[發明專利]一種中厚板熱處理爐鋼板位置跟蹤控制系統及方法

有效

• 申請號: 201410116810.3
• 申請日: 2014-03-27
• 公開（公告）號: CN103861877A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 付天亮;李勇;李家棟;王昭東;王國棟;劉宇佳
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: B21B38/00
• 分類號: B21B38/00;B21B37/00
• 代理公司: 中國有色金屬工業專利中心 11028
• 代理人: 李子健;李迎春

技術領域

本發明涉及中厚板熱處理生產控制領域，特別是涉及一種中厚板熱處理爐鋼板位置跟蹤控制系統及方法。

背景技術

中厚板熱處理生產的特點是連續性強、速度快、控制復雜，作為熱處理生產線自動化控制重要的環節，鋼板熱處理爐內位置跟蹤功能實時跟蹤鋼板在爐內的位置，實施鋼板運動安全聯鎖控制，在人機交互界面上顯示鋼板位置動態信息、工藝信息，便于操作人員實時掌握中厚板在爐內位置和運行情況，對生產過程做出及時的調整。因此中厚板熱處理爐鋼板位置跟蹤對保證生產線的穩順運行和中厚板的生產質量均具有重要的意義。

現有專利技術中，專利CN102021313A，公開了一種提高跟蹤系統控制精度保證中厚板淬火性能穩定性的方法，為提高跟蹤精度，新增4組檢測儀表檢測鋼板在爐內和淬火機區位置，并修改相應PLC程序，用于判斷熱處理線上鋼板的實際位置。該方法是對現有系統的完善，其鋼板位置計算原理及跟蹤控制邏輯比較簡單，與本文熱處理爐鋼板位置跟蹤系統差別較大。

專利CN101693944A，公開了一種用于輥底式熱處理爐中的物料跟蹤控制方法，利用RBF神經網絡整定分段速度補償系數來實現對物料跟蹤控制。該方法主要通過速度的精確控制實現鋼板位置跟蹤，對鋼板在爐內的運動策略未做說明，且其速度控制方法與本文涉及的方法完全不同，可比性不大。

專利CN102230067A，公開了一種實現加熱爐入爐鋼坯精確定位方法，將自動化控制邏輯和入爐輥道變頻器的功能結合在一起，實現任意尺寸坯料精確定位，不會出現滑溜現象。該方法側重于檢測器的檢測手段更新，以及通過PLC對變頻器的控制，并未涉及鋼板運動位置邏輯控制以及位置修正等問題，屬于自動化儀表控制領域，與本文內容關系不大。

由此可見，現有中厚板熱處理爐鋼板位置跟蹤控制方法，或過于簡單，或僅致力于開發提高鋼板位置跟蹤精度的方法，在爐內鋼板的運動策略、鋼板位置修正、與進料和出料的連鎖、人機交互等方面并未建立系統的、有效的方法。

發明內容

本發明的目的是就是針對現有技術存在的問題，提供一種中厚板熱處理爐鋼板位置跟蹤控制系統及方法，它可以精確跟蹤、控制、監控在熱處理爐區域內移動的所有中厚板，并在人機交互系統上繪制動態跟蹤圖。

上述目的是通過下述方案實現的：

一種中厚板熱處理爐鋼板位置跟蹤控制系統，其特征在于，所述控制系統包括：

中厚板位置檢測系統，包括固定在熱處理爐鋼板跟蹤區域內的激光檢測器和紅外線金屬檢測器，以及鋼板位置觸發信號的生成和通訊系統；

PLC控制系統，包括鋼板位置檢測信號的接收和轉發系統、熱處理爐內各塊鋼板對應的實際輥道速度的采集和轉發系統、熱處理爐內各塊鋼板對應的設定輥道速度和運動邏輯的接收和轉發系統，用于實現中厚板位置檢測系統、輥道變頻器及編碼器、中厚板微觀跟蹤系統之間的實測數據及設定數據的收發功能，以及數據的安全性檢查、數據包拆解重組、數據傳輸穩定性檢查、通訊中斷續連等功能；

中厚板微觀跟蹤系統，包括中厚板速度計算模塊、中厚板位置計算模塊、中厚板間隙計算模塊、安全擺動模塊和數據交換模塊；所述中厚板速度計算模塊用于依據過程控制模型系統計算并傳遞的鋼板設定加熱曲線，計算鋼板在熱處理爐各工藝段內對應的輥道速度以及鋼板的擺動速度；所述中厚板位置計算模塊用于根據輥道編碼器傳遞的熱處理爐內各塊鋼板對應的實際輥道速度，計算中厚板在爐內的位置，并根據中厚板位置檢測系統采集的鋼板位置檢測信號，對計算的鋼板位置進行修正；所述中厚板間隙計算模塊用于計算前后相鄰中厚板的位置間隙，并通過控制相鄰兩塊中厚板各自對應的輥道速度，避免發生碰撞；所述安全擺動模塊用于計算中厚板與入料爐門和出料爐門之間的距離，并通過控制中厚板擺動避免鋼板撞到入料和出料爐門；數據交換模塊用于實時動態接收和發送中厚板微觀跟蹤系統與PLC控制系統、過程控制模型系統、人機交互系統之間的實測和設定數據；

人機交互系統，用于根據鋼板位置檢測信號和位置計算的時變信息，在生產監控終端上實時繪制出中厚板運動圖形，模擬爐內鋼板實際運行情況，動態反映熱處理爐內多塊鋼板工藝信息、位置信息、間隔信息、鋼板速度。

根據上述的中厚板熱處理爐鋼板位置跟蹤控制系統，其特征在于，所述中厚板間隙計算模塊實時計算前后相鄰兩塊中厚板的位置間隙，當計算的間隙小于第一安全設定參數時，降低后一塊中厚板的運行速度；當計算的間隙小于第二安全設定參數時，后一塊中厚板反向運動。