CN100465828C - 一种利用编码器信号确定卷径的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用编码器信号确定卷径的方法，包括：配置并连接开卷机和标准辊的编码器信号输入模板硬件；编制可自动读取编码器反馈信号的程序；查询机组传动参数表，以获取开卷机和标准辊的每圈编码器计算值、标准辊的实际辊径以及齿轮箱减速比；按卷径计算方程编制卷径计算的程序，程序可以确定开卷机卷径计算的选择点，且程序每计算一次应将开卷机和标准辊的编码器累加计数值清零，以便开卷机下一圈重新计算；根据卷径计算的精度要求，在可编程控制器执行周期里调用卷径计算的程序，确定卷径。本发明方法由于结合采用安装在传动上的编码器反馈，能较为准确地确定卷径。

Description

一种利用编码器信号确定卷径的方法

技术领域

本发明涉及一种生产线上确定卷径的方法，尤其涉及一种利用编码器信号确定卷径的方法。

背景技术

目前普通生产机组生产操作中如何确定卷径是一个重要问题。比如冷轧机组入口段速度非常快，由于计算精度差，入口段易发生高速甩尾现象，即当开卷机上带钢余量不足时，入口段未能及时降速并停车，带尾离开开卷机时入口段仍有较大速度，带尾甩过入口横剪，造成带尾未剪切，只有进行倒车，将带尾重新拉回横剪剪切，从而影响了生产节奏。严重的高速甩尾带尾甚至逃入入口活套，机组只有停机处理。有些机组在由于卷径计算的不准确，自动甩尾功能几乎丧失，完全由人工干预。不仅增加了操作人员的工作，也限制机组的生产节奏，严重影响产能的发挥。西门子T400工艺板的卷径计算是目前较为成熟的一种方式，但价格昂贵。利用一些基础元件，依靠先进的控制方法，实现便利可行的卷径计算是普通生产机组的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用编码器信号确定卷径的方法，便利可行。

为解决上述技术问题，本发明方法包括：

步骤一、配置开卷机和标准辊的编码器信号输入模板，并接好相应的接线；

步骤二、编制可自动读取编码器反馈信号的程序；

步骤三、查询机组传动参数表，以获取开卷机和标准辊的马达旋转一周的脉冲数、齿轮箱减速比以及标准辊的实际辊径、开卷机的每圈编码器计算值；

步骤四、按卷径计算方程编制卷径计算程序，所述卷径计算程序，当开卷机的编码器累加计数值达到或超过开卷机的每圈编码器计算值时，计算一次当前卷径，且程序每计算一次将开卷机和标准辊的编码器累加计数值清零，以便开卷机下一圈重新计算；

所述卷径计算方程为 $D1=\frac{M1*I2}{M2*I1}*\frac{D2*N2}{N1}$ ，其中，M1为开卷机马达旋转一周的脉冲数，M2为标准辊马达旋转一周的脉冲数，I1为开卷机齿轮箱减速比，I2为标准辊齿轮箱减速比，D1为开卷机卷径，D2为标准辊辊径，N1为开卷机本周期的编码器累加计数值，N2为标准辊本周期的编码器累加计数值；

步骤五、根据卷径计算的精度要求，在可编程控制器执行周期里调用步骤四所述卷径计算的程序，确定卷径。

本发明方法由于结合采用安装在传动上的编码器反馈，联锁实际的机组现状，能较为准确地确定卷径。

附图说明

图1是本发明一个具体实施例中卷径计算点的选择和偏移的示意图；

图2是本发明一个具体实施例中实际卷径计算效果与常用的西门子T400工艺板确定结果的比较。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

为描述方便，首先说明本发明方法中应用的确定卷径的原理：

根据机组同一速度段的各传动线速度相等的原理，考虑到参考辊的辊径为一常量，通过开卷机和该参考辊的编码器反馈，就可以确定出此时开卷机的卷径。即：

K1*N1/T＝K2*N2/T，

其中，K1为开卷机的脉冲当量(即单位脉冲的位移量)、N1为开卷机本周期的脉冲数、T为采样周期、K2为参考辊的脉冲当量、N2为参考辊本周期的脉冲数。

由于采样周期一致，因此以上等式相当于K1*N1＝K2*N2。

而脉冲当量K＝II*D/M/I，其中D为当前辊径、M为马达旋转一周的脉冲数、I为齿轮比；于是，以上等式转换成：D1*N1/M1/I1＝D2*N2/M2/I2，由于M，I都是常量，由马达的自身特点决定，因此可得方程等式为：

$D1=K*D2*N2/N1=\frac{M1*I2}{M2*I1}*\frac{D2*N2}{N1}$ (本式中，K为一比值参数)。

本发明方法具体实施例即基于以上的原理，结合PLC(ProgrammableLogic Controller，可编程控制器)编程以确定实际生产中得卷径，应用于于冷轧机组上。具体包括：步骤一、理解卷径计算的原理，在硬件组态时配置好开卷机和标准辊的编码器信号输入模板，并接好相应的接线；步骤二、编制读取编码器反馈信号的具体软件程序，一般系统可能将编码器信号输入高速计数模板后，供PLC读取；步骤三、查询机组传动参数表，获取开卷机和标准辊的每圈编码器计算值，标准辊的实际辊径，以及它们的齿轮箱减速比，从而计算该传动的脉冲当量。步骤四、编制具体卷径计算的程序，考虑开卷机卷径计算的选择点，每计算一次将开卷机和标准辊的编码器累加计数值清零，以便开卷机下一圈重新计算；步骤五、根据卷径计算的精度要求，在PLC相应的执行周期里调用该卷径计算的程序。

在上述方法中，原始编码器计数值与计算过程无关，无需在计算过程中对编码器计数本身进行操作；并且PLC只累加每周期编码器的计数变化，当累加结果超过开卷机旋转一圈的计数时，计算一次当前卷径，并将累加值清零。本方法确定卷径的精度受PLC调用周期的影响，即开卷机旋转一周的编码器累加计数若在短周期中执行，偏差较小，一般要求周期不能超过50MS。但目前一般控制系统的处理速度都能够满足该要求。

必须指出：在实际PLC计算时还必须考虑现场特点，以及一些相关因素。由于酸洗机组的来料卷并不象后道机组那样规则，开卷机的卷径可能呈现不规则的椭圆型或其它形状，因此卷径计算不能每周期进行，而在开卷机每旋转一周时，计算一次。这样，基本保证每次的计算点几乎在同一位置，计算结果也基本在两个带钢厚度左右，而不会因来料的不规则，造成一圈内计算结果偏差超大。

如图1所示，是本发明一个具体实施例中卷径计算点的选择和偏移的示意图，当卷径计算点卷径计算点选择B和选择A会存在明显偏差，如图所示为OA>OB。

在PLC的程序实现时，应将N1，N2的脉冲数每周期分别进行累加，当N1(即开卷机的脉冲数)到达或超过开卷机旋转一圈的脉冲数时，触发利用以上公式确定当前卷径，并在确定后将N1，N2的累加器清零，以便下次计算重新开始。

除了需考虑开卷机卷径的不规则外，实际的卷径确定还增加了计算方向的联锁。由于开卷机的卷径在正常运行时一直处于减小的趋势，若本次的确定结果比上次的小，则认为计算正常；若本次确定结果反比上次的大，则保留上次的确定值，不予更新。

必须指出，卷径确定需要一定的条件：开卷机上已有钢卷，且芯轴已涨开；开卷机已进入机组，即已焊接，与标准辊处于同一速度段；开卷机与标准辊之间已建张，确保该两个传动的线速度一致；PLC的该程序执行周期直接影响计算精度，要求周期不能超过50MS。因此PLC确定卷径并不是从上卷后就开始，此时该卷尚未进入机组，该开卷机尚未建立正常运行张力，与标准辊也不可能速度同步，所以真正的卷径确定是在焊接结束后，正常运行的情况下才可开始的。

综上所述，虽然本发明中PLC采用的确定方法并不复杂，但从实际效果来看却非常可行，与西门子T400工艺板的标准计算非常贴近，并且因PLC计算是在开卷机旋转一周时进行的，而不象T400每周期确定一次，从而从原理上避免了因来料不规则而造成的卷径偏差。具体效果可见图2，其中DB232.DBD176所表示的曲线为西门子T400工艺板计算的卷径，DB232.DBD192所表示的曲线为PLC计算的卷径，AD56_ENTRY_SPEED表示的为入口段速度曲线。从实际的曲线图可以看出，两者计算卷径的结果基本一致。

需强调本发明卷径确定的方法对所有需要确定卷径，并具备确定条件的生产线都可以适用，并不局限于冷轧机组，也不局限于开卷机，卷取机的卷径确定也可以使用该方法，本领域的技术人员可在具体的程序中无需创造性工作即可作一定的改动。

Claims (2)

1、一种利用编码器信号确定卷径的方法，其特征在于，包括：

步骤一、配置开卷机和标准辊的编码器信号输入模板，并接好相应的接线；

步骤二、编制可自动读取编码器反馈信号的程序；

步骤三、查询机组传动参数表，以获取开卷机和标准辊的马达旋转一周的脉冲数、齿轮箱减速比以及标准辊的实际辊径、开卷机的每圈编码器计算值；

步骤四、按卷径计算方程编制卷径计算程序，所述卷径计算程序，当开卷机的编码器累加计数值达到或超过开卷机的每圈编码器计算值时，计算一次当前卷径，且程序每计算一次将开卷机和标准辊的编码器累加计数值清零，以便开卷机下一圈重新计算；

所述卷径计算方程为 $D1=\frac{M1*I2}{M2*I1}*\frac{D2*N2}{N1},$ 其中，M1为开卷机马达旋转一周的脉冲数，M2为标准辊马达旋转一周的脉冲数，I1为开卷机齿轮箱减速比，I2为标准辊齿轮箱减速比，D1为开卷机卷径，D2为标准辊辊径，N1为开卷机本周期的编码器累加计数值，N2为标准辊本周期的编码器累加计数值；

步骤五、根据卷径计算的精度要求，在可编程控制器执行周期里调用步骤四所述卷径计算的程序，确定卷径。

2、根据权利要求1所述利用编码器信号确定卷径的方法，其特征在于，可运用于冷轧机组，该冷轧机应满足：开卷机上已有钢卷，且芯轴已涨开；开卷机已进入机组，即已焊接且与标准辊处于同一速度段；开卷机与标准辊之间已建立运行张力，并确保传动的线速度一致；可编程控制器的所述卷径计算程序执行周期不超过50MS。

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