CN112823941B - 基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，根据热轧板带(20)与侧导板(11)摩擦产生的火花宽度调节侧导板；在侧导板的斜上方设置工业相机(9)，检测系统对工业相机拍摄获取图像实时分析，对照所述火花宽度，判断得出两侧侧导板上产生的火花量级，对于每一个单侧侧导板，根据该单侧侧导板所对应的火花宽度M_S，对该单侧侧导板进行控制调节；对于所述单侧侧导板，由△M_S＝M_S‑M_aim获得该单侧火花宽度偏差△M_S，根据公式

得出该单侧侧导板位置调节量△W_S，根据公式

得出该单侧侧导板压力调节量△P_S。

Description

基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法

技术领域

本发明涉及热轧板卷取设备，尤其涉及一种基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法。

背景技术

现有的热轧板带20卷取相关设备可参考图1(除去工业相机9)，顺轧机运行方向，依次包括热轧机机架、测宽仪8、激光检测仪10、侧导板11、卷取夹送辊12和卷取机16，卷取机16和卷取夹送辊12用于卷取热轧板带20，侧导板11用于引导热轧板带20正确进入卷取夹送辊12和卷取机16中，防止热轧板带20跑偏，测宽仪8用于测量热轧板带20的宽度，激光检测仪10用于检测热轧板带20的位置，侧导板平行段长度为4～8m。另外，热轧板带20的卷取设备中还包括检测系统，检测系统用于收集硬件反馈的数据信息并进行相关数据分析，该检测系统通常由工控机实施。热轧板带20自热轧机尾辊出来后则进入到卷取过程。

在热连轧卷取控制过程中，侧导板控制是一个十分重要的环节，它直接关系到热轧板带20边部质量和卷形质量。现有控制系统主要是通过短行程预设定的方式进行侧导板开度控制，即在卷取过程的不同阶段，将两侧侧导板11之间的开度调整到一个预设的开度，在整个控制过程中，如果侧导板开度控制过小，一方面容易造成带钢边损严重，甚至卡钢，一方面造成侧导板局部磨损，缩短其服役周期，如果侧导板开度控制过大，则会导致钢卷塔形、错层等问题。存在这些问题的根本原因在于热轧板带20进入卷取夹送辊12后，很难保证侧导板11施加给热轧板带20两侧的压力对称且大小适中，以及在后续卷取过程中，带钢一直沿着前面的中心线运行。

针对上述的情况，专利CN200810037476、CN201410442427采用侧导板压力和位置交替控制的方式，以保证侧导板对带钢两侧夹紧力稳定；专利KR900675B1将标准轧制力和预先设定的噪声与实测轧制力和噪声进行了比较，判断条带是否扭曲，从而最终控制侧导板的位置；专利JP2006263779A通过夹送辊传动侧与工作侧侧的开度差或负载差来获得带钢的弯曲量，并根据弯曲量修正侧导板的开度。然而这些专利均属于间接控制方式，无法获知侧导板对带钢的真正夹紧力以及带钢中心线的位置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，该方法使热轧板带一直处于钢卷的相对中心位置，减少了侧导板磨损，同时避免了钢卷的各种缺陷问题，使钢卷卷形良好。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，所述控制方法包括：

步骤1：在热轧板带进入到侧导板区域之前，将侧导板的开度控制调节到预备开度；

步骤2：在两个侧导板入口的斜上方安装工业相机，工业相机的摄像范围包含每个侧导板全域，工业相机通过通信线路将拍摄的图像实时传送给检测系统；

步骤3：对于每一个单侧侧导板，检测系统对工业相机拍摄获取的该单侧侧导板上与热轧板带摩擦产生的火花图像进行实时分析，从而识别得出该单侧侧导板上产生的横向宽度最大的单个火花，并将该火花的横向宽度记录为火花宽度M_S；

步骤4：该步骤由热轧板带头部到达卷取夹送辊开始，直到热轧板带尾部出卷取夹送辊为止；该步骤包括：设定目标火花宽度M_aim，对于每一个单侧侧导板执行侧导板动态调节过程；所述侧导板动态调节过程包括：根据第一公式得到该单侧侧导板的火花宽度偏差△M_S，所述第一公式为△M_S＝M_S-M_aim，根据该单侧侧导板的火花宽度偏差△M_S对该单侧侧导板实施侧导板控制调节方式；当热轧板带的板带厚度h_strip≤h时，所述侧导板控制调节方式为位置控制调节方式，当热轧板带的板带厚度h_strip>h时，所述侧导板控制调节方式为压力控制调节方式，其中h为事先设定的参照厚度；所述位置控制调节方式包括：根据第二公式得出该单侧侧导板的侧导板位置调节量△W_S，所述第二公式为

式中，K_total1为总增益，K_P1为比例系数，K_I1为积分系数，s为拉普拉斯算子，然后，根据第三公式得出该单侧侧导板的侧导板目标位置W_S，所述第三公式为W_S＝W_S'+△W_S，式中W_S'为该单侧侧导板调节前的位置，然后，将该单侧侧导板的位置调节至侧导板目标位置W_S；所述压力控制调节方式包括：根据第四公式得出该单侧侧导板的侧导板压力调节量△P_S，所述第四公式为

式中K_total2为总增益，K_P2为比例系数，K_I2为积分系数，s为拉普拉斯算子，然后，根据第五公式得出该单侧侧导板的侧导板目标压力P_S，所述第五公式为P_S＝P_S'+△P_S，式中P_S'为该单侧侧导板调节前的压力，然后，调节该单侧侧导板的位置，使该单侧侧导板上的压力与侧导板目标压力P_S一致。

进一步地，所述步骤4具体包括：

步骤4.1：该步骤由热轧板带头部到达卷取夹送辊开始，直到热轧板带尾部出F1机架为止；该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第一目标火花宽度M_aim1，当热轧板带头部到达卷取夹送辊后，对于每一个单侧侧导板执行所述侧导板动态调节过程，直到热轧板带头部出卷取夹送辊的长度达到L_head为止，其中L_head为事先设定的板带头部长度；该步骤还包括：当热轧板带头部出卷取夹送辊的长度超过所述板带头部长度L_head时，将所述单侧侧导板的实时位置记录为目标锁定位置W_LK，然后将所述单侧侧导板的位置调节为W_LK+△W₃，然后锁定所述单侧侧导板的位置直到热轧板带尾部出F1机架为止，其中△W₃为事先设定的目标位置余量。

进一步地，所述步骤4中还包括：

步骤4.2：该步骤由热轧板带尾部出F1机架开始，直到热轧板带尾部出F7机架为止；该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第二目标火花宽度M_aim2，然后对于每一个单侧侧导板执行所述侧导板动态调节过程。

进一步地，所述步骤4中还包括：

步骤4.3：该步骤由热轧板带尾部出F7机架开始，直到热轧板带尾部到达侧导板之前的X米处为止，其中X为事先设定的长度参数；该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第三目标火花宽度M_aim3，然后对于每一个单侧侧导板执行所述侧导板动态调节过程。

进一步地，所述步骤4中还包括：

步骤4.4：该步骤由热轧板带尾部到达侧导板之前的X米处开始，直到热轧板带尾部出卷取夹送辊为止；该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第四目标火花宽度M_aim4，然后对于每一个单侧侧导板进行所述侧导板动态调节过程。

进一步地，所述步骤4中的侧导板动态调节过程还包括：对所述单侧侧导板设置位置幅度限制，所述位置幅度限制包括位置上限LIM_up1和位置下限LIM_low1，所述位置上限LIM_up1根据第六公式得出，所述位置下限LIM_low1根据第七公式得出；所述第六公式为

所述第七公式为

式中，W_ave为热轧板带出测宽仪后L1长度范围内的平均宽度，其中L1为事先设定的测宽长度；所述测宽仪设置在热轧机机架后侧，测宽仪对出轧机后的热轧板带实时测量宽度。

进一步地，所述步骤4中的压力控制调节方式还包括：对所述单侧侧导板设置压力幅度限制，所述压力幅度限制包括压力上限LIM_up2和压力下限LIM_low2，所述压力上限LIM_up2根据第八公式得出，所述压力下限LIM_low2根据第九公式得出；所述第八公式为LIM_up2＝(1+k1)P_{S_aim}；所述第九公式为LIM_low2＝(1-k1)P_{S_aim}；式中，k1取值范围为0～0.5，P_{S_aim}为事先设定的目标控制压力。

进一步地，步骤1中所述将侧导板的开度控制调节到预备开度具体包括：

步骤1.1：当热轧板带头部出F3机架时，将侧导板的开度控制调节为第一预备开度W1，并且对于每一个单侧侧导板，所述单侧侧导板的位置则调节为

第一预备开度W1根据第十公式得出；所述第十公式为W1＝W_ref+l₁，式中，W_ref为过程控制计算机下发的热轧板带目标宽度值，l₁为侧导板打开余量，l₁的取值范围为40～60mm。

进一步地，步骤1中所述将侧导板的开度控制调节到预备开度具体还包括：

步骤1.2：当热轧板带头部到达激光检测仪时，将侧导板的开度控制调节为第二预备开度W2，并且对于每一个单侧侧导板，所述单侧侧导板的位置则调节为

第二预备开度W2根据第十一公式得出；所述第十一公式为W2＝W_ave+l_dev+l₂，式中，W_ave为热轧板带出测宽仪后L1长度范围内的平均宽度，l_dev为热轧板带出测宽仪后L1长度范围内的跑偏量，其中L1为事先设定的测宽长度，l₂为侧导板打开余量,l₂的取值范围为15～30mm。

进一步地，所述侧导板控制方法还包括：

步骤5：当热轧板带尾部出卷取夹送辊后，若无后续热轧板带要卷取，则将侧导板的开度控制调节到结束开度W7，所述结束开度W7等于步骤1.1中所述第一预备开度W1，每个单侧侧导板的位置则调节为

本发明的方法，在侧导板的斜上方设置工业相机，该工业相机是实现对侧导板进行控制调节的关键装置，工业相机的主要功能是摄取侧导板的图像，尤其是获取热轧板带与侧导板接触摩擦时产生的火花图像，并将该图像通过通信线路实时地传输至检测系统中；检测系统对工业相机拍摄获取的侧导板与热轧板带摩擦产生的火花图像进行实时分析，从而识别得出该侧导板上产生的火花宽度，再根据该火花宽度对两侧侧导板进行控制调节。也就是说，本发明是通过对热轧板带与侧导板摩擦产生的火花宽度来判断侧导板与热轧板带之间的摩擦接触的情况，并以此为依据对侧导板进行控制调节，从而优化了侧导板的控制方法，使热轧板带一直处于钢卷的相对中心位置，减少了侧导板磨损，同时避免了钢卷的各种缺陷问题，使钢卷卷形良好。

附图说明

图1为热轧板带由热轧生产线至板带卷取的设备布置结构示意图，图中箭头为轧机运行方向；

图2为工业相机的位置示意图；

图3为侧导板区域的俯视图；

图4为根据本发明基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法的流程图。

图中：1F1机架、3F3机架、7F7机架、8测宽仪、9工业相机、10激光检测仪、11侧导板、12卷取夹送辊、16卷取机、20热轧板带。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

参见图1至图4，本实施方式提供了一种基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，所述侧导板控制方法基于如图1所示的热轧卷取设备，图1所展示的是由热轧生产线至板带卷取的设备布置结构，热轧板带20由出热轧机经侧导板11导向，最终进入卷取机16中卷取成型。顺轧机运行方向，所述热轧卷取设备依次包括热轧机机架、测宽仪8、工业相机9、激光检测仪10、侧导板11、卷取夹送辊12和卷取机16，卷取机16和卷取夹送辊12用于卷取热轧板带20，侧导板11用于引导热轧板带20正确进入卷取夹送辊12和卷取机16中，防止热轧板带20跑偏，所述测宽仪8设置在热轧机机架后侧，测宽仪8对出轧机后的热轧板带20实时测量宽度，工业相机9用于拍摄侧导板11的图像，激光检测仪10用于检测热轧板带20的位置，侧导板平行段长度为4～8m。

另外，在所述热轧卷取设备中还设置有热轧板带20的位置跟踪系统，用以跟踪确定热轧板带20的具体位置，包括其头部和尾部的具体位置。热轧板带20的卷取设备中还包括检测系统，工业相机9拍摄获得的侧导板11图像数据通过通讯线路传输到检测系统中进行分析，该检测系统通常由工控机实施。

在所述侧导板11的驱动侧设置有位置传感器和压力传感器，这些传感器能获取到侧导板11的位置及侧导板11上所受到的压力，并将侧导板11的位置和压力信息传输给工业控制PLC。

本实施方式的侧导板控制方法包括如下步骤：

步骤1：在热轧板带20进入到侧导板11区域之前，将侧导板11的开度控制调节到预备开度。

更具体地，所述将侧导板11的开度控制调节到预备开度具体包括步骤1.1和步骤1.2：

步骤1.1：当热轧板带20头部出F3机架3时，将侧导板11的开度控制调节为第一预备开度W1，并且对于每一个单侧侧导板11，所述单侧侧导板11的位置则调节为

第一预备开度W1根据第十公式得出，所述第十公式为：W1＝W_ref+l₁，式中，W_ref为过程控制计算机下发的热轧板带20目标宽度值，l₁为侧导板11打开余量，l₁的取值范围为40～60mm。

步骤1.2：当热轧板带20头部到达激光检测仪10时，将侧导板11的开度控制调节为第二预备开度W2，并且对于每一个单侧侧导板11，所述单侧侧导板11的位置则调节为

第二预备开度W2根据第十一公式得出，所述第十一公式为：W2＝W_ave+l_dev+l₂，式中，W_ave为热轧板带20出测宽仪8后L1长度范围内的平均宽度，l_dev为热轧板带20出测宽仪8后L1长度范围内的跑偏量，其中L1为事先设定的测宽长度，L1的取值范围为20～50m，l₂为侧导板11打开余量,l₂的取值范围为15～30mm。

在热轧板带20进入到侧导板11区域之前，须先将侧导板11的开度控制调节到预备开度，这主要是为了使侧导板11的开度能够粗略地匹配热轧板带20的宽度，从而为后续的精细调节作好准备。

当热轧板带20头部出F3机架3时，将侧导板11的开度控制调节为第一预备开度W1，第一预备开度依据过程控制计算机下发的热轧板带20目标宽度值W_ref而定；当热轧板带20头部到达激光检测仪10时，将侧导板11的开度控制调节为第二预备开度W2，第二预备开度依据测宽仪8实际测得的热轧板带20宽度而定。

步骤2：在两个侧导板11入口的斜上方安装工业相机9，工业相机9的摄像范围包含每个侧导板11全域，工业相机9通过通信线路将拍摄的图像实时传送给检测系统；

参见图1至图3，在两个侧导板11入口的斜上方安装工业相机9，工业相机9的摄像范围包含每个侧导板11全域，该工业相机9是实现对侧导板11进行控制调节的关键装置，工业相机9的主要功能是摄取侧导板11的图像，尤其是获取热轧板带20与侧导板11接触摩擦时产生的火花图像，并将该图像通过通信线路实时地传输至检测系统中，所述通信线路可以是光纤通信线路也可以是双绞线通信线路。在本实施方式中，检测系统具体来说就是工控机。在本实施方式中工业相机9是一台高速CCD工业相机，能够以每秒25帧以上的速度摄取图像；

参见图2，工业相机9所安装的位置相对于热轧板带20的垂直高度H＝2～5m，与侧导板11之间的水平距离L＝2～10m，这样一来，工业相机9的取景范围能够覆盖侧导板11全域，并且在该位置上能最大程度地避免水雾对摄像的影响。为了能保证更好地摄像效果，通常可以设置两台工业相机9，每台对准一侧的侧导板11。

步骤3：对于每一个单侧侧导板11，检测系统对工业相机9拍摄获取的该单侧侧导板11上与热轧板带20摩擦产生的火花图像进行实时分析，从而识别得出该单侧侧导板11上产生的横向宽度最大的单个火花，并将该火花的横向宽度记录为火花宽度M_S；

这里所述的火花宽度M_S所指示的是单侧侧导板11上产生的最大的单个火花横向宽度，在本实施方式的后续步骤中以该火花宽度M_S作为表示火花量级的量化数值。而除了用火花宽度来量化火花量级外，还可以采用其它多种计量方式，比如用图像中的火花面积来计量，或者对上述的宽度或面积这样的模拟量进行等级划分，并构建火花程度等级划分表，然后依据该表来确定火花所对应的等级，并用该等级来计量火花。总体来说，火花的计量值应采用可以真实反映火花产生量大小的量化数值。

步骤4：该步骤由热轧板带20头部到达卷取夹送辊12开始，直到热轧板带20尾部出卷取夹送辊12为止；

该步骤包括：设定目标火花宽度M_aim，对于每一个单侧侧导板11执行侧导板动态调节过程，这里的目标火花宽度M_aim通常是设定在工业控制PLC中；

所述侧导板动态调节过程包括：根据第一公式得到该单侧侧导板11的火花宽度偏差△M_S，所述第一公式为△M_S＝M_S-M_aim，根据该单侧侧导板11的火花宽度偏差△M_S对该单侧侧导板11实施侧导板控制调节方式；

当热轧板带20的板带厚度h_strip≤h时，所述侧导板控制调节方式为位置控制调节方式，当热轧板带20的板带厚度h_strip>h时，所述侧导板控制调节方式为压力控制调节方式，其中h为事先设定的参照厚度；

所述位置控制调节方式包括：根据第二公式得出该单侧侧导板11的侧导板位置调节量△W_S，所述第二公式为

式中，K_total1为总增益，K_total1的取值主要考虑侧导板位置执行机构的响应能力，K_P1为比例系数，K_P1的取值主要考虑针对火花的单位宽度偏差，侧导板所需要移动的位置大小，K_I1为积分系数，K_I1的取值需要综合考虑控制系统的快速性和稳定性，s为拉普拉斯算子，

表示对火花宽度偏差△M_S进行积分，然后，根据第三公式得出该单侧侧导板11的侧导板目标位置W_S，所述第三公式为W_S＝W_S'+△W_S，式中W_S'为该单侧侧导板11调节前的位置，然后，将该单侧侧导板11的位置调节至侧导板目标位置W_S；

所述压力控制调节方式包括：根据第四公式得出该单侧侧导板11的侧导板压力调节量△P_S，所述第四公式为

式中K_total2为总增益，K_total2的取值主要考虑侧导板压力执行机构的响应能力，K_P2为比例系数，K_P2的取值主要考虑针对火花的单位宽度偏差，侧导板所需要的调节的压力大小，K_I2为积分系数，K_I2的取值需要综合考虑控制系统的快速性和稳定性，s为拉普拉斯算子，

表示对火花宽度偏差△M_S进行积分，然后，根据第五公式得出该单侧侧导板11的侧导板目标压力P_S，所述第五公式为P_S＝P_S'+△P_S，式中P_S'为该单侧侧导板11调节前的压力，然后，调节该单侧侧导板11的位置，使该单侧侧导板11上的压力与侧导板目标压力P_S一致。

步骤4的计算控制过程通常是由工业控制PLC完成的，检测系统将火花宽度M_S送至工业控制PLC，在热轧板带20卷取过程中，PLC则根据该单侧侧导板11的火花宽度M_S，通过公式计算得出位置或压力调节量，然后对该单侧侧导板11进行控制调节。在本实施方式中，对于每一个单侧侧导板11，根据火花宽度M_S对该单侧侧导板11进行控制调节，这是本发明中最核心部分。本实施方式是通过对热轧板带20与侧导板11摩擦产生的火花来判断侧导板11与热轧板带20之间的摩擦接触的情况，并以此为依据对侧导板11进行控制调节，从而优化了侧导板11的控制方法，使热轧板带20一直处于钢卷的相对中心位置，减少了侧导板磨损，同时避免了钢卷的各种缺陷问题。针对根据火花宽度M_S对两侧侧导板11进行控制调节，本实施方式的具体做法包括两种方式，一种是位置控制调节方式，该方式是对两侧侧导板11的位置进行控制调节，另一种是压力控制调节方式，该方式是对两侧侧导板11的压力进行控制调节。无论是位置控制调节方式还是压力控制调节方式，都是依据侧导板11与热轧板带20之间的摩擦产生的火花宽度来控制调节侧导板11的，其主要区别在于，位置控制调节方式是将火花宽度偏差转换成对侧导板11的位置调节量，而压力控制调节方式则是将火花宽度偏差转换成对侧导板11的压力调节量。位置控制调节方式主要针对较薄规格的热轧板带20，压力控制调节方式主要针对较厚规格的热轧板带20，由于较薄的热轧板带20采用压力控制调节方式的话，容易产生边裂现象，因此需要采用位置控制调节方式以尽量减少侧导板11与热轧板带20之间的接触程度。

参见图3，需要说明的是，所述单侧侧导板的位置是指该侧导板与热轧辊道中心线之间的距离，如图3中W_DS和W_WS所对应的双箭头，W_DS代表传动侧侧导板位置，W_WS代表工作侧侧导板位置，而侧导板开度则是指两侧侧导板之间的距离，在图3中则为W_DS与W_WS之和；还需要说明的是，所述单侧侧导板上的压力是指侧导板与热轧板带20接触时，热轧板带20反作用在侧导板上的压力，该压力会被所述侧导板驱动侧的压力传感器感知并传送至工业控制PLC中。

更具体地，所述步骤4具体包括步骤4.1、步骤4.2、步骤4.3、和步骤4.4：

步骤4.1：该步骤由热轧板带20头部到达卷取夹送辊12开始，直到热轧板带20尾部出F1机架1为止；该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第一目标火花宽度M_aim1，当热轧板带20头部到达卷取夹送辊12后，对于每一个单侧侧导板11执行所述侧导板动态调节过程，直到热轧板带20头部出卷取夹送辊12的长度达到所述L_head为止，其中L_head为事先设定的板带头部长度，板带头部长度L_head的取值范围为10～40m；该步骤还包括：当热轧板带20头部出卷取夹送辊12的长度超过所述板带头部长度L_head时，将所述单侧侧导板11的实时位置记录为目标锁定位置W_LK，然后将所述单侧侧导板11的位置调节为W_LK+△W₃，然后锁定所述单侧侧导板11的位置直到热轧板带20尾部出F1机架1为止，其中△W₃为事先设定的目标位置余量，目标位置余量△W₃的取值范围为1～5mm。在该步骤过程中，侧导板11与热轧板带20脱离接触，从而减少侧导板11磨损，并可改善热轧板带20边部质量。

步骤4.2：该步骤由热轧板带20尾部出F1机架1开始，直到热轧板带20尾部出F7机架7为止；该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第二目标火花宽度M_aim2，然后对于每一个单侧侧导板11执行所述侧导板动态调节过程。

步骤4.3：该步骤由热轧板带20尾部出F7机架7开始，直到热轧板带20尾部到达侧导板11之前的X米处为止，其中X为事先设定的长度参数，长度参数X的取值范围为20～30m；该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第三目标火花宽度M_aim3，然后对于每一个单侧侧导板11执行所述侧导板动态调节过程。

步骤4.4：该步骤由热轧板带20尾部到达侧导板11之前的X米处开始，直到热轧板带20尾部出卷取夹送辊12为止；该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第四目标火花宽度M_aim4，然后对于每一个单侧侧导板11进行所述侧导板动态调节过程。

此外，无论是位置控制调节方式还是压力控制调节方式，都需要对控制调节的幅度设置一定的限制，这主要是为了防止热轧板带20中心线偏离卷取机17的中心线距离太大，导致卷取失败。

为此，所述步骤4中侧导板动态调节过程中还包括：对所述单侧侧导板11设置位置幅度限制，所述位置幅度限制包括位置上限LIM_up1和位置下限LIM_low1，所述位置上限LIM_up1根据第六公式得出，所述位置下限LIM_low1根据第七公式得出；所述第六公式为

所述第七公式为

式中，W_ave为热轧板带20出测宽仪8后L1长度范围内的平均宽度，其中L1为事先设定的测宽长度，L1的取值范围为20～50m。

除了设置位置幅度限制外，所述步骤4中的压力控制调节方式还包括：对所述单侧侧导板11设置压力幅度限制，所述压力幅度限制包括压力上限LIM_up2和压力下限LIM_low2，所述压力上限LIM_up2根据第八公式得出，所述压力下限LIM_low2根据第九公式得出；所述第八公式为LIM_up2＝(1+k1)P_{S_aim}；所述第九公式为LIM_low2＝(1-k1)P_{S_aim}；式中，k1取值范围为0～0.5，P_{S_aim}为事先设定的目标控制压力。

本实施方式的侧导板控制方法还包括：

步骤5：当热轧板带20尾部出卷取夹送辊12后，若无后续热轧板带20要卷取，则将侧导板11的开度控制调节到结束开度W7，所述结束开度W7等于步骤1.1中所述第一预备开度W1，每个单侧侧导板11的位置则调节为

若有后续热轧板带20要卷取，则重复步骤1至步骤5。

本实施方式提供实施例一和实施例二来具体说明。

实施例一：

步骤1：

参见图4，在热轧板带20进入到侧导板11区域之前，将侧导板11的开度控制调节到预备开度；

步骤1.1：

过程控制计算机下发的热轧板带20目标宽度W_ref＝1200mm，当热轧板带20头部出F3机架3时，侧导板打开余量l₁设定为50mm，根据第十公式，W1＝W_ref+l₁＝1250mm，将侧导板11的开度控制调节为第一预备开度W1，并且对于每一个单侧侧导板11，所述单侧侧导板11的位置则调节为

步骤1.2：

当热轧板带20头部到达激光检测仪10时，检测系统根据测宽仪8的实时测量计算得出热轧板带20出测宽仪8后L1(取值为30m)长度范围内的平均宽度W_ave为1210mm，热轧板带20出测宽仪8后L1(取值为30m)长度范围内的跑偏量l_dev为10mm，侧导板打开余量l₂取为20mm，根据第十一公式，W2＝W_ave+l_dev+l₂＝1240mm，将侧导板11的开度控制调节为第二预备开度W2，而单侧侧导板11的位置则调节为

步骤2：

在两个侧导板11入口的斜上方安装工业相机9，工业相机9的摄像范围包含每个侧导板11全域，工业相机9通过通信线路将拍摄的图像实时传送给检测系统，所述工业相机9距离热轧板带20的垂直距离H为4.18m，距离侧导板11末端距离L为8m；

步骤3：

对于每一个单侧侧导板11，检测系统对工业相机9拍摄获取的该单侧侧导板11上与热轧板带20摩擦产生的火花图像进行实时分析，从而识别得出该单侧侧导板11上产生的横向宽度最大的单个火花，并将该火花的横向宽度记录为火花宽度M_S，在本实施例中，检测系统将识别得出的火花宽度M_S传送给工业控制PLC，识别延迟时间控制在50ms以内。

步骤4：

该步骤由热轧板带20头部到达卷取夹送辊12开始，直到热轧板带20尾部出卷取夹送辊12为止，设定参照厚度h为3mm，热轧板带20厚度h_strip＝2.5mm；

步骤4具体包括步骤4.1、步骤4.2、步骤4.3和步骤4.4；

步骤4.1：

热轧板带20的板带厚度h_strip<h，故采用位置控制调节方式；

当热轧板带20头部到达卷取夹送辊12时，将目标火花宽度M_aim设定为第一目标火花宽度M_aim1＝10mm，依据第一公式、第二公式和第三公式，不断动态计算得出侧导板目标位置W_S，然后将单侧侧导板11的位置调节为侧导板目标位置W_S；比如检测系统分析单侧侧导板11图像得出该单侧侧导板11的火花宽度M_S＝11mm，依据第一公式，△M_S＝M_S-M_aim＝1mm，然后再依据第二公式，

进行动态比例和积分控制，最终得到△W_S值为0.3mm，若之前的侧导板位置W_S'＝620mm，依据第三公式，W_S＝W_S'+△W_S＝620.3mm，这样的动态调节过程直到热轧板带20头部出卷取夹送辊12的长度达到板带头部长度L_head为止，其中L_head为事先设定的板带头部长度L_head事先设定为30m。

当热轧板带20头部出卷取夹送辊12的长度超过所述板带头部长度L_head时，将所述单侧侧导板11的实时位置，比如实时位置为622mm，记录为目标锁定位置W_LK＝622mm，将目标位置余量△W₃事先设定为2mm，然后将所述单侧侧导板11的位置调节为W_LK+△W₃＝624mm，然后锁定所述单侧侧导板11的位置直到热轧板带20尾部出F1机架1为止。

步骤4.2：

当热轧板带20尾部出F1机架1时，将目标火花宽度M_aim设定为第二目标火花宽度M_aim2＝10mm，依据第一公式、第二公式和第三公式，不断动态计算得出侧导板目标位置W_S，然后将单侧侧导板11的位置调节为侧导板目标位置W_S，直到热轧板带20尾部出F7机架7为止，计算控制方法同第一目标火花宽度M_aim1。

步骤4.3：

设定长度参数X＝25m，当热轧板带20尾部出F7机架7时，将目标火花宽度M_aim设定为第三目标火花宽度M_aim3＝10mm，依据第一公式、第二公式和第三公式，不断动态计算得出侧导板目标位置W_S，然后将单侧侧导板11的位置调节为侧导板目标位置W_S，直到热轧板带20尾部到达侧导板11之前的X米处为止，计算控制方法同第一目标火花宽度M_aim1。

步骤4.4：

当热轧板带20尾部到达侧导板11之前的X米处时，将目标火花宽度M_aim设定为第四目标火花宽度M_aim4＝20mm，依据第一公式、第二公式和第三公式，不断动态计算得出侧导板目标位置W_S，然后将单侧侧导板11的位置调节为侧导板目标位置W_S，直到热轧板带20尾部出卷取夹送辊12为止，计算控制方法同第一目标火花宽度M_aim1。

步骤5：

热轧板带20尾部出卷取夹送辊12后，无后续热轧板带20要卷取，则将侧导板11的开度控制调节到结束开度W7＝W1＝1250mm，每个单侧侧导板11的位置则调节为

在侧导板位置控制调节过程中，对侧导板的调节位置设置幅度限制：

热轧板带20出测宽仪8后L1(取值为30m)长度范围内的平均宽度W_ave为1210mm，根据第六公式，单侧侧导板的位置上限

根据第七公式，单侧侧导板的位置下限

位置幅度限制范围则为555～655mm。

实施例二：

步骤1：

参见图4，在热轧板带20进入到侧导板11区域之前，将侧导板11的开度控制调节到预备开度；

步骤1.1：

过程控制计算机下发的热轧板带20目标宽度W_ref＝1000mm；当热轧板带20头部出F3机架3时，侧导板打开余量l₁设定为40mm，依据第十公式W1＝W_ref+l₁＝1040mm，将侧导板11的开度控制调节为第一预备开度W1，并且对于每一个单侧侧导板11，所述单侧侧导板11的位置则调节为

步骤1.2：

当热轧板带20头部到达激光检测仪10时，检测系统根据测宽仪8的实时测量计算得出热轧板带20出测宽仪8后L1(取值为30m)长度范围内的平均宽度W_ave为1012mm，热轧板带20出测宽仪8后L1(取值为30m)长度范围内的跑偏量l_dev为8mm，侧导板打开余量l₂取为16mm，根据第十一公式，W2＝W_ave+l_dev+l₂＝1036mm，将侧导板11的开度控制调节为第二预备开度W2，而单侧侧导板11的位置则调节为

步骤2：

在两个侧导板11入口的斜上方安装工业相机9，工业相机9的摄像范围包含每个侧导板11全域，工业相机9通过通信线路将拍摄的图像实时传送给检测系统，所述工业相机9距离热轧板带20的垂直距离H为4.18m，距离侧导板11末端距离L为8m；

步骤3：

对于每一个单侧侧导板11，检测系统对工业相机9拍摄获取的该单侧侧导板11上与热轧板带20摩擦产生的火花图像进行实时分析，从而识别得出该单侧侧导板11上产生的横向宽度最大的单个火花，并将该火花的横向宽度记录为火花宽度M_S，在本实施例中，检测系统将识别得出的火花宽度M_S传送给工业控制PLC，识别延迟时间控制在50ms以内。

步骤4：

该步骤由热轧板带20头部到达卷取夹送辊12开始，直到热轧板带20尾部出卷取夹送辊12为止，设定参照厚度h为3mm，热轧板带20厚度h_strip＝4mm；

步骤4具体包括步骤4.1、步骤4.2、步骤4.3和步骤4.4；

步骤4.1：

热轧板带20的板带厚度h_strip>h，故采用压力控制调节方式；

当热轧板带20头部到达卷取夹送辊12时，将目标火花宽度M_aim设定为第一目标火花宽度M_aim1＝10mm，依据第一公式、第四公式和第五公式，不断动态计算得出侧导板目标压力P_S，然后将单侧侧导板11调节到其上的压力与侧导板目标压力P_S一致；比如检测系统分析单侧侧导板11图像得出该单侧侧导板11的火花宽度M_S＝11mm，依据第一公式，△M_S＝M_S-M_aim＝1mm，然后再依据第四公式，

进行动态比例和积分控制，最终得到△P_S值为0.8kN，如果之前的侧导板压力P_S'＝11kN，依据第五公式P_S＝P_S'+△P_S＝11.8kN，这样的动态调节过程直到热轧板带20头部出卷取夹送辊12的长度达到板带头部长度L_head为止，板带头部长度L_head事先设定为30m。

当热轧板带20头部出卷取夹送辊12的长度超过所述板带头部长度L_head时，将所述单侧侧导板11的实时位置，比如实时位置为622mm，记录为目标锁定位置W_LK＝622mm，将目标位置余量△W₃事先设定为2mm，然后将所述单侧侧导板11的位置调节为W_LK+△W₃＝624mm，然后锁定所述单侧侧导板11的位置直到热轧板带20尾部出F1机架1为止。

步骤4.2：

当热轧板带20尾部出F1机架1时，将目标火花宽度M_aim设定为第二目标火花宽度M_aim2＝10mm，依据第一公式、第四公式和第五公式，不断动态计算得出侧导板目标压力P_S，然后将单侧侧导板11调节到其上的压力与侧导板目标压力P_S一致，直到热轧板带20尾部出F7机架7为止，计算控制方法同第一目标火花宽度M_aim1。

步骤4.3：

设定长度参数X＝25m，当热轧板带20尾部出F7机架7时，将目标火花宽度M_aim设定为第三目标火花宽度M_aim3＝10mm，依据第一公式、第四公式和第五公式，不断动态计算得出侧导板目标压力P_S，然后将单侧侧导板11调节到其上的压力与侧导板目标压力P_S一致，直到热轧板带20尾部到达侧导板11之前的X米处为止，计算控制方法同第一目标火花宽度M_aim1。

步骤4.4：

当热轧板带20尾部到达侧导板11之前的X米处时，将目标火花宽度M_aim设定为第四目标火花宽度M_aim4＝20mm，依据第一公式、第四公式和第五公式，不断动态计算得出侧导板目标压力P_S，然后将单侧侧导板11调节到其上的压力与侧导板目标压力P_S一致，直到热轧板带20尾部出卷取夹送辊12为止，计算控制方法同第一目标火花宽度M_aim1。

步骤5：

热轧板带20尾部出卷取夹送辊12后，无后续热轧板带20要卷取，则将侧导板11的开度控制调节到结束开度W7＝W1＝1040mm，每个单侧侧导板的位置调节为

在侧导板位置控制调节过程中，对侧导板的压力调节设置幅度限制：

设定目标控制压力P_{S_aim}为10kN，k1取值为0.5，根据第八公式，则单侧侧导板11的压力上限LIM_up2＝(1+k1)P_{S_aim}＝15kN，根据第九公式，压力下限LIM_low2＝(1-k1)P_{S_aim}＝5kN，位置幅度限制范围则为5～15kN。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，所述控制方法包括：

步骤1：在热轧板带(20)进入到侧导板(11)区域之前，将侧导板(11)的开度控制调节到预备开度；

其特征在于：所述控制方法还包括：

步骤2：在两个侧导板(11)入口的斜上方安装工业相机(9)，工业相机(9)的摄像范围包含每个侧导板(11)全域，工业相机(9)通过通信线路将拍摄的图像实时传送给检测系统；

步骤3：对于每一个单侧侧导板(11)，检测系统对工业相机(9)拍摄获取的该单侧侧导板(11)上与热轧板带(20)摩擦产生的火花图像进行实时分析，从而识别得出该单侧侧导板(11)上产生的横向宽度最大的单个火花，并将该火花的横向宽度记录为火花宽度M_S；

步骤4：该步骤由热轧板带(20)头部到达卷取夹送辊(12)开始，直到热轧板带(20)尾部出卷取夹送辊(12)为止；

该步骤包括：设定目标火花宽度M_aim，对于每一个单侧侧导板(11)执行侧导板动态调节过程；

所述侧导板动态调节过程包括：根据第一公式得到该单侧侧导板(11)的火花宽度偏差ΔM_S，所述第一公式为ΔM_S＝M_S-M_aim，根据该单侧侧导板(11)的火花宽度偏差ΔM_S对该单侧侧导板(11)实施侧导板控制调节方式；

当热轧板带(20)的板带厚度h_strip≤h时，所述侧导板控制调节方式为位置控制调节方式，当热轧板带(20)的板带厚度h_strip＞h时，所述侧导板控制调节方式为压力控制调节方式，其中h为事先设定的参照厚度；

所述位置控制调节方式包括：根据第二公式得出该单侧侧导板(11)的侧导板位置调节量ΔW_S，所述第二公式为

式中，K_total1为总增益，K_P1为比例系数，K_I1为积分系数，s为拉普拉斯算子，然后，根据第三公式得出该单侧侧导板(11)的侧导板目标位置W_S，所述第三公式为W_S＝W_S'+ΔW_S，式中W_S'为该单侧侧导板(11)调节前的位置，然后，将该单侧侧导板(11)的位置调节至侧导板目标位置W_S；

所述压力控制调节方式包括：根据第四公式得出该单侧侧导板(11)的侧导板压力调节量ΔP_S，所述第四公式为

式中K_total2为总增益，K_P2为比例系数，K_I2为积分系数，s为拉普拉斯算子，然后，根据第五公式得出该单侧侧导板(11)的侧导板目标压力P_S，所述第五公式为P_S＝P_S'+ΔP_S，式中P_S'为该单侧侧导板(11)调节前的压力，然后，调节该单侧侧导板(11)的位置，使该单侧侧导板(11)上的压力与侧导板目标压力P_S一致。

2.根据权利要求1所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：所述步骤4具体包括：

步骤4.1：该步骤由热轧板带(20)头部到达卷取夹送辊(12)开始，直到热轧板带(20)尾部出F1机架(1)为止；

该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第一目标火花宽度M_aim1，当热轧板带(20)头部到达卷取夹送辊(12)后，对于每一个单侧侧导板(11)执行所述侧导板动态调节过程，直到热轧板带(20)头部出卷取夹送辊(12)的长度达到L_head为止，其中L_head为事先设定的板带头部长度；

该步骤还包括：当热轧板带(20)头部出卷取夹送辊(12)的长度超过所述板带头部长度L_head时，将所述单侧侧导板(11)的实时位置记录为目标锁定位置W_LK，然后将所述单侧侧导板(11)的位置调节为W_LK+ΔW₃，然后锁定所述单侧侧导板(11)的位置直到热轧板带(20)尾部出F1机架(1)为止，其中ΔW₃为事先设定的目标位置余量。

3.根据权利要求2所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：所述步骤4中还包括：

步骤4.2：该步骤由热轧板带(20)尾部出F1机架(1)开始，直到热轧板带(20)尾部出F7机架(7)为止；

该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第二目标火花宽度M_aim2，然后对于每一个单侧侧导板(11)执行所述侧导板动态调节过程。

4.根据权利要求3所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：所述步骤4中还包括：

步骤4.3：该步骤由热轧板带(20)尾部出F7机架(7)开始，直到热轧板带(20)尾部到达侧导板(11)之前的X米处为止，其中X为事先设定的长度参数；

该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第三目标火花宽度M_aim3，然后对于每一个单侧侧导板(11)执行所述侧导板动态调节过程。

5.根据权利要求4所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：所述步骤4中还包括：

步骤4.4：该步骤由热轧板带(20)尾部到达侧导板(11)之前的X米处开始，直到热轧板带(20)尾部出卷取夹送辊(12)为止；

该步骤包括：将目标火花宽度M_aim设定为第四目标火花宽度M_aim4，然后对于每一个单侧侧导板(11)进行所述侧导板动态调节过程。

6.根据权利要求1所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：所述步骤4中的侧导板动态调节过程还包括：对所述单侧侧导板(11)设置位置幅度限制，所述位置幅度限制包括位置上限LIM_up1和位置下限LIM_low1，所述位置上限LIM_up1根据第六公式得出，所述位置下限LIM_low1根据第七公式得出；

所述第六公式为

所述第七公式为

式中，W_ave为热轧板带(20)出测宽仪(8)后L1长度范围内的平均宽度，其中L1为事先设定的测宽长度；

所述测宽仪(8)设置在热轧机机架后侧，测宽仪(8)对出轧机后的热轧板带(20)实时测量宽度。

7.根据权利要求1或6所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：所述步骤4中的压力控制调节方式还包括：对所述单侧侧导板(11)设置压力幅度限制，所述压力幅度限制包括压力上限LIM_up2和压力下限LIM_low2，所述压力上限LIM_up2根据第八公式得出，所述压力下限LIM_low2根据第九公式得出；

所述第八公式为LIM_up2＝(1+k1)P_{S_aim}；所述第九公式为LIM_low2＝(1-k1)P_{S_aim}；式中，k1取值范围为0～0.5，P_{S_aim}为事先设定的目标控制压力。

8.根据权利要求1所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：步骤1中所述将侧导板(11)的开度控制调节到预备开度具体包括：

步骤1.1：当热轧板带(20)头部出F3机架(3)时，将侧导板(11)的开度控制调节为第一预备开度W1，并且对于每一个单侧侧导板(11)，所述单侧侧导板(11)的位置则调节为

第一预备开度W1根据第十公式得出；

所述第十公式为W1＝W_ref+l₁，式中，W_ref为过程控制计算机下发的热轧板带(20)目标宽度值，l₁为侧导板打开余量，l₁的取值范围为40～60mm。

9.根据权利要求8所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：步骤1中所述将侧导板(11)的开度控制调节到预备开度具体还包括：

步骤1.2：当热轧板带(20)头部到达激光检测仪(10)时，将侧导板(11)的开度控制调节为第二预备开度W2，并且对于每一个单侧侧导板(11)，所述单侧侧导板(11)的位置则调节为

第二预备开度W2根据第十一公式得出；

所述第十一公式为W2＝W_ave+l_dev+l₂，式中，W_ave为热轧板带(20)出测宽仪(8)后L1长度范围内的平均宽度，l_dev为热轧板带(20)出测宽仪(8)后L1长度范围内的跑偏量，其中L1为事先设定的测宽长度，l₂为侧导板打开余量,l₂的取值范围为15～30mm；

所述激光检测仪(10)设置在工业相机(9)和侧导板(11)之间。

10.根据权利要求8或9所述基于火花识别的热轧卷取侧导板控制方法，其特征在于：所述侧导板控制方法还包括：

步骤5：当热轧板带(20)尾部出卷取夹送辊(12)后，若无后续热轧板带(20)要卷取，则将侧导板(11)的开度控制调节到结束开度W7，所述结束开度W7等于步骤1.1中所述第一预备开度W1，每个单侧侧导板(11)的位置则调节为

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