CN103372573A - 一种热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，属自控领域。其在PLC“跟踪”程序中增设了自动修正功能模块、第一和第二人工校正模块，在现场终端人机界面增加对应的人工校正操作按钮；当现场热金属检测器在一定的置信区间内检测到板坯时，若此时板坯实际位置与映像位置不一致，则PLC启动校正大循环，对板坯映像进行自动修正；当现场操作人员发现板坯映像与板坯实际位置不一致时，可通过现场终端人机界面画面上的相应按钮，选择需要修正映像区域及映像修正方向，实现人工修正映像位置功能。其更加准确地反映了板坯的真实位置，提高了热轧板坯的跟踪控制精度，能更好地实现工艺过程控制、降低能耗和提高产品质量。可广泛用于热轧生产过程的自控领域。
Description
技术领域
本发明属于金属连续铸造过程中的自动控制领域，尤其涉及一种用于热轧板坯的位置跟踪方法。
背景技术
“跟踪”，是在轧制过程自动控制中计算机系统的主要功能之一。
在生产过程中，同一时刻往往有数块带钢在生产线上的不同工序中进行加工处理，而每块带钢的原始条件、加工状况和成品要求等又各有不同。
为了对整个轧制生产过程进行自动控制，就必须严格区分每块带钢的不同情况，针对它们在生产线上所处的加工环节和状况，及时进行相应的自动控制。
“跟踪”的方式是通过跟踪带钢头部和尾部的位置信息，来确定带钢所处的位置和区域，在轧制过程自动控制计算机系统中，建立一个模拟的板坯“映像”，藉此来反映带钢板坯的位置或移动情况，供生产工艺或过程控制使用。
《电气传动》2005年第5期刊登了“热连轧机板坯跟踪系统设计与实现”(作者：沈明钰，鞍钢集团设计研究院)一文，其介绍了热连轧机组板坯跟踪控制数学模型的建立、PLC控制系统的硬件组成、软件的编制思想及实现。
《冶金丛刊》2011年5期刊登了“宽厚板热矫直机板坯跟踪系统的研究与应用”(作者：张丽等，山东莱钢自动化部)一文，其介绍了宽厚板热矫直机区域的板坯跟踪系统，介绍了板坯跟踪的位置检测、辊道的跟踪控制等，重点研究了板坯的跟踪原理及实现，以及钢板头部、尾部跟踪的实现方式。
《计算机工程与设计》2007年18期刊登了“板坯跟踪系统中的OPC接口研究及应用”(作者：赵汉华、穆志纯、潘登，北京科技大学自动化系)一文，其通过在板坯跟踪系统中应用OPC技术，介绍了OPC数据访问规则，以及OPC接口的相关概念、接口标准，通过OPC接口连接不同的现场总线，完成现场设备级与过程管理级网络的信息交换。给出了OPC服务器、客户端的相关设置，客户端开发的基本步骤，并讨论了OPC技术应用于工业现场领域所产生的效益以及其发展前景。
通过上述资料可知，现有带钢位置的实时跟踪系统，通过现场的热金属检测器，来获得每一块带钢的头部或尾部跟踪数据，在每一块带钢的头部或尾部跟踪数据中，主要包含的信息如下所示：
跟踪变量
可见，跟踪数据主要是通过不同数据位上的信息来表示相关跟踪数据的具体内容的，例如，变量标识SKD，其内容为“跟踪信息的类型”，为了叙述简洁起见，以下只写出变量标识的标识缩写，不再一一指出其标识内容。
在跟踪数据中，主要通过不同数据位上的信息来指示此条信息代表的是头部还是尾部信息，如果当前为头部信息，则对其第1位进行置1；如为尾部信息，则对第2位进行置1，如果第14位为1，则表示信息异常。
AD0～5用于分段存储带钢号信息。
SPT则表示的是带钢头、尾部距离跟踪起始点的距离，其单位为米。
由上可知，带钢的长度是通过一块带钢的头部与尾部的跟踪计数值计算得出的。
跟踪点的位置是通过对跟踪点速度求积分得到的，即：
其中：SE为跟踪点在时刻E(End)的位置；SS为跟踪点在时刻S(Start)的位置；V(t)为跟踪点的速度，其随时间和不同的逻辑情况而变化。
因为现场设备级工控计算机/过程控制计算机(L1级计算机，以下简称为L1)程序每个扫描周期中，都会根据本周期内各跟踪点的速度，乘以扫描周期的间隔时间，计算出各跟踪点的位移量，从而持续跟踪各跟踪点的具体位置；因此该方式也称为跟踪点的位置刷新。
由于跟踪点的速度难以测量，通常都采用辊道的参考速度代替，并且假定由于同一块钢板所在的辊道应同步运行，藉此引入辊道速度跟随逻辑。
但是，上述现有带钢位置的实时跟踪系统中，所有带钢位置的计算、显示均是以数据计算为基础的，且无法进行实时修改或现场修正，一旦现场实际运行速度与设计运行速度之间发生了偏差，无法及时修正或调整，给实际生产过程控制或工艺参数的调节，带来一定的困难和不便，也影响了热轧板坯的跟踪控制精度和工艺过程控制的准确性，严重时还会对设备造成伤害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其通过在现有PLC控制流程中，增加带有自动/手动修正及移动功能的子流程功能模块，实现了板坯跟踪控制过程中板坯映像位置的可实时修改，通过对板坯映像实际位置的及时自动/手动修正，使映像与实际板坯位置保持一致，能更加准确地反映板坯的真实位置和移动情况，提高了热轧板坯的跟踪控制精度，有助于更好地实现工艺过程控制、降低能耗和提高产品质量。
本发明的技术方案是：提供一种热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，包括通过PLC和现场设置的热金属检测器，对位于辊道上的钢板进行实时板坯位置测定，确定带钢所处的位置和区域，其所述的板坯位置测定通过在每个扫描周期中对带钢的头部与尾部的跟踪来实现，其特征是所述的跟踪控制方法至少包括下列步骤：
A、PLC通过检测现场设置的热金属检测器，确定各个跟踪点；
B、PLC检测带钢的头部与尾部位置数据，确定带钢板坯所处的位置和区域；
C、PLC根据预定生产工艺参数中板坯的理论移动速度或辊道的参考速度，建立各跟踪点的位移量，得到一个模拟的板坯移动映像，供生产工艺或过程控制使用；
D、通过现场实际人工调试，确定各区域热金属检测器校正窗口宽度参数，存入PLC中，供“跟踪”程序调用；
E、在PLC“跟踪”程序中，设置自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2，所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2启动校正大循环，遍历所有边界传感器，一次实现所有边界传感器的校正功能；
F、在PLC“跟踪”程序中，设置第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR和第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR；同时在现场终端或控制室终端的人机界面画面上，增加与之对应的人工跟踪校正操作按钮；其所述的第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR用于轧机入口区域映像校正；其所述的第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR用于轧机出口映像校正；
G、当现场热金属检测器在一定的置信区间内检测到板坯时，若此时板坯实际位置与映像位置不一致时，PLC启动校正大循环，根据该检测器所处位置，对板坯映像进行自动修正，实现自动修正功能；
H、当现场操作人员发现板坯映像与板坯实际位置不一致的时候，通过现场终端或控制室终端人机界面画面上的相应按钮，选择需要修正的板坯映像区域，以及板坯映像的修正方向，通过人工修正映像位置，使映像与实际板坯位置保持一致，实现手动修正功能；
I、通过带有自动/手动修正及移动功能的板坯跟踪控制，使PLC中的板坯映像与实际板坯位置保持一致，更加准确地反映板坯的真实位置和移动情况，提高热轧板坯的跟踪控制精度，更好地实现工艺过程控制、降低能耗和提高产品质量。
其中，所述各区域热金属检测器校正窗口宽度参数，包括各个热金属检测器的信号上升沿窗口宽度和信号下降沿窗口宽度。
其所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2，包括一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制功能模块，所述控制功能模块输入、输出端管脚的功能、数据类型，通过在PLC程序中预定义来实现，所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2运行时，启动校正的大循环，该循环将遍历所有边界传感器，其每循环一次用来处理一个边界传感器相关的信号和校正操作。
其所述的第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR为一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制功能模块，该控制功能模块输入、输出端管脚的功能、数据类型，通过在PLC程序中预定义来实现；其所述的第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR用于校正实际板坯位置在轧机上游位置的情况。
同样地，其所述的第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR为一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制功能模块，该控制功能模块输入、输出端管脚的功能、数据类型，通过在PLC程序中预定义来实现；其所述的第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR用于校正实际板坯位置在轧机下游位置的情况。
具体的，其所述的校正大循环包括下列步骤：
1、初始化传感器错误记录数组ERR_OUT，并给中间变量赋初值；
2、将当前传感器的相关信号及状态变量拷贝到传感器信号发生变化数组BHD_DTI中，且每个传感器保留3个备用的BOOL量；
3、根据传感器信号发生变化数组BHD_DTI的内容，生成传感器信号变化情况的中间逻辑量；
4、如果该跟踪区域上存在带钢板坯，并且传感器信号发生变化，则将符合要求的跟踪点个数AC_CNT置为0，并进入下一校正逻辑步骤；否则结束当前传感器的大循环，进入下个传感器的信号处理；
5、获得当前传感器的边界信息，即传感器的安装位置，并根据传感器信号变化类型的不同，即信号产生/信号消失，选择对应的、适当的校正窗口大小，并进入下一步骤；
6、遍历跟踪点数组，如果发现处于校正窗口内的跟踪点，且该跟踪点的类型仅校正触发信号的钢板端点，则保存该跟踪点在跟踪点数组中的下标索引值，并记为AZ_SN，并将符合要求的跟踪点个数AC_CNT增加1，并进入下一步骤；
7、若该跟踪区域中包含2块及2块以上钢板，且传感器信号上升沿触发时，跟踪点的校正需要同时校正钢板头尾端点，则需要判断跟踪点是否和当前传感器处于同一跟踪子区域；若传感器与跟踪点位于同一区域内，且传感器信号出现上升沿，则判断该跟踪点的类型，则保存该跟踪点在跟踪点数组中的下标索引值，并记为ASP_SN，并将符合要求的跟踪点个数ASP_CNT增加1，然后进入下一步骤；
8、如果当前跟踪点与传感器的位置偏差小于DEV_WK1，则用跟踪点的数据刷新SPT_WK1、DEV_WK1和SKD_WK1，并将原始的WK1系列数据保存至WK2系列中；若当前跟踪点与传感器的位置偏差小于DEV_WK2但不小于DEV_WK1，那么用当前跟踪点的数据刷新SPT_WK2、DEV_WK2和SKD_WK2；保留位置偏差最小的2个跟踪点的数据，遍历跟踪点数组结束，进入下一步骤；
9、信号有效性校验；
10、如果没有出现第9步骤所述的传感器信号异常，则在信号出现上升沿时，找出触发该信号的钢板的另一端在跟踪队列中的索引，即如果是头部引发信号，则沿跟踪队列向上游查找；如果是尾部引发信号，则沿跟踪队列向下游查找；
11、如果没有出现第9步骤所述的传感器信号异常，则判断是只校正钢板触发信号的端点位置还是需要同时校正钢板的两个端点位置，分别执行校正操作，刷新跟踪队列中的位置信息数组；
12、输出传感器的错误信息；
13、输出最靠近传感器的2个跟踪点的位置、类型信息；
14、本次循环结束。
具体的，所述第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR的模块逻辑如下：
1′、若检测到模块输入信号为“不投用”，则不运行该模块；
2′、若检测到模块输入信号为“投用”，，则进行校正操作；
3′、当进行校正操作时，用板坯号NUM与SP1中第一个跟踪点SP[0]的板坯号进行比较，若NUM与SP[0]的板坯号相同且该跟踪点为头，则说明要修正的这块板坯映像还在轧机上游，判定为第一种情况；
若NUM与SP[0]的板坯号相同且该跟踪点为尾，则说明要修正的这块板坯映像横跨该轧机，判定为第二种情况；
若在SP1中没有找到与NUM相同的板坯号，而在SP2中找到该板坯号，则说明要修正的板坯映像已通过该轧机，判定为第三种情况；
4′、对于第一种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
每当有UP信号时，板坯映像头位置将向上游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应尾位置；
每当有DOWN信号时，板坯头位置向下游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应尾位置；
5′、对于第二种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
当第一次有UP信号时，将SP2结构中最后一个跟踪点删除并将其添加到SP1结构体的开始位置，同时设定添加完新点后的SP1结构体中第一个跟踪点SP[0]的位置为该轧机所处位置，根据板坯长度修改其相应的尾位置，以后操作按第一种情况处理；
6′、对于第三种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
当第一次有UP信号时，连续删除SP2结构中最后2个跟踪点，此时先删最后那个跟踪点，并将其添加到SP1结构体的开始位置，此时先添加SP2先删除的点；同时设定添加完新点后的SP1结构体中第一个跟踪点SP[0]的位置为该轧机所处位置，根据板坯长度修改其相应的尾位置，即SP2删除的第二个点；以后操作按第一种情况处理。
7′、校正限幅，包括下游方向的限幅和上游方向的限幅：
对于下游方向的限幅，被校正的板坯映像头部位置不大于该轧机位置；
对于上游方向的限幅，该轧机与上游相邻轧机间只有1块板坯时，上游限幅为上游相邻轧机位置；该轧机与上游相邻轧机间有2块板坯时，则要保证两块钢板不占用同一组辊道并且有足够的安全间隔。
具体的，所述第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR的模块逻辑如下：
1″、若检测到模块输入信号为“不投用”，则不运行该模块；
2″、若检测到模块输入信号为“投用”，，则进行校正操作；
3″、当进行校正操作时，用板坯号NUM与SP2中最后一个跟踪点SP[MAX]的板坯号进行比较，若NUM与SP[MAX]的板坯号相同且该跟踪点为尾，则说明要修正的这块板坯映像还在轧机下游，判定为第一种情况；
若NUM与SP[MAX]的板坯号相同且该跟踪点为头，则说明要修正的这块板坯映像横跨轧机，判定为第二种情况；
若在SP2中没有找到与NUM相同的板坯号，而在SP1中找到该板坯号，则说明要修正的板坯映像已通过轧机，判定为第三种情况；
4″、对于第一种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
每当有UP信号时，板坯映像尾位置向上游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应头位置；每当有DOWN信号时，板坯尾位置向下游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应头位置；
5″、对于第二种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
当第一次有DOWN信号时，将SP1结构中第一个跟踪点删除并将其添加到SP2结构体中。同时设定添加完新点后的SP2结构体中最后跟踪点SP[MAX]的位置为5米，根据板坯长度修改其相应的头位置；以后操作按第一种情况处理；
6″、对于第三种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
当第一次有UP信号时，连续删除SP1结构中最前2个跟踪点，先删最前那个跟踪点，并将其添加到SP2结构体的最后位置，添加SP1先删除的点；同时设定添加完新点后的SP2结构体中最后跟踪点SP[MAX]的位置为5米，根据板坯长度修改其相应的头位置；以后操作按第一种情况处理；
7″、校正限幅，包括上游方向的限幅和下游方向的限幅：
对于上游方向的限幅，被校正后的板坯映像尾部位置不小于5米(R2轧机位置为0米)；
对于下游方向的限幅，当该轧机与下游相邻轧机间只有1块板坯时，下游限幅为100米；当该轧机与下游相邻轧机间有2块板坯时，则要保证两块钢板不占用同一组辊道并且有足够的安全间隔。
进一步的，上述的校正大循环、第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR或第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR，由PLC按照预定的程序设置自动执行并完成相对应的逻辑功能。
上述模块输入信号的“投用”或“不投用”，通过在现场终端或控制室终端的人机界面画面上，操作相对应的人工跟踪校正操作按钮，来发出相对应的指令。
与现有技术比较，本发明的优点是：
1.在现有“跟踪”控制方法中引入“实时修正”的概念和功能，通过增加带有自动/手动修正及移动功能的子流程功能模块，解决了现有技术无法进行实时修改或现场修正的问题，通过对板坯映像实际位置的及时自动/手动修正，使映像与实际板坯位置保持一致，能更加准确地反映板坯的真实位置和移动情况，提高了热轧板坯的跟踪控制精度；
2.通过设置功能模块的方式，将自动/手动修正及映像移动功能通过子循环程序来实现，既不影响原有主控制程序的实现，又便于对新增子程序模块的修改或补充，把对原主控程序的影响降至最低；
3.所有检测数据来源于现有监测装置，充分发挥了现有设备的作用，一次性设备购置费用低，设备检修或运行费用成本不会增加，有利于降低综合生产成本，提高企业的经济效益。
附图说明
图1是本技术方案的跟踪控制方法方框示意图；
图2是自动修正功能模块的流程方框图；
图3是校正大循环的流程方框图；
图4是头部跟踪自动修正的实施情况示意图；
图5是尾部跟踪自动修正的实施情况示意图；
图6是手动修正的实施情况示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1中，本技术方案之可修正的跟踪控制方法，包括通过PLC和现场设置的热金属检测器，对位于辊道上的钢板进行实时板坯位置测定，确定带钢所处的位置和区域，其所述的板坯位置测定通过在每个扫描周期中对带钢的头部与尾部的跟踪来实现，其所述的跟踪控制方法至少包括下列步骤：
A、PLC通过检测现场设置的热金属检测器，确定各个跟踪点；
B、PLC检测带钢的头部与尾部位置数据，确定带钢板坯所处的位置和区域；
C、PLC根据预定生产工艺参数中板坯的理论移动速度或辊道的参考速度，建立各跟踪点的位移量，得到一个模拟的板坯移动映像，供生产工艺或过程控制使用；
D、通过现场实际人工调试，确定各区域热金属检测器校正窗口宽度参数，存入PLC中，供“跟踪”程序调用；
E、在PLC“跟踪”程序中，设置自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2，所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2启动校正大循环，遍历所有边界传感器，一次实现所有边界传感器的校正功能；
F、在PLC“跟踪”程序中，设置第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR和第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR；同时在现场终端或控制室终端的人机界面画面上，增加与之对应的人工跟踪校正操作按钮；其所述的第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR用于轧机入口区域映像校正；其所述的第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR用于轧机出口映像校正；
G、当现场热金属检测器在一定的置信区间内检测到板坯时，若此时板坯实际位置与映像位置不一致时，PLC启动校正大循环，根据该检测器所处位置，对板坯映像进行自动修正，实现自动修正功能；
H、当现场操作人员发现板坯映像与板坯实际位置不一致的时候，通过现场终端或控制室终端人机界面画面上的相应按钮，选择需要修正的板坯映像区域，以及板坯映像的修正方向，通过人工修正映像位置，使映像与实际板坯位置保持一致，实现手动修正功能；
I、通过带有自动/手动修正及移动功能的板坯跟踪控制，使PLC中的板坯映像与实际板坯位置保持一致，更加准确地反映板坯的真实位置和移动情况，提高热轧板坯的跟踪控制精度，更好地实现工艺过程控制、降低能耗和提高产品质量。
本申请文件中关于轧机“上/下游”的概念和定义问题，是业内习惯性称谓，其将带钢板坯在辊道上的移动运行，形象地看作河床中水流的流动，故对于板坯和轧机而言，有上、下游的概念，其主要用来区分板坯的运动方向或板坯与某台轧机之间的位置关系描述。由于其为业内习惯性叫法，故本申请文件中沿用了此类称谓用法。
图2中，给出了自动修正功能模块的流程方框图。
其所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2，包括一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制逻辑功能模块，所述控制功能模块输入、输出端管脚的功能、数据类型，通过在PLC程序中预定义来实现，所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2运行时，启动自动修正功能的校正大循环。
该逻辑功能模块的管脚定义见下表所示：
HT_OTRK_TSA2管脚列表
| 管脚名称 | 类型 | 数据类型 | 含义 |
| SP | 输入 | TR_SPD | 跟踪点(头部/尾部)信息的数据结构 |
| BL | 输入 | TR_BL | 跟踪区域的边界信息数据结构 |
| TR_BHD | 输入 | BOOL[330] | 跟踪边界传感器信号数组 |
| AAP | 输入 | REAL[33] | 传感器信号出现时窗口范围数组 |
| AAD | 输入 | REAL[33] | 传感器信号消失时窗口范围数组 |
| ERM_C | 输入 | BOOL | 传感器检测异常时的复位信号(常0) |
| SERR | 输出 | BOOL[330] | 传感器检测异常数组 |
| ERM | 输出 | WORD[33] | 传感器错误编码数组 |
| ERM_P1 | 输出 | REAL[33] | 最靠近各传感器的跟踪点的位置数组 |
| ERM_P2 | 输出 | REAL[33] | 次靠近各传感器的跟踪点的位置数组 |
| ERM_K1 | 输出 | WORD[33] | 最靠近各传感器的跟踪点的类型数组 |
| ERM_K2 | 输出 | WORD[33] | 次靠近各传感器的跟踪点的类型数组 |
HT_OTRK_TSA2模块运行时，启动校正的大循环，该循环将遍历所有边界传感器(每循环一次就是用来处理一个边界传感器相关的信号和校正操作)。
图3中，本技术方案之自动修正功能的实现，是通过校正大循环子程序来实现的，其校正大循环子程序内部的操作如下：
1)、初始化(置零)传感器错误记录数组ERR_OUT(BOOL[10])；并给下表所示的中间变量赋初值(位置单位：米)：
HT_OTRK_TSA2模块变量初始化表
| 变量名 | 类型 | 含义 | 初值 |
| SPT_WK1 | REAL | 传感器工作时，最近的跟踪点位置 | 0 |
| SPT_WK2 | REAL | 传感器工作时，次近的跟踪点位置 | 0 |
| SKD_WK1 | WORD | 传感器工作时，最近的跟踪点类型 | 16#0000 |
| SKD_WK2 | WORD | 传感器工作时，次近的跟踪点类型 | 16#0000 |
| DEV_WK1 | REAL | 传感器工作时，最近的跟踪点位置偏差 | 99999 |
| DEV_WK2 | REAL | 传感器工作时，次近的跟踪点位置偏差 | 99999 |
2)、将当前传感器的相关信号及状态变量拷贝到BHD_DTI数组中(BOOL[10])，每个传感器还保留3个备用的BOOL量(*7*8*9)；
3)、根据BHD_DTI的内容，生成如下表所示的中间逻辑量：
传感器信号变化情况中间变量
| 变量名 | 类型 | 含义 |
| BHD_FPU | BOOL | 传感器检测到带钢头部正向抵达 |
| BHD_RPU | BOOL | 传感器检测到带钢尾部逆向抵达 |
| BHD_FDO | BOOL | 传感器检测到带钢尾部正向离开 |
| BHD_RDO | BOOL | 传感器检测到带钢头部逆向离开 |
| BHD_DET | BOOL | 传感器信号发生变化 |
4)、如果该跟踪区域上存在钢板(SP.SNO＞0)，并且传感器信号发生变化(BHD_DET)，则将符合要求的跟踪点个数AC_CNT置为0，并进入校正逻辑步骤5；否则结束当前传感器的大循环进入下个传感器的信号处理；
5)、获得当前传感器的边界信息(也就是该传感器的安装位置)，并根据传感器信号变化类型(信号产生/信号消失)的不同，选择适当的校正窗口大小(窗口大小数值来源于数组AAP[]、AAD[]，这些数组的数值是预先定义的常数)，并进入步骤6；
6)、遍历跟踪点数组SP.SPT[]，如果发现处于校正窗口内的跟踪点，且该跟踪点的类型(头部或尾部)仅校正触发信号的钢板端点，则保存该跟踪点在跟踪点数组中的下标索引值，并记为AZ_SN，并将符合要求的跟踪点个数AC_CNT增加1，并进入步骤7；
7)、若该跟踪区域中包含2块及2块以上钢板，且传感器信号上升沿触发时，跟踪点的校正需要同时校正钢板头尾端点，则需要判断跟踪点是否和当前传感器处于同一跟踪子区域；若传感器与跟踪点位于同一区域内，且传感器信号出现上升沿，则判断该跟踪点的类型(头部或尾部)，则保存该跟踪点在跟踪点数组中的下标索引值，并记为ASP_SN，并将符合要求的跟踪点个数ASP_CNT增加1，然后进入步骤8；
8)、如果当前跟踪点与传感器的位置偏差(取绝对值)小于DEV_WK1(初始值99999米)，则用跟踪点的数据刷新SPT_WK1、DEV_WK1和SKD_WK1，并将原始的WK1系列数据保存至WK2系列中；若当前跟踪点与传感器的位置偏差小于DEV_WK2但不小于DEV_WK1，那么用当前跟踪点的数据刷新SPT_WK2、DEV_WK2和SKD_WK2；也就是说，保留位置偏差最小的2个跟踪点的数据，遍历跟踪点数组SP.SPT[]结束，进入步骤9；
9)、信号有效性校验：包含如下表所示的多种信号错误：
传感器信号错误列表
10)、如果没有出现步骤9所述的传感器信号异常，则在信号出现上升沿时，找出触发该信号的钢板的另一端在跟踪队列中的索引(如果是头部引发信号，则沿跟踪队列向上游查找(索引增加)；如果是尾部引发信号，则沿跟踪队列向下游查找(索引减少))；
11)、如果没有出现步骤9所述的传感器信号异常，则判断是只校正钢板触发信号的端点位置还是需要同时校正钢板的两个端点位置，分别执行校正操作(刷新跟踪队列中的位置信息数组SP.SPT)；
12)、输出传感器的错误信息；
13)、输出最靠近传感器的2个跟踪点的相关信息：包括位置、类型。
本技术方案之手动修正功能的实现，是通过在PLC“跟踪”程序中，设置第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR和第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR；同时在现场终端或控制室终端的人机界面画面或人机接口画面(HMI)上，增加与之对应的人工跟踪校正操作按钮，以及结合现场的热金属检测器等设备进行来实现的。
所述的第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR为一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制逻辑功能模块，用于校正实际板坯位置在轧机上游位置的情况。
该逻辑功能模块的管脚定义见下表所示：
HT_MTK_R_EN_CORR模块管脚含义
其模块逻辑如下：
1′、若ENA为FALSE，则不运行该模块；
2′、若ENA为TRUE，则进行校正操作：
3′、用板坯号NUM与SP1中第一个跟踪点SP[0]的板坯号进行比较，若NUM与SP[0]的板坯号相同且该跟踪点为头，则说明要修正的这块板坯映像还在轧机上游，为第一种情况；若NUM与SP[0]的板坯号相同且该跟踪点为尾，则说明要修正的这块板坯映像横跨该轧机，为第二种情况；若在SP1中没有找到与NUM相同的板坯号，而在SP2中找到该板坯号，则说明要修正的板坯映像已通过该轧机，为第三种情况。
4′、第一种情况：
每当有UP信号时，板坯映像头位置将向上游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应尾位置；每当有DOWN信号时，板坯头位置向下游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应尾位置。
5′、第二种情况：
对于这种板坯映像横跨该轧机的情况：因为轧机是不同跟踪区域的分界线，当第一次有UP信号时，将SP2结构中最后一个跟踪点删除并将其添加到SP1结构体的开始位置。同时设定添加完新点后的SP1结构体中第一个跟踪点SP[0]的位置为该轧机所处位置(该点必定是头)，根据板坯长度修改其相应的尾位置，以后操作按第一种情况处理。
注意：在第二种情况下板坯映像只能向上游方向移动，即此时只有UP信号有效，DOWN信号无效。
6′、第三种情况
对于这种板坯映像通过轧机的情况：当第一次有UP信号时，连续删除SP2结构中最后2个跟踪点(先删最后那个跟踪点)并将其添加到SP1结构体的开始位置(先添加SP2先删除的点)。同时设定添加完新点后的SP1结构体中第一个跟踪点SP[0]的位置为该轧机所处位置(该点必定为头)，根据板坯长度修改其相应的尾位置(SP2删除的第二个点)。以后操作按第一种情况处理。
注意：在第三种情况下板坯映像只能向上游方向移动，即此时只有UP信号有效，DOWN信号无效。
7′、校正限幅
下游方向的限幅：被校正的板坯映像头部位置不大于该轧机位置
上游方向的限幅：该轧机与上游相邻轧机间只有1块板坯时，上游限幅为上游相邻轧机位置；该轧机与上游相邻轧机间有2块板坯时，则要保证两块钢板不占用同一组辊道并且有足够的安全间隔(单组辊道实际长度)；
同样地，所述的第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR为一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制逻辑功能模块，用于校正实际板坯位置在轧机下游位置的情况。
该逻辑功能模块的管脚定义见下表所示：
HT_MTK_R_DE_CORR模块管脚含义
其模块逻辑如下：
1″、若ENA为FALSE，则不运行该模块；
2″、若ENA为TRUE，则进行校正操作：
3″、用板坯号NUM与SP2中最后一个跟踪点SP[MAX]的板坯号进行比较，若NUM与SP[MAX]的板坯号相同且该跟踪点为尾，则说明要修正的这块板坯映像还在轧机下游，为第一种情况；若NUM与SP[MAX]的板坯号相同且该跟踪点为头，则说明要修正的这块板坯映像横跨轧机，为第二种情况；若在SP2中没有找到与NUM相同的板坯号，而在SP1中找到该板坯号，则说明要修正的板坯映像已通过轧机，为第三种情况。
修正板坯映像位置：
4″、第一种情况：
每当有UP信号时，板坯映像尾位置向上游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应头位置；每当有DOWN信号时，板坯尾位置向下游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应头位置。
5″、第二种情况：
对于这种板坯映像横跨R2轧机的情况：当第一次有DOWN信号时，将SP1结构中第一个跟踪点删除并将其添加到SP2结构体中。同时设定添加完新点后的SP2结构体中最后跟踪点SP[MAX]的位置为5米(该点必定是尾)，根据板坯长度修改其相应的头位置。以后操作按第一种情况处理。
注意：在第二种情况下板坯映像只能向下游方向移动，即此时只有DOWN信号有效，UP信号无效。
6″、第三种情况
对于这种板坯映像通过轧机的情况：当第一次有UP信号时，连续删除SP1结构中最前2个跟踪点(先删最前那个跟踪点)并将其添加到SP2结构体的最后位置(先添加SP1先删除的点)。同时设定添加完新点后的SP2结构体中最后跟踪点SP[MAX]的位置为5米(该点必定为尾)，根据板坯长度修改其相应的头位置(SP1删除的第二个点)。以后操作按第一种情况处理。
注意：在第三种情况下板坯映像只能向下游方向移动，即此时只有DOWN信号有效，UP信号无效。
7″、校正限幅：
上游方向的限幅：被校正后的板坯映像尾部位置不小于5米(R2轧机位置为0米)；
下游方向的限幅：该轧机与下游相邻轧机间只有1块板坯时，下游限幅为100米；该轧机与下游相邻轧机间有2块板坯时，则要保证两块钢板不占用同一组辊道并且有足够的安全间隔(单组辊道实际长度)。
实施例：
本技术方案在申请人企业的1880粗轧区域进行了调试及测试，经调试，粗轧区域热金属检测器窗口参数如下：
| 传感器 | 信号上升沿窗口宽度(米) | 信号下降沿窗口宽度(米) |
| HMD3001 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3002 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3003 | 1.030 | 1.030 |
| HMD3004 | 0.925 | 1.925 |
| HMD3006 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3101 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3102 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3103 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3104 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3105 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3201 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3202 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3203 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3204 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3205 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3206 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3208 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3209 | 0.750 | 0.750 |
| HMD3210 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3211 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3212 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3213 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3214 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3215 | 2.000 | 2.000 |
| HMD3216 | 2.000 | 2.000 |
| HMD4001 | 2.000 | 2.000 |
| HMD4002 | 0.810 | 0.810 |
| HMD4003 | 2.000 | 2.000 |
| HMD4004 | 2.000 | 2.000 |
| HMD4005 | 3.000 | 3.000 |
| HMD4006 | 1.500 | 1.500 |
| HMD4107 | 2.000 | 2.000 |
| HMD4121 | 2.000 | 2.000 |
采用本技术方案后，其热轧板坯映像之头部跟踪自动修正的情况如图4所示，其尾部跟踪自动修正情况如图5所示，当其采用手动修正方式时，其修正的情况如图6所示。
由于图4～6为现有热轧机PLC程序的实测显示结果，故其图中各个线段或曲线的含义和结论在此不再叙述。
同时，在本申请文件叙述过程中的各个称谓、变量名、数据类型及其含义，均为热轧行业以及PLC产品的习惯性称谓和用法，业内技术人员完全可以理解其含义和所指，故其具体解释在此亦不再叙述。
由于本发明的技术方案在现有“跟踪”控制方法中引入“实时修正”的概念和功能，通过在现有PLC控制流程中增加带有自动/手动修正及移动功能的子流程功能模块，实现了板坯跟踪控制过程中板坯映像位置的可实时性修改，使得映像与实际板坯位置保持一致，能更加准确地反映板坯的真实位置和移动情况，提高了热轧板坯的跟踪控制精度。
本发明的技术方案通过设置功能模块的方式，将自动/手动修正及映像移动功能通过子循环程序来实现，既不影响原有主控制程序的实现，又便于对新增子程序模块的修改或补充，把对原主控程序的影响降至最低；
本发明的技术方案所有检测数据来源于现有监测装置，充分发挥了现有设备的作用，一次性设备购置费用低，设备检修或运行费用成本不会增加，有利于降低综合生产成本，提高企业的经济效益。
本发明可广泛用于热轧生产过程的自动控制领域。
Claims (9)
1.一种热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，包括通过PLC和现场设置的热金属检测器，对位于辊道上的钢板进行实时板坯位置测定，确定带钢所处的位置和区域，其所述的板坯位置测定通过在每个扫描周期中对带钢的头部与尾部的跟踪来实现，其特征是所述的跟踪控制方法至少包括下列步骤：
A、PLC通过检测现场设置的热金属检测器，确定各个跟踪点；
B、PLC检测带钢的头部与尾部位置数据，确定带钢板坯所处的位置和区域；
C、PLC根据预定生产工艺参数中板坯的理论移动速度或辊道的参考速度，建立各跟踪点的位移量，得到一个模拟的板坯移动映像，供生产工艺或过程控制使用；
D、通过现场实际人工调试，确定各区域热金属检测器校正窗口宽度参数，存入PLC中，供“跟踪”程序调用；
E、在PLC“跟踪”程序中，设置自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2，所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2启动校正大循环，遍历所有边界传感器，一次实现所有边界传感器的校正功能；
F、在PLC“跟踪”程序中，设置第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR和第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR；同时在现场终端或控制室终端的人机界面画面上，增加与之对应的人工跟踪校正操作按钮；其所述的第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR用于轧机入口区域映像校正；其所述的第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR用于轧机出口映像校正；
G、当现场热金属检测器在一定的置信区间内检测到板坯时，若此时板坯实际位置与映像位置不一致时，PLC启动校正大循环，根据该检测器所处位置，对板坯映像进行自动修正，实现自动修正功能；
H、当现场操作人员发现板坯映像与板坯实际位置不一致的时候，通过现场终端或控制室终端人机界面画面上的相应按钮，选择需要修正的板坯映像区域，以及板坯映像的修正方向，通过人工修正映像位置，使映像与实际板坯位置保持一致，实现手动修正功能；
I、通过带有自动/手动修正及移动功能的板坯跟踪控制，使PLC中的板坯映像与实际板坯位置保持一致，更加准确地反映板坯的真实位置和移动情况，提高热轧板坯的跟踪控制精度，更好地实现工艺过程控制、降低能耗和提高产品质量。
2.按照权利要求1所述的热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其特征是所述各区域热金属检测器校正窗口宽度参数，包括各个热金属检测器的信号上升沿窗口宽度和信号下降沿窗口宽度。
3.按照权利要求1所述的热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其特征是所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2，包括一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制功能模块，所述控制功能模块输入、输出端管脚的功能、数据类型，通过在PLC程序中预定义来实现，所述的自动修正功能模块HT_OTRK_TSA2运行时，启动校正的大循环，该循环将遍历所有边界传感器，其每循环一次用来处理一个边界传感器相关的信号和校正操作。
4.按照权利要求1所述的热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其特征是所述的第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR为一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制功能模块，该控制功能模块输入、输出端管脚的功能、数据类型，通过在PLC程序中预定义来实现；其所述的第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR用于校正实际板坯位置在轧机上游位置的情况；
同样地，所述的第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR为一个具有多个输入、输出端管脚的PLC程序控制功能模块，该控制功能模块输入、输出端管脚的功能、数据类型，通过在PLC程序中预定义来实现；其所述的第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR用于校正实际板坯位置在轧机下游位置的情况。
5.按照权利要求1或3所述的热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其特征是所述的校正大循环包括下列步骤：
5-1、初始化传感器错误记录数组ERR_OUT，并给中间变量赋初值；
5-2、将当前传感器的相关信号及状态变量拷贝到传感器信号发生变化数组BHD_DTI中，且每个传感器保留3个备用的BOOL量；
5-3、根据传感器信号发生变化数组BHD_DTI的内容，生成传感器信号变化情况的中间逻辑量；
5-4、如果该跟踪区域上存在带钢板坯，并且传感器信号发生变化，则将符合要求的跟踪点个数AC_CNT置为0，并进入下一校正逻辑步骤；否则结束当前传感器的大循环，进入下个传感器的信号处理；
5-5、获得当前传感器的边界信息，即传感器的安装位置，并根据传感器信号变化类型的不同，即信号产生/信号消失，选择对应的、适当的校正窗口大小，并进入下一步骤；
5-6、遍历跟踪点数组，如果发现处于校正窗口内的跟踪点，且该跟踪点的类型仅校正触发信号的钢板端点，则保存该跟踪点在跟踪点数组中的下标索引值，并记为AZ_SN，并将符合要求的跟踪点个数AC_CNT增加1，并进入下一步骤；
5-7、若该跟踪区域中包含2块及2块以上钢板，且传感器信号上升沿触发时，跟踪点的校正需要同时校正钢板头尾端点，则需要判断跟踪点是否和当前传感器处于同一跟踪子区域；若传感器与跟踪点位于同一区域内，且传感器信号出现上升沿，则判断该跟踪点的类型，则保存该跟踪点在跟踪点数组中的下标索引值，并记为ASP_SN，并将符合要求的跟踪点个数ASP_CNT增加1，然后进入下一步骤；
5-8、如果当前跟踪点与传感器的位置偏差小于DEV_WK1，则用跟踪点的数据刷新SPT_WK1、DEV_WK1和SKD_WK1，并将原始的WK1系列数据保存至WK2系列中；若当前跟踪点与传感器的位置偏差小于DEV_WK2但不小于DEV_WK1，那么用当前跟踪点的数据刷新SPT_WK2、DEV_WK2和SKD_WK2；保留位置偏差最小的2个跟踪点的数据，遍历跟踪点数组结束，进入下一步骤；
5-9、信号有效性校验；
5-10、如果没有出现5-9步骤所述的传感器信号异常，则在信号出现上升沿时，找出触发该信号的钢板的另一端在跟踪队列中的索引，即如果是头部引发信号，则沿跟踪队列向上游查找；如果是尾部引发信号，则沿跟踪队列向下游查找；
5-11、如果没有出现5-9步骤所述的传感器信号异常，则判断是只校正钢板触发信号的端点位置还是需要同时校正钢板的两个端点位置，分别执行校正操作，刷新跟踪队列中的位置信息数组；
5-12、输出传感器的错误信息；
5-13、输出最靠近传感器的2个跟踪点的位置、类型信息；
5-14、本次循环结束。
6.按照权利要求1或4所述的热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其特征是所述第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR的模块逻辑如下：
6-1、若检测到模块输入信号为“不投用”，则不运行该模块；
6-2、若检测到模块输入信号为“投用”，，则进行校正操作；
6-3、当进行校正操作时，用板坯号NUM与SP1中第一个跟踪点SP[0]的板坯号进行比较，若NUM与SP[0]的板坯号相同且该跟踪点为头，则说明要修正的这块板坯映像还在轧机上游，判定为第一种情况；
若NUM与SP[0]的板坯号相同且该跟踪点为尾，则说明要修正的这块板坯映像横跨该轧机，判定为第二种情况；
若在SP1中没有找到与NUM相同的板坯号，而在SP2中找到该板坯号，则说明要修正的板坯映像已通过该轧机，判定为第三种情况；
6-4、对于第一种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
每当有UP信号时，板坯映像头位置将向上游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应尾位置；
每当有DOWN信号时，板坯头位置向下游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应尾位置；
6-5、对于第二种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
当第一次有UP信号时，将SP2结构中最后一个跟踪点删除并将其添加到SP1结构体的开始位置，同时设定添加完新点后的SP1结构体中第一个跟踪点SP[0]的位置为该轧机所处位置，根据板坯长度修改其相应的尾位置，以后操作按第一种情况处理；
6-6、对于第三种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
当第一次有UP信号时，连续删除SP2结构中最后2个跟踪点，此时先删最后那个跟踪点，并将其添加到SP1结构体的开始位置，此时先添加SP2先删除的点；同时设定添加完新点后的SP1结构体中第一个跟踪点SP[0]的位置为该轧机所处位置，根据板坯长度修改其相应的尾位置，即SP2删除的第二个点；以后操作按第一种情况处理。
6-7、校正限幅，包括下游方向的限幅和上游方向的限幅：
对于下游方向的限幅，被校正的板坯映像头部位置不大于该轧机位置；
对于上游方向的限幅，该轧机与上游相邻轧机间只有1块板坯时，上游限幅为上游相邻轧机位置；该轧机与上游相邻轧机间有2块板坯时，则要保证两块钢板不占用同一组辊道并且有足够的安全间隔。
7.按照权利要求1或4所述的热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其特征是所述第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR的模块逻辑如下：
7-1、若检测到模块输入信号为“不投用”，则不运行该模块；
7-2、若检测到模块输入信号为“投用”，，则进行校正操作；
7-3、当进行校正操作时，用板坯号NUM与SP2中最后一个跟踪点SP[MAX]的板坯号进行比较，若NUM与SP[MAX]的板坯号相同且该跟踪点为尾，则说明要修正的这块板坯映像还在轧机下游，判定为第一种情况；
若NUM与SP[MAX]的板坯号相同且该跟踪点为头，则说明要修正的这块板坯映像横跨轧机，判定为第二种情况；
若在SP2中没有找到与NUM相同的板坯号，而在SP1中找到该板坯号，则说明要修正的板坯映像已通过轧机，判定为第三种情况；
7-4、对于第一种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
每当有UP信号时，板坯映像尾位置向上游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应头位置；每当有DOWN信号时，板坯尾位置向下游方向移动5米，同时根据板坯长度修改其相应头位置；
7-5、对于第二种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
当第一次有DOWN信号时，将SP1结构中第一个跟踪点删除并将其添加到SP2结构体中。同时设定添加完新点后的SP2结构体中最后跟踪点SP[MAX]的位置为5米，根据板坯长度修改其相应的头位置；以后操作按第一种情况处理；
7-6、对于第三种情况，执行下述修正板坯映像位置操作：
当第一次有UP信号时，连续删除SP1结构中最前2个跟踪点，先删最前那个跟踪点，并将其添加到SP2结构体的最后位置，添加SP1先删除的点；同时设定添加完新点后的SP2结构体中最后跟踪点SP[MAX]的位置为5米，根据板坯长度修改其相应的头位置；以后操作按第一种情况处理；
7-7、校正限幅，包括上游方向的限幅和下游方向的限幅：
对于上游方向的限幅，被校正后的板坯映像尾部位置不小于5米(R2轧机位置为0米)；
对于下游方向的限幅，当该轧机与下游相邻轧机间只有1块板坯时，下游限幅为100米；当该轧机与下游相邻轧机间有2块板坯时，则要保证两块钢板不占用同一组辊道并且有足够的安全间隔。
8.按照权利要求5、6或7所述的热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其特征是所述的校正大循环、第一人工校正模块HT_MTK_R_EN_CORR或第二人工校正模块HT_MTK_R_DE_CORR，由PLC按照预定的程序设置自动执行并完成相对应的逻辑功能。
9.按照权利要求6或7所述的热轧板坯映像可修正的跟踪控制方法，其特征是所述模块输入信号的“投用”或“不投用”，通过在现场终端或控制室终端的人机界面画面上，操作相对应的人工跟踪校正操作按钮，来发出相对应的指令。
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