[發明專利]一種熱處理爐鋼板位置跟蹤控制方法及系統

有效

• 申請號: 201710155602.8
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106868289B
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發明（設計）人: 和靜民;王永利
• 申請（專利權）人: 北京民靜科技有限責任公司
• 主分類號: C21D11/00
• 分類號: C21D11/00;C21D9/00
• 代理公司: 北京正鼎專利代理事務所(普通合伙) 11495
• 代理人: 岳亞

本發明涉及一種熱處理爐鋼板位置跟蹤控制方法及系統，其可控制多個獨立的爐內輥道和爐外輥道的電機變頻器，使其在輸出時按照事先設定好的S型曲線斜坡函數方程進行變化，克服了爐內輥道在加速和減速時對鋼板的沖擊，避免了爐內輥道在開始啟動或停止時的抖動現象。

技術領域

本發明涉及鋼板熱處理技術領域，尤其涉及一種熱處理爐鋼板位置跟蹤控制方法及系統。

背景技術

輥底式熱處爐是對金屬工件進行金屬熱處理的工業爐，對爐溫、爐內氣氛和爐內鋼板的位置控制要求較為嚴格。在爐子整個長度方向每隔一定的距離安裝一根輥子，物料在輥子上運行，爐內的溫度一般從300～1150℃，為了防止爐內輥道的彎曲，爐內輥道必須不停的旋轉；即便在爐子空燒或不出料時，也要用低速以每分鐘0.5～1.5周的轉速擺動或旋轉。

對于需要進行熱處理的鋼板，輥底式熱處爐對爐內鋼板位置的跟蹤要求及其嚴格，鋼板從進爐到出爐，在爐時間從10幾分鐘到幾個小時時間不等。爐內燃燒器的打開、關閉，打開時所需控制的溫度多與少均與鋼板在爐內的位置不同而有所差異。這是熱處爐對金屬工件進行熱處理質量保證的基礎，同時可為二級數學模型計算和鋼板溫度計算提供有力保證。為了達到這一目標，要求對爐內鋼板跟蹤必須精準和所有輥道變頻器進行精確矢量控制，特別是加減速斜坡函數的應用。否則，很難控制爐內鋼板在爐內跟蹤的準確性。

目前，工程上通常采用變頻器自帶的線性斜坡函數，配合變頻器矢量控制來完成，對于大負載大慣性的物件來說，變頻器自身根據慣性會自動延長斜坡函數的時間，這樣就造成鋼板在爐內跟蹤和實際位置產生誤差。由于爐體整體長度較長(一般為70～100米)，如果鋼板在爐內運行時間較長，累計誤差不可估量。

在西門子6SE70和現在已經廣泛使用的S120矢量變頻器，其斜坡函數默認為線性函數，無法簡單快速解決在輥道高速啟動和高速停止時的抖動。

雖然在其參數中提供了斜坡函數發生器初始圓弧時間和終止圓弧時間。但是，對于如此精度較高和變頻器數量較大的位置控制，造成了在調試期間無法精確快速調試，在進行微量調整方面變頻器也顯示出力不從心的狀況，其調整時間為秒。另外，在輥底式熱處理爐的應用中，爐內變頻控制器使用數量都在150臺左右，如果要達到我們控制精度要求，其工作量也是巨大的。

發明內容

為克服現有技術存在的上述技術問題，本發明提供了一種熱處理爐鋼板位置跟蹤控制方法，其可控制多個獨立的爐外輥道和爐內輥道的電機變頻器，使其在輸出時按照事先設定好的S型曲線加速斜坡函數方程和S型曲線減速斜坡函數方程進行變化，克服了爐內輥道在加速和減速時對鋼板的沖擊。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種熱處理爐鋼板位置跟蹤控制方法，其包括：

編寫斜坡函數控制程序及S型曲線加速斜坡函數方程和S型曲線減速斜坡函數方程計算程序，并下裝到PLC控制器；

爐門開啟，根據所述S型曲線加速斜坡函數方程確定爐外上料輥道的電機頻率，鋼板進入熱處理爐內；

當入爐檢測器檢測到爐內鋼板的尾部時，根據S型曲線減速斜坡函數方程確定鋼板所在區域的輥道的電機頻率，降低鋼板所在區域的輥道速度，以使得鋼板在爐內低速移動；

當出爐檢測器檢測到爐內鋼板的頭部時，根據S型曲線加速斜坡函數方程確定鋼板所在區域的輥道的電機頻率，提高鋼板所在區域的輥道速度，以使得鋼板高速出爐。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

進一步，所述S型曲線加速斜坡函數方程包括兩個tA1時間段對應的加速曲線和tA2時間段對應的加速直線，具體方程為：