值，Cllri為第η個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離實(shí)際值，Λ Dlri為第η個(gè)周期的誤差值，Λ Dmax為允許最大誤差值，D'為補(bǔ)償值。
[0017]4)按照步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1重復(fù)步驟2)，繼續(xù)將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第二個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為Cl1，根據(jù)步驟3)求得步進(jìn)梁第三個(gè)周期的平移步距設(shè)定值為D2，重復(fù)步驟2)，又繼續(xù)將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第三個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為d2，至第η個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為Cln+……如此循環(huán)，將鋼坯從入爐側(cè)不斷地平移到出爐側(cè)。
[0018]本方法應(yīng)用中的步進(jìn)梁的標(biāo)準(zhǔn)步距D為250mm，允許最大誤差值Λ Dmax為8mm，由以上描述可以算出，步進(jìn)梁每次的平移步距設(shè)定值在242mnT250mm之間，實(shí)際步進(jìn)梁每步最大誤差不超過8mm，因此采用本方法后的步進(jìn)梁控制步距較恒定，布料準(zhǔn)確，爐內(nèi)鋼坯布料均勻(即鋼坯與鋼坯之間的距離恒定)。
[0019]參見圖4，所述驅(qū)動液壓系統(tǒng)包括PLC、位移傳感器、繼電器、電磁閥、液壓裝置，所述PLC通過繼電器控制電磁閥的開或關(guān)，從而控制液壓裝置驅(qū)動步進(jìn)梁運(yùn)行，所述位移傳感器用于檢測步進(jìn)梁的運(yùn)動距離信號，并將步進(jìn)梁的運(yùn)動距離信號傳遞給PLC。本方法中使用西門子PLC，采用I個(gè)主站+5個(gè)從站的形式。主站包含電源模塊(6ES7407-0KA02-0AA0), CPU (6ES7 414-2XK05-0AB0)以及通訊模塊(6GK7 443-1EX20-0XE0),用于通訊及信號的處理；從站包含遠(yuǎn)程模塊(6ES7 153-1AA03-0XB0), DI模塊(6ES7321-1BL00-0AA0)、D0 模塊(6ES7 322-1BL00-0AA0)、Al 模塊(6ES7 331-7KF02-0AB0)以及AO模塊(6ES7 332-5HD01-0AB0)，用于信號的采集并通過通訊傳至主站。主站包含2條通訊網(wǎng)絡(luò)，一條掛從站，一條掛傳動裝置(變頻器)。傳動裝置(變頻器)下面連接需要控制的電機(jī)，電機(jī)上裝有編碼器，將速度值反饋給傳動裝置(變頻器)便于控制。步進(jìn)梁控制中，當(dāng)PLC的CPU發(fā)出步進(jìn)梁運(yùn)行命令后，通過通訊至從站的DO模塊發(fā)出信號至繼電器，繼電器控制電磁閥使液壓裝置驅(qū)動步進(jìn)梁運(yùn)動，步進(jìn)梁的位置由從站的Al模塊通過安裝在液壓缸旁邊的位移傳感器采集，將采集到位移信號通訊到主站，CPU通過位移信號控制步進(jìn)梁運(yùn)行。
【權(quán)利要求】
1.一種蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法，其特征在于，包括步驟如下: 1)在加熱爐步進(jìn)梁控制系統(tǒng)中設(shè)置步進(jìn)梁的標(biāo)準(zhǔn)步距D和允許最大誤差值ΛDmaxdf標(biāo)準(zhǔn)步距D減去允許最大誤差值Λ Dmax得到步進(jìn)梁的初始平移步距設(shè)定值為Dtl ； 2)將鋼坯放在固定梁上，啟動步進(jìn)梁，同時(shí)通過平移傳感器檢測步進(jìn)梁的平移距離，步進(jìn)梁從原點(diǎn)上升，托起鋼坯，帶動鋼坯上升到上后位置后，步進(jìn)梁再按照初始平移步距設(shè)定值Dtl平移，帶動鋼坯前移到上前位置后，步進(jìn)梁再帶動鋼坯下降，將鋼坯放在固定梁上，步進(jìn)梁繼續(xù)下降到下前位置后再后退到原點(diǎn)，完成步進(jìn)梁的第一個(gè)周期動作，步進(jìn)梁將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第一個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為do ; 3)令步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值為D1，通過以下方法求得:將平移傳感器檢測到的第一個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離Cltl減去步驟I)中設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)步距D，得到第一個(gè)周期的誤差值Λ D0,當(dāng)?shù)谝粋€(gè)周期的誤差值Λ D0大于零時(shí)，則步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1為標(biāo)準(zhǔn)步距D減去第一個(gè)周期的誤差值Λ D0 ;當(dāng)?shù)谝粋€(gè)周期的誤差值Λ D0小于或等于零時(shí)，則步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1為標(biāo)準(zhǔn)步距D減去允許最大誤差值Δ Dmax ； 4)按照步進(jìn)梁第二個(gè)周期的平移步距設(shè)定值D1重復(fù)步驟2)，繼續(xù)將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第二個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為Cl1，根據(jù)步驟3)求得步進(jìn)梁第三個(gè)周期的平移步距設(shè)定值為D2，重復(fù)步驟2)，又繼續(xù)將鋼坯從入爐側(cè)向出爐側(cè)平移一段距離，平移傳感器檢測到第三個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為d2，至第η個(gè)周期鋼坯的平移實(shí)際距離為Cllri，如此循環(huán)，將鋼坯從入爐側(cè)不斷地平移到出爐側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法，其特征在于:步驟I)中所述步進(jìn)梁的標(biāo)準(zhǔn)步距D為250mm，允許最大誤差值Λ Dmax為8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄熱式步進(jìn)加熱爐的步進(jìn)梁控制方法，其特征在于:步驟2)中所述步進(jìn)梁的升降距離為200mm。
【文檔編號】C21D9/70GK104178622SQ201410416795
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】肖薇, 舒鋼, 楊洋, 彭璠, 楊戇, 葉波 申請人:重慶鋼鐵集團(tuán)電子有限責(zé)任公司