專利名稱：用于物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于故障診斷和容錯技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及提供一種用于輥底式熱處理爐物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
輥底式熱處理爐爐子長度較大，生產(chǎn)效率高，具有處理的鋼材質(zhì)量好、機(jī)械化、自動化程度高等特點(diǎn)，因此被廣泛地應(yīng)用于冶金及機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)中。物料跟 蹤系統(tǒng)是輥底式熱處理爐正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，它為輥底式熱處理爐控制系統(tǒng)中的其他子系統(tǒng)(溫度曲線控制系統(tǒng)、二級模型控制系統(tǒng))提供基本的物料跟蹤位置信息，在實(shí)際生產(chǎn)過程中位置跟蹤計(jì)算非常重要，其精度及穩(wěn)定性直接影響到設(shè)備的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量及設(shè)備安全。輥底式熱處理爐多采用一個輥道一個變頻器的單對單控制方式，鋼板的裝料、出料以及鋼板在爐內(nèi)的傳送通過變頻器驅(qū)動電機(jī)完成，每個輥道電機(jī)軸安裝有脈沖編碼器用以反饋輥道實(shí)際速度，沿爐長方向設(shè)有數(shù)個激光光柵光電設(shè)備，用來對爐內(nèi)的鋼板位置進(jìn)行校正，由于鋼板的長度、鋼種不同，這就要求不同的鋼板在爐內(nèi)要以不同速度運(yùn)行，因?yàn)闋t子在正常生產(chǎn)時(shí)是密封的，而且沒有針對每塊鋼實(shí)時(shí)的檢測設(shè)備，爐內(nèi)鋼板情況只能根據(jù)物料跟蹤系統(tǒng)計(jì)算來判定，一旦物料跟蹤信息與鋼板實(shí)際位置不一致，就會導(dǎo)致爐內(nèi)鋼板控制混亂，只能切換到手動控制，效率大大下降，而且由于速度差，輥道旋轉(zhuǎn)會劃傷鋼板下表面，并且對輥道表面也會有磨損，如果故障發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，長時(shí)間延誤，嚴(yán)重的還可能會出現(xiàn)撞鋼事故，鋼板之間的碰撞可能會使鋼板塌頭，極端情況下會導(dǎo)致鋼板斜插進(jìn)輥縫中的重大事故。目前輥底式熱處理爐正常自動運(yùn)行的前提是PLC設(shè)備、所有傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)無故障的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，PLC控制的可靠性可以達(dá)到較高水平，隨之而來的問題是執(zhí)行器和傳感器可靠性的不足。實(shí)際上，傳感器和執(zhí)行器的故障已成為導(dǎo)致控制系統(tǒng)失效的主要原因，據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%控制系統(tǒng)失效，起因于傳感器和執(zhí)行器故障。輥底式熱處理爐物料跟蹤系統(tǒng)中重要的傳感器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)是光柵和變頻傳動裝置，沒有考慮光柵設(shè)備誤信號及故障、變頻傳動裝置信息、設(shè)備老化或性能退化等設(shè)備情況對物料跟蹤系統(tǒng)的影響，會導(dǎo)致本來不必要的爐內(nèi)鋼板控制混亂，并且混亂后沒有一個自動恢復(fù)機(jī)制，只能人工手動操作干預(yù)調(diào)整，尤其是投產(chǎn)多年的系統(tǒng)，效率及穩(wěn)定性很難長時(shí)間得到保證。如何及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的故障并加以定位及處理，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)仍然能安全可靠地工作且維持一定的性能，使系統(tǒng)維持一定程度上的可靠性，是客觀生產(chǎn)過程中的實(shí)際問題。

發(fā)明內(nèi)容
本文的目的是提供一種用于輥底式熱處理爐物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷與容錯控制方法及系統(tǒng)，主要是判斷光柵設(shè)備是否有故障發(fā)生，并在故障發(fā)生的同時(shí)進(jìn)行容錯，解決由于光柵設(shè)備故障引起的不必要的物料跟蹤信息混亂問題以及物料跟蹤信息混亂后，只能人工調(diào)整，無后續(xù)的自動補(bǔ)償恢復(fù)機(jī)制的問題。本文的技術(shù)方案為一種用于物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方法，其特征在于包括以下步驟
1)對所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；
2)對采集的光柵實(shí)時(shí)信號進(jìn)行質(zhì)量分析；其中光柵實(shí)時(shí)信號從物料跟蹤系統(tǒng)獲得；
3)若光柵質(zhì)量分析結(jié)果小于設(shè)定值，關(guān)閉校正開關(guān)，隔離光柵誤信號；若光柵質(zhì)量分析結(jié)果大于或等于設(shè)定值并保持了幾個光柵采樣周期時(shí)，自動打開校正開關(guān)；
4)校正開關(guān)打開，正常校正并延遲一段時(shí)間，延遲時(shí)間內(nèi)若光柵信號一直存在，則根據(jù)光柵質(zhì)量分析結(jié)果確定延遲時(shí)間；
5)計(jì)算鋼板實(shí)際位置，用鋼板實(shí)際位置直接對物料跟蹤的位置進(jìn)行補(bǔ)償；
其中光柵質(zhì)量分析結(jié)果可通過以下公式進(jìn)行計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種用于物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方法，其特征在于包括以下步驟 1)對所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置； 2)對采集的光柵實(shí)時(shí)信號進(jìn)行質(zhì)量分析；其中光柵實(shí)時(shí)信號從物料跟蹤系統(tǒng)獲得； 3)若光柵質(zhì)量分析結(jié)果小于設(shè)定值，關(guān)閉校正開關(guān)，隔離光柵誤信號；若光柵質(zhì)量分析結(jié)果大于或等于設(shè)定值并保持了幾個光柵采樣周期吋，自動打開校正開關(guān)； 4)校正開關(guān)打開，正常校正并延遲一段時(shí)間，延遲時(shí)間內(nèi)若光柵信號一直存在，則根據(jù)光柵質(zhì)量分析結(jié)果確定延遲時(shí)間； 5)計(jì)算鋼板實(shí)際位置，用鋼板實(shí)際位置直接對物料跟蹤的位置進(jìn)行補(bǔ)償。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用干物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方法，其特征在干還包括步驟4)，根據(jù)需要優(yōu)化需設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)，并根據(jù)需要對物料跟蹤的位置進(jìn)行人工直接調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用干物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方法，其特征在于在步驟2)中，所述光柵質(zhì)量分析結(jié)果Hg通過以下公式進(jìn)行計(jì)算
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用干物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方法，其特征在于在步驟5)中，鋼板實(shí)際位置通過以下公式進(jìn)行計(jì)算
5.一種用于物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制系統(tǒng)，其特征在于包括參數(shù)設(shè)置模塊，用于對系統(tǒng)所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置； 光柵質(zhì)量分析模塊，用于對采集的光柵實(shí)時(shí)信號進(jìn)行質(zhì)量分析； 校正開關(guān)模塊，用于控制光柵信號接收，若光柵質(zhì)量分析結(jié)果小于設(shè)定值，關(guān)閉校正開關(guān)，隔離光柵誤信號，若光柵質(zhì)量分析結(jié)果大于或等于設(shè)定值并保持了幾個光柵采樣周期吋，自動打開校正開關(guān)； 延遲校正模塊，用于當(dāng)延遲時(shí)間內(nèi)光柵信號一直存在時(shí)，根據(jù)光柵質(zhì)量分析結(jié)果確定延遲時(shí)間； 補(bǔ)償模塊，用于計(jì)算鋼板實(shí)際位置，將鋼板實(shí)際位置對物料跟蹤的位置進(jìn)行直接補(bǔ)償；如權(quán)利要求5所述的用干物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制系統(tǒng)，其特征在于所述系統(tǒng)還包括人機(jī)交互模塊，用于顯示故障診斷結(jié)果，根據(jù)專家意見優(yōu)化需設(shè)置的系統(tǒng)參數(shù)，并根據(jù)需要對物料跟蹤的位置進(jìn)行人工直接調(diào)整 。
全文摘要
一種用于物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷和容錯控制方法及系統(tǒng)，該控制方法通過對采集的光柵實(shí)時(shí)信號進(jìn)行質(zhì)量分析，減少因光柵誤信號導(dǎo)致的爐內(nèi)物料跟蹤混亂問題，實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)物料跟蹤系統(tǒng)的故障診斷，對實(shí)際鋼板位置直接補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)物料跟蹤系統(tǒng)的容錯控制；故障診斷結(jié)果可以在人機(jī)界面上實(shí)時(shí)顯示，緊急情況下可以越過所有環(huán)節(jié)直接對物料跟蹤位置人工修改。本發(fā)明還對應(yīng)提供了一種系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)該方法。本發(fā)明解決了由于光柵設(shè)備故障引起的不必要的物料跟蹤信息混亂問題以及物料跟蹤信息混亂后，只能人工調(diào)整無后續(xù)的自動補(bǔ)償恢復(fù)機(jī)制的問題。
文檔編號F27B9/40GK102679725SQ201210165939
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月25日
發(fā)明者盧家斌, 李傳濤, 李四川, 李海東, 王勝勇, 祝威, 趙德力 申請人:中冶南方(武漢)自動化有限公司