CN106477374A - 一种卷径计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷径计算方法，其特征在于：多种卷径计算方式并行计算；根据工况选择卷径的计算结果；将选择的卷径计算结果与卷径的理论值进行比较，判断卷径计算结果是否正常；若正常，输出卷径计算结果；若不正常，切换选择并行计算方式的其它计算结果，同时与卷径计算的理论值进行比较，若正常，输出切换选择后的卷径计算结果，若并行计算的多种卷径计算方式的计算结果均不正常，则输出卷径计算的理论值。采用本发明的卷径计算方法，使得卷径的计算结果精确度高而且稳定性可靠，具有很强的容错性，能够适应不同工况对卷径计算的要求。

Description

一种卷径计算方法

技术领域

本发明涉及冶金行业的开卷机以及卷取机领域，特别涉及一种具备容错的卷径计算方法。

背景技术

开卷机及卷取机是冶金行业板带生产线的关键设备，卷径计算是开卷机及卷取机的核心控制技术。开卷机及卷取机的钢卷卷径在生产中始终在动态变化，卷径计算和张力控制相互影响，因此稳定精确的卷径计算一直是开卷机及卷取机的控制难点，其计算结果直接影响开卷机及卷取机的张力及速度控制精度及稳定性，目前卷取机及开卷机的卷径计算方法有很多，但大部分都比较单一，实际应用中会存在不同的工况，而采用单一的计算方法，使得卷径计算的精度及稳定性无法保证，特别是在冷轧薄板生产线，张力波动会引起传动辊打滑从而造成带钢表面划伤，会造成卷取机卷取的钢卷塌卷，甚至会造成失张停机，这些问题都会影响生产线的生产效率和产品质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，由于现有技术中的卷径计算方法单一，造成无法保证卷径计算的稳定性和精度的缺陷，而提供一种卷径计算方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种卷径计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

并行计算步骤：多种卷径计算方式并行计算，根据工况选择卷径的计算结果作为卷径计算值；

判断输出步骤：(1)判断选择的卷径计算值是否正常，若正常，输出选择的卷径计算值；(2)若不正常，切换至并行计算方式的下一种计算结果作为卷径计算值，返回判断输出步骤(1)。

该方法还包括警报输出步骤：在输出判断步骤中，若并行计算的计算结果作为卷经的计算值均判断为不正常，则输出卷径的理论值，同时输出报警及联锁信号。

卷径计算结果是否正常的判定方法为：将选择的卷径计算结果与卷径的理论值进行偏差比较，根据偏差值判断是否正常。

根据偏差判断卷径是否正常的方法为：设定卷径的额定偏差值；

将卷径的计算值与卷经的理论值相比较，确定卷径计算值的偏差；

将偏差的绝对值与设定的额定偏差值比较，若偏差的绝对值大于额定偏差值，则判断为不正常，否则，判断为正常。

卷径的理论值计算模式为：基于线速度的设定值和带钢厚度的理论值的卷径计算，其计算式为：

S_ACT＝±∫V_Setp×dt

式中：“±”：卷取机为+，开卷机为-；V_Setp：线速度设定值；S_ACT：带钢实际长度；δ：带钢厚度；D_M：初始卷径；

卷径并行计算的计算方式包括如下模式：

模式1：同时利用测量辊和开卷机及卷取机编码器进行卷径计算；

模式2：仅利用开卷机及卷取机的编码器进行卷径计算；

模式3：基于开卷机及卷取机的传动速度，进行卷径计算，不需要编码器。

多种卷径方式并行计算卷径值时采用卷径值平均化方法和或卷径计算线性化方法对卷径计算进行优化，其优化计算式为：

卷径值平均化方法计算卷径值为：

式中：“±”:卷取机为+，开卷机为-；N_AP为平均次数，可根据实际工况进行配置；Σreg为根据平均次数将计算卷径进行的累加值；T为带钢厚度，可选择使用设定厚度或者实际计算后的平均厚度；NR_MC为每个卷径计算周期开卷及卷取机旋转圈数；

卷径计算线性化方法计算卷径值为：

式中：“±”:卷取机为+，开卷机为-；T为带钢厚度；NR_MC为每个卷径计算周期开卷及卷取机旋转圈数；D_Δ为每个测量周期的卷径变化量；T_MC为修正系数；D_OLD为上个扫描周期卷径计算值；D_ACT为线性化后的实际卷径计算值。

采用本发明的卷径计算方法，使得卷径的计算结果精确度高而且稳定性可靠，具有很强的容错性，能够适应不同工况对卷径计算的要求。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1为本发明卷径计算方法控制流程图。

具体实施方式

本实施例根据卷取机以及开卷机的配置选择如下三种方式和一种理论值方式并行计算卷径值进行说明，其中四种计算模式分别为：

模式1：同时利用测量辊和开卷及卷取机编码器进行卷径计算；

这种卷径计算方式是基于测量每个测量周期，利用开卷取机和测量辊上

的编码器测量通过的带钢长度来计算卷径。当开卷取机已经转X转(即测

量周期)，检测在这个期间测量辊的旋转圈数。测量辊的辊径是固定不变的，

其计算式为：

式中：N_MR:一个周期测量辊旋转圈数；N_Coil:一个周期开卷取机旋转圈数；D_MR：测量辊实际卷径；

模式2：仅利用开卷机及卷取机的编码器进行卷径计算；

卷径计算利用线速度设定值和开卷取机编码器测量的实际转速来进行卷径计算。

式中：V_Setp:线速度设定值；i：开卷取机的齿轮比；N_ACT：开卷取机编码器测量的实际转速；

模式3:基于开卷机及卷取机的传动速度进行卷径计算(不需要编码器)；卷径计算利用线速度设定值和开卷取机的传动检测的实际转速来进行卷径计算。

式中：V_Setp:线速度设定值；i：开卷取机的齿轮比；N_{D_ACT}：来自开卷取机传动的实际转速；

模式4：基于带钢厚度的理论值卷径计算：基于线速度设定值和带钢厚度。计算公式如下：

式中：±：卷取机为+，开卷机为-；V_Setp：线速度设定值；S_ACT：带钢实际长度；δ：带钢厚度；D_M：初始卷径；

如图1所示，并行计算步骤：在步骤10中使能卷径计算，步骤11确定卷径的计算方式，在步骤13中首先计算卷径的理论值：其中理论值采用卷径计算模式4计算出卷径值的理论值；在步骤121、步骤122、和步骤123中确定判断选择卷径计算模式1、卷径计算模式2和/或卷径计算模式3是否进入卷径计算，如判断为是，则对应的判断为是的模式进入步骤141、142或143，计算判定为是的卷径计算模式的卷径值；步骤15确定的并行计算模式的计算结果，选择其中一个计算模式的计算结果作为卷径计算值。一般情况下，开卷机和卷取机默认设定模式1这种计算方式计算结果作为卷径的计算值，设定卷径计算值可根据实际情况选择，如在建立张力的情况下，可以设定模式1的计算结果作为卷径的计算值。

判断输出步骤：步骤15和步骤16中，(1)分析判断卷径计算结果，判断卷径计算值是否正常，若正常，进入步骤16判断为正常，进入步骤18输出选择的卷径计算值；(2)若不正常，切换至并行计算方式的下一个计算结果作为卷径计算值，返回判断输出步骤(1)，直到并行计算结果均判断为不正常时，进入警报输出步骤，步骤16判断为否，进入步骤17输出报警及联锁信号，之后步骤19输出卷径的理论值，输出卷径值后进入步骤20结束计算。

在判断输出步骤中：对从并行计算模式中选择的计算模式作为卷径计算值进行判断，根据误差确定，选择的卷径计算值是否正常，如计算结果与误差对比确认计算结果正确，则步骤16判断结果正常，输出卷径的计算值；若判断为结果不正确，切换至并行计算中的下一种计算模式的计算结果作为卷径计算值，同时与卷径计算的理论值进行比较，若切换后卷径计算值为正确，则步骤16判断为正常，输出切换选择后的卷径计算结果，依次类推，直到并行计算模式中所有的计算模式均判断为不正确，则步骤16判断为结果不正常，步骤17输出报警及输出联锁信号，步骤19输出模式4计算的卷径理论值，结束卷径计算。

根据偏差判断卷径是否正常的方法为：设定卷径的额定偏差值；将卷径的计算值与卷经的理论值相比较，确定卷径计算值的偏差；将偏差值的绝对值与设定的额定偏差值比较，若偏差值的绝对值大于额定偏差值，则判断为不正常，否则判断为正常。卷径的额定偏差值设置可根据开卷以及卷曲精度需要而设设定，这里卷径的最大偏差值设定为理论值的1.5％。在卷径计算值偏差理论值大于1.5％时，判断为不正常，否则，判断为正常。

在步骤121、步骤122和步骤123中，选择三种计算模式均判断为是作为进一步说明本发明的计算方法，则三种模式均进入卷径计算，即并行计算模式选择模式1、模式2和模式3并行计算，模式4作为理论值计算方式直接进行计算；此时设定模式1为卷径的计算值，上述步骤具体为:将卷经的计算值与卷径的理论值进行对比，根据偏差判断是否，正常，若正常输出模式1作为卷径计算值的卷径值；若判断为不正常，自动切换模式2或模式3中其中之一作为卷径的计算值，再次比较，根据偏差判断是否正常，若正常，则输出卷径计算值，若不正常，切换至下一个模式的卷径值作为卷径计算值，在模式1、模式2和模式3的计算值作为卷径计算值均判断为不正常时，步骤16判断为不正常，输出报警及联锁信号，输出卷径计算的理论值。报警信号在人机界面上报警，提示操作员机组的卷径计算出错，联锁信号用于限制机组运行速度，或机组联锁停车。

在模式1、模式2和模式3计算卷径值时采用如下方法对计算值进行优化：

方法1：采用可配置计算卷径值平均化滤波优化方法，计算公式为：

上式中：“±”:卷取机为+，开卷机为-；N_AP为平均次数，可根据实际工况进行配置，默认设定为5，最大为15；∑reg为根据平均次数将计算卷径进行的累加值；T为带钢厚度，可选择使用设定厚度或者实际计算后的平均厚度；NR_MC为每个卷径计算周期开卷及卷取机旋转圈数，最小值为1，最大值为15；

卷径计算平均化滤波技术具有补偿因卷径计算值求平均后带来的滞后问题，保证了卷径计算的及时性。经过平均化滤波处理后有效的减少因测量辊偶尔打滑，负载冲击等造成的卷径计算偏差，提高卷径计算的精度及稳定性。

方法2：采用卷径计算线性化优化方法，计算方法为：

式中：“±”:卷取机为+，开卷机为-；T为带钢厚度；NR_MC为每个卷径计算周期开卷及卷取机旋转圈数；D_Δ为每个测量周期的卷径变化量；T_MC为修正系数；D_OLD为上个扫描周期卷径计算值；D_ACT为线性化后的实际卷径计算值。

卷径计算线性化技术具有利用带钢厚度计算的理论值对线性化结果进行补偿的功能，保证了卷径计算结果的及时性。进行卷径计算线性化技术处理，使卷径计算结果更加平滑稳定。

本发明基于通用PLC开发，将本发明提供卷径计算的相关公式，控制方法用成该PLC的编程语言转化成控制程序即可实现高精度及稳定线的卷径计算功能且容错性强。卷径计算精度指标：带钢厚度≤0.75mm:±2mm；带钢厚度＞0.75mm：＜4H(带厚)。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种卷径计算方法，其特征在于：包括如下步骤：

并行计算步骤：多种卷径计算方式并行计算，设定其中一种卷径的计算结果作为卷径计算值；

判断输出步骤：(1)判断选择的卷径计算值是否正常，若正常，输出选择的卷径计算值；(2)若不正常，切换至并行计算方式中下一个计算结果作为卷径计算值，返回判断输出步骤(1)。

2.如权利要求1所述的一种卷径计算方法，其特征在于：还包括警报输出步骤：在判断输出步骤中，若并行计算的计算结果作为卷经的计算值均判断为不正常，则输出卷径的理论值，同时输出报警及联锁信号。

3.如权利要求1所述的一种卷径计算方法，其特征在于：卷径的计算值是否正常的判定是将卷经的计算值与卷径的理论值进行偏差比较，根据偏差值判断是否正常。

4.如权利要求3所述的一种卷径计算方法，其特征在于：根据偏差判断卷径是否正常的方法为：设定卷径的额定偏差值；

将卷径的计算值与卷经的理论值相比较，确定卷径计算值的偏差；

将偏差的绝对值与设定的额定偏差值比较，若偏差的绝对值大于额定偏差值，则判断为不正常，否则，判断为正常。

5.如权利要求3所述的一种卷径计算方法，其特征在于：卷径的理论值计算模式为：基于线速度的设定值和带钢厚度的理论值的卷径计算，其计算式为：

S_ACT＝±∫V_Setp×dt

式中：“±”∶卷取机为+，开卷机为-；V_Setp：线速度设定值；S_ACT：带钢实际长度；δ：带钢厚度；D_M：初始卷径。

6.如权利要求1所述的一种卷径计算方法，其特征在于：卷径并行计算的计算方式包括如下模式：

模式1：同时利用测量辊和开卷机及卷取机编码器进行卷径计算；

模式2：仅利用开卷机及卷取机的编码器进行卷径计算；

模式3：基于开卷机及卷取机的传动速度，进行卷径计算，不需要编码器。

7.如权利要求1所述的一种卷径计算方法，其特征在于：多种卷径方式并行计算卷径值时采用卷径值平均化方法和或卷径计算线性化方法对卷径计算进行优化，其优化计算式为：

卷径值平均化方法计算卷径值为：

式中：“±”:卷取机为+，开卷机为-；N_AP为平均次数，可根据实际工况进行配置；∑reg为根据平均次数将计算卷径进行的累加值；T为带钢厚度，可选择使用设定厚度或者实际计算后的平均厚度；NR_MC为每个卷径计算周期开卷及卷取机旋转圈数；

卷径计算线性化方法计算卷径值为：

式中：“±”:卷取机为+，开卷机为-；T为带钢厚度；NR_MC为每个卷径计算周期开卷及卷取机旋转圈数；D_Δ为每个测量周期的卷径变化量；T_MC为修正系数；D_OLD为上个扫描周期卷径计算值；D_ACT为线性化后的实际卷径计算值。