CN102463265B - 冷轧处理线焊缝跟踪和物料跟踪系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷轧处理线焊缝跟踪和物料跟踪系统，包括焊缝跟踪子系统和物料跟踪子系统，其中，焊缝跟踪子系统包括有脉冲发生器，物料跟踪子系统包括有带钢跟踪模块、参数设定模块、数据交换模块以及画面监控模块。该焊缝跟踪和物料跟踪系统能够精确跟踪在机组中移动的所有带钢及其焊缝。应用时，通过采集脉冲发生器的信号，建立带钢的焊缝映像，再根据焊缝映像，跟踪带钢物料，并实时切换带钢参数，从而实现了精确的焊缝和物料跟踪，并同时提高了对机组设备动作控制的准确性。

Description

冷轧处理线焊缝跟踪和物料跟踪系统

技术领域

本发明涉及一种适用于冷轧处理线的带钢焊缝跟踪和物料跟踪系统。

背景技术

冷轧是以热轧板卷为原料，冷加工生产出薄板产品。冷轧产品具有表面质量好、光洁度高和尺寸精度高等优点，因此，被广泛应用于汽车制造、家用电器等领域。

带钢的焊缝跟踪和物料跟踪，是自动化的连续带钢冷轧生产线上非常重要的一个环节。其中，焊缝跟踪是跟踪在机组中移动的所有带钢的焊缝；物料跟踪是检测带钢在机组中的瞬时位置，以控制带钢参数的设定和实际生产数据的收集，协调整个机组的生产流程。因此，带钢的焊缝跟踪和物料跟踪对保证生产线的稳定运行和带钢的生产质量具有非常重要的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种冷轧处理线焊缝跟踪和物料跟踪系统，它可以精确地跟踪监控在机组中移动的所有带钢及其焊缝。

为解决上述技术问题，本发明的冷轧处理线焊缝跟踪和物料跟踪系统，包括：

焊缝跟踪子系统，用于跟踪运行在焊缝跟踪区域内的所有带钢的焊缝，建立带钢的焊缝映像，该焊缝跟踪子系统包括有脉冲发生器，该脉冲发生器安装在工作辊上，用于采集在一个焊缝跟踪周期内，带钢所移动的距离；

物料跟踪子系统，用于根据带钢的焊缝映像，对运行在物料跟踪区域内的所有带钢进行物料跟踪和监控，该物料跟踪子系统包括有带钢跟踪模块、参数设定模块、数据交换模块以及画面监控模块，带钢跟踪模块用于建立带钢在物料跟踪区域的入口段和出口段的通道映像，并结合中央段的焊缝映像，实时检测带钢在冷轧机组中的位置；参数设定模块用于向冷轧机组的其他自动化控制系统实时发送最新的带钢参数；数据交换模块用于与过程计算机之间进行带钢生产过程数据的接收和发送；画面监控模块用于在人机界面上实时显示带钢在冷轧机组中的位置和颜色。

较佳的，所述焊缝跟踪子系统还包括有跟踪计数器和焊缝探测器，跟踪计数器用于记录从焊缝跟踪区起点到带钢焊缝之间的脉冲数，焊缝探测器用于对带钢的焊缝位置进行校正。

本发明通过采集分布在机组中的脉冲发生器的信号进行焊缝跟踪，并采用焊缝检测仪对焊缝位置进行校正，建立带钢在机组中精确的映像，再根据带钢映像，对带钢物料进行跟踪，并自动设定切换相应的带钢参数，从而提高了带钢焊缝跟踪和物料跟踪的精确性以及对机组设备动作控制的准确性。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明的焊缝映像基本结构图；

图2是本发明的焊缝检测窗口示意图；

图3是本发明的焊缝跟踪同步原理图；

图4是本发明的物料跟踪子系统的结构示意图。

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现以本发明的一个较佳实施例为例，同时结合附图，对本发明做一详细的说明：

本实施例的焊缝跟踪和物料跟踪系统，包括焊缝跟踪子系统和物料跟踪子系统。其中，焊缝跟踪子系统用于跟踪监控运行在焊机至出口剪刀间的机组段上的所有带钢的焊缝，建立精确的带钢焊缝映像。焊缝跟踪子系统又进一步包括有：

脉冲发生器，安装在张力辊或者夹送辊上，用于采集在一个焊缝跟踪周期内，带钢移动的距离(即步长)，步长的计算公式为：

跟踪计数器，以跟踪区(由整个焊缝跟踪区域合理分割而成)为单位独立配置，每个跟踪区至少配置一个跟踪计数器，每个跟踪计数器用于跟踪一个带钢焊缝，记录从当前跟踪区的起点到该带钢焊缝之间的脉冲数，以确定该焊缝在当前跟踪区中的实际位置；

焊缝探测器，安装在冷轧机组的重要位置处(例如平整机、出口剪刀等需要精确定位的重要设备之前或者活套等容易发生带钢滑动的设备之后)，用于修正由于脉冲发生器的累积误差和带钢在工作辊上发生的滑动而产生的焊缝跟踪误差。

物料跟踪子系统用于在焊缝跟踪子系统建立的带钢焊缝映像基础上，跟踪监控运行在开卷机至卷取机之间的所有带钢物料及相应的钢卷数据，并向冷轧机组提供新的钢卷数据。物料跟踪子系统，如图4所示，又进一步包括有：

带钢跟踪模块，用于跟踪运行在物料跟踪区域内的所有带钢，实时检测各条带钢在冷轧机组中的瞬时位置；

参数设定模块，用于向冷轧机组的其他自动化控制系统发送最新的带钢参数，以保证带钢参数的设定值随带钢的移动同步切换；

数据交换模块，用于与过程计算机之间进行带钢实际生产过程数据的接收和发送；

画面监控模块，用于以HMI(人机界面)自定义的颜色和表格对运行在物料跟踪区域内的所有带钢进行画面监控，实时显示每条带钢在冷轧机组中的生产顺序、所处位置以及颜色切换等信息。

以下对上述焊缝跟踪和物料跟踪系统的应用方法做进一步详细的说明。

本实施例为了提高带钢焊缝跟踪及物料跟踪的精度和动态性，根据工艺和控制的要求，将整个焊缝跟踪区域分割成了多个具备不同特性的独立跟踪区，每个跟踪区又根据各自不同的特性合理分割成若干个跟踪段。

当带钢离开焊机，进入焊缝跟踪区域时，焊缝跟踪子系统根据来自于焊机的焊接完成信号，启动焊缝跟踪程序，并使用焊缝跟踪和物料跟踪系统的内存标志位，更新第一个焊缝跟踪段的焊缝位。

然后，在带钢移动过程中，焊缝跟踪子系统使用脉冲发生器采集带钢的步长数据，并使用焊缝跟踪和物料跟踪系统的内存标志位，建立焊缝跟踪区域内所有带钢的实时焊缝映像。焊缝映像的基本结构如图1所示，它实质上是一个由焊缝跟踪和物料跟踪系统的内存标志位所构造的位串，其中，每一个0或1代表一个跟踪段的带钢状态，每一个0到1或者1到0的变化表示一个带钢焊缝，即每一串0或每一串1代表一条带钢，每条带钢的长度可通过前述的步长计算公式，计算得到。随着带钢的移动，焊缝映像中的内存标志位会作相应的更新调整，以反映机组带钢的实际状况。

由于考虑到脉冲发生器所形成的累积误差，以及因带钢在工作辊上发生滑动而带入的滑动误差，本实施例在机组的重要位置处安装了焊缝探测器，以执行必要的跟踪同步，提高焊缝跟踪的精度。

本实施例在同步点(即焊缝探测器的安装位置)前后人为定义了一个窗口，作为焊缝检测区域，并设定只有发生在窗口内的同步触发信号，才是有效的同步信号，以此过滤掉来自于焊缝检测器的误信号和带钢上存在的伪焊缝。焊缝检测窗口的基本原理如图2所示，当带钢焊缝进入焊缝检测窗口(W-≤跟踪计数器的计数值≤W+，W为自然数)时，窗口打开，焊缝探测器向焊缝跟踪子系统发出中断信号，焊缝跟踪子系统接收到有效的同步信号，触发关联的跟踪同步，校正带钢的焊缝位置。

应用同步原理修正带钢实际长度的方法，请参阅图3所示，图中，从跟踪区起点到同步点之间的长度为带钢的理论长度，而从跟踪区起点到带钢焊缝之间的长度为带钢的实际长度，带钢实际长度的计算公式如下：

实际长度＝I*Li*CORR*MF

其中，I是由跟踪计数器记录的从当前跟踪区起点到带钢焊缝之间的脉冲数，Li为单位脉冲长度，CORR为当前跟踪区的修正因子，MF为模型因子。MF或用于计算MF的相关数据由焊缝跟踪系统和物料跟踪系统实时测量(例如，硬件测量)得到，它考虑了带钢在跟踪区中的延伸率(例如，平整机导致的带钢正的延伸率)。

上述CORR的数值范围为0.98～1.02，其计算公式为：

其中，K为实际的修正因子计算值，其计算公式为：

K_新和K_旧分别为本次和前一次计算得到的K值；

A为放大系数，且A≤1；调整A的大小，可以控制系统对新旧修正因子偏差的敏感度，即：当A＝1时，K将立即应用于CORR；当A＜1时，CORR将平滑地上升到K。

经过上述校正后，焊缝跟踪和物料跟踪系统就可以获得带钢实际长度的精确值，从而可以在此长度数值基础上构造出精确的带钢焊缝映像，提供给物料跟踪子系统使用。

物料跟踪子系统是对焊缝跟踪子系统功能的继承和扩充，其物料跟踪区域从开卷机开始，到卷取机结束。

在新的带钢进入冷轧机组，开卷机重新上卷时，物料跟踪子系统向过程计算机申请该带钢的原始钢卷数据和相关的设定值，并为该带钢分配一个空闲的数据配方、一个指向该数据配方的指针以及与该数据配方和指针相关联的钢卷内部ID(代码)。其中，数据配方用于组织带钢的全部钢卷数据(主要由带钢的原始钢卷数据和相关设定值构成)，一个数据配方对应一条带钢，全部数据配方构成一张配方表；钢卷数据指针用于建立冷轧机组中带钢的生产顺序表和位置信息表；钢卷内部ID用于区分和操纵不同的带钢及其对应的钢卷数据，钢卷内部ID同时也是带钢在焊缝跟踪和物料跟踪系统中的颜色代码，画面监控模块会用其自定义的颜色显示带钢的颜色代码中包含的信息，以对冷轧机组中的所有在线带钢实行画面监控。上述钢卷内部ID、颜色代码、钢卷数据配方及指针一旦分配，将一直有效，直至对应的带钢离开冷轧机组，该条带钢所绑定的数据配方及占用的其它资源才会被释放。

上述数据注册步骤完成后，所有针对该带钢的钢卷数据请求和接收被封锁，相应的开卷机连接信号位被置位，物料跟踪子系统根据来自于开卷机的入口定位(带头和带尾)信号，建立带钢在物料跟踪区域入口段的通道映像(包括入口上通道映像、入口下通道映像和入口公共通道映像)。

当带钢在入口段发生第一次剪切后，相应的开卷机连接信号位被复位。然后，带钢运行至物料跟踪区域的中央段(从焊机开始到出口剪刀间的机组段，也即焊缝跟踪区域)，在中央段，物料跟踪子系统使用焊缝跟踪子系统建立的带钢焊缝映像，构造带钢的过程映像。

当带钢离开中央段，运行至物料跟踪区域的出口段时，相应卷取机的连接信号位被置位，物料跟踪子系统根据来自于卷取机的出口定位(带头和带尾)信号，建立带钢在物料跟踪区域出口段的通道映像(包括出口上通道映像、出口下通道映像和出口公共通道映像)。

当带钢在出口段发生第一次剪切后，相应的卷取机连接信号位被复位，但物料跟踪子系统仍将继续保留带钢的钢卷数据，直至卷取机完成卸卷，相应带钢的钢卷数据配方和指针才被复位到0(即空闲状态)。

借助于物料跟踪子系统构造的上述入口映像、过程映像、出口映像以及生产顺序表和位置信息表两个带钢映像表，同时结合带钢的颜色代码，画面监控模块就可以在人机界面上以其自定义的颜色和表格实时显示运行在冷轧机组上的所有在线带钢及其对应的钢卷数据(例如，张力、厚度、宽度和带钢缺陷等)。带钢生产过程中形成的新的钢卷数据则由参数设定模块适时地发送给冷轧机组的其他自动化控制单元，由于构建有入口和出口映像，因此，即使在带钢焊缝跨越一个跟踪段的边沿时，物料跟踪子系统也能够独立地触发并执行预先定制的动作，自动地设定切换带钢的钢卷数据，以与带钢的移动保持同步。而带钢生产过程中，冷轧机组产生的过程数据则可通过数据交换模块采集并处理后，发送给过程计算机，使过程计算机上的实际生产数据得以更新。

综上所述，本发明的冷轧处理线焊缝跟踪和物料跟踪系统，不仅可以极其精确地跟踪在机组中移动的所有带钢及其焊缝，而且可以控制带钢参数的设定和实际生产数据的更新，从而可以准确地指挥机组设备的抬辊、压辊、飞剪等动作，此外，该系统还提供了整个机组的一个友善的人机界面。目前，该系统已经在宝钢2030连退机组上取得了理想的实施效果，将来还可以在其他至少5条冷轧机组上加以推广应用。

Claims (5)

1.一种冷轧处理线焊缝跟踪和物料跟踪系统，其特征在于，包括：

焊缝跟踪子系统，用于跟踪运行在焊缝跟踪区域内的所有带钢的焊缝，建立带钢的焊缝映像；所述焊缝跟踪区域为焊机至出口剪刀间的冷轧机组段；所述焊缝映像是一个由焊缝跟踪和物料跟踪系统的内部标志位构成的位串；该焊缝跟踪子系统包括有脉冲发生器、跟踪计数器和焊缝探测器；所述脉冲发生器安装在工作辊上，用于采集在一个焊缝跟踪周期内，带钢所移动的距离；所述跟踪计数器用于记录从焊缝跟踪区域起点到带钢焊缝之间的脉冲数；所述焊缝探测器用于对带钢的焊缝位置进行校正；

物料跟踪子系统，用于根据带钢的焊缝映像，对运行在物料跟踪区域内的所有带钢进行物料跟踪和监控；所述物料跟踪区域为开卷机至卷取机之间的冷轧机组段；该物料跟踪子系统包括有带钢跟踪模块、参数设定模块、数据交换模块以及画面监控模块，带钢跟踪模块用于建立带钢在物料跟踪区域的入口段和出口段的通道映像，并结合中央段的焊缝映像，实时检测带钢在冷轧机组中的位置；参数设定模块用于向冷轧机组的其他自动化控制系统实时发送最新的带钢参数；数据交换模块用于与过程计算机之间进行带钢生产过程数据的接收和发送；画面监控模块用于在人机界面上实时显示带钢在冷轧机组中的位置和颜色。

2.如权利要求1所述的焊缝跟踪和物料跟踪系统，其特征在于：所述工作辊为张力辊或者夹送辊。

3.如权利要求1所述的焊缝跟踪和物料跟踪系统，其特征在于：所述一个焊缝跟踪周期内，带钢移动距离的计算公式为：

步长的单位为毫米/毫秒，带钢速度的单位为米/分钟。

4.如权利要求1所述的焊缝跟踪和物料跟踪系统，其特征在于：所述跟踪计数器以跟踪区为单位独立配置，且每个跟踪区至少配置一个跟踪计数器。

5.如权利要求1所述的焊缝跟踪和物料跟踪系统，其特征在于：所述焊缝探测器安装在需要精确定位的重要设备之前或容易发生带钢滑动的设备之后。