專利名稱：環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及工業(yè)爐領(lǐng)域，特別是涉及一種環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法。
背景技術(shù)：
在無(wú)縫鋼管原料坯加熱過(guò)程中，原料鋼坯經(jīng)裝料機(jī)裝料，通過(guò)加熱后由出料機(jī)給軋機(jī)輸 送符合軋制要求的原料鋼坯。當(dāng)前環(huán)形爐一般由對(duì)稱的分布在爐底的四個(gè)液壓或變頻控制的 驅(qū)動(dòng)裝置，根據(jù)與環(huán)形爐齒輪嚙合的編碼器計(jì)算角度值控制環(huán)形爐的轉(zhuǎn)動(dòng)。目前的物料跟蹤 系統(tǒng)在爐底布置一個(gè)爐底清零開(kāi)關(guān)，在每循環(huán)一周時(shí)清零一次。不足之處在于(1)爐底分 布的鋼坯角度受i(算誤差累積影響。在到達(dá)出料位置時(shí)角度與實(shí)際會(huì)產(chǎn)生一定誤差。(2)不 能大角度退爐底接料。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，該方法能精 確的定位鋼坯的分布角度和實(shí)現(xiàn)多角度布料，在大角度反復(fù)接料時(shí)不會(huì)產(chǎn)生角度誤差。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案
本發(fā)明提供的環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，該方法的步驟包括
n)跟蹤
以編碼器值形式保存爐內(nèi)坯料跟蹤信號(hào)的角度值；所有跟蹤信號(hào)以相對(duì)于裝料爐門(mén)0度 角計(jì)算，其生存周期為達(dá)到出料爐門(mén)口角度出料后結(jié)束；所有跟蹤信號(hào)角度與當(dāng)前編碼器值 無(wú)絕對(duì)關(guān)聯(lián)，只與每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值相關(guān)；將每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值 進(jìn)行過(guò)濾后，加到隊(duì)列內(nèi)所有跟蹤信息位的角度上； (2)控制
根據(jù)脈沖當(dāng)量計(jì)算隊(duì)列入口和出口的實(shí)際角度值(單位度)，當(dāng)裝料位的角度大于等于 設(shè)定角距時(shí)，無(wú)論是否有料，跟蹤信號(hào)下推一位，同時(shí)裝料口的所有信息清零，準(zhǔn)許裝料； 將上一次運(yùn)行的角度與設(shè)定角距的偏差值作為當(dāng)前爐底運(yùn)行的修正值來(lái)計(jì)算當(dāng)前裝料口的步 進(jìn)角度，使坯料均勻分布在爐內(nèi)；當(dāng)隊(duì)列出口信息位的角度大于等于出料口角度，則爐底停 止自動(dòng)運(yùn)行，等待出料。
本發(fā)明的有益效果主要是以編碼器值形式保存跟蹤信號(hào)的角度值，避免了因?yàn)榉磸?fù)計(jì) 算所帶來(lái)的累積誤差；爐內(nèi)所有跟蹤信號(hào)以相對(duì)于裝料口0度保存，能準(zhǔn)確的反映坯料在爐 內(nèi)的實(shí)際位置；跟蹤角度值不與當(dāng)前編碼器值絕對(duì)關(guān)聯(lián)，僅隨每次系統(tǒng)循環(huán)的編碼器偏差值 變化，確保能大角度倒?fàn)t接料。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用試驗(yàn)，爐內(nèi)跟蹤信息角度的精確度為
w2xC0 840x8192
式中nl表示編碼器輪盤(pán)齒輪數(shù)，n2表示環(huán)形爐齒輪數(shù)，CO表示編碼器每周的脈沖數(shù)。


圖1為本發(fā)明控制流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供的環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，該方法是跟蹤角度以相對(duì)編碼器值形 式保存，避免多次計(jì)算帶來(lái)的誤差；爐內(nèi)坯料跟蹤信息包括是否內(nèi)排有料、外排有料或者有 單根料以及該角度值；所有跟蹤信號(hào)以相對(duì)于裝料爐門(mén)0度角計(jì)算，其生存周期為達(dá)到出料 爐門(mén)口角度出料后結(jié)束；所有跟蹤信號(hào)角度與當(dāng)前編碼器值無(wú)絕對(duì)關(guān)聯(lián)，只與每次系統(tǒng)掃描 周期的編碼器差值相關(guān)；將每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值進(jìn)行過(guò)濾，以避免由于通訊或者 編碼器本身的錯(cuò)誤所帶來(lái)的編碼器值突變；無(wú)需爐底清零裝置，在加熱爐靜止?fàn)顟B(tài)下可以隨 時(shí)更換編碼器而不會(huì)對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的跟蹤信息產(chǎn)生影響；當(dāng)裝料位的角度大于等于設(shè)定角距時(shí)， 無(wú)論是否有料，跟蹤信號(hào)下推一位，同時(shí)裝料口的所有信息清零；為了使坯料能均勻的分布 在爐內(nèi)，將匕一次運(yùn)行的角度與設(shè)定角距的偏差值作為當(dāng)前爐底運(yùn)行的修正值來(lái)計(jì)算當(dāng)前裝 料口的歩進(jìn)角度。
下面結(jié)合實(shí)施例及圖1對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
本發(fā)明提供的環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，其采用包括以下歩驟的方法
(1) 跟蹤
以編碼器值形式保存爐內(nèi)壞料跟蹤信號(hào)的角度值；所有跟蹤信號(hào)以相對(duì)于裝料爐門(mén)0度 角計(jì)算，其生存周期為達(dá)到出料爐門(mén)口角度出料后結(jié)束；所有跟蹤信號(hào)角度與當(dāng)前編碼器值 無(wú)絕對(duì)關(guān)聯(lián)，只與每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值相關(guān)，并且在環(huán)形爐靜止?fàn)顟B(tài)下可以隨時(shí) 更換編碼器而不影響系統(tǒng)的跟蹤信息；將每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值進(jìn)行過(guò)濾后，加到 隊(duì)列內(nèi)所有跟蹤信息位的角度上。
在跟蹤過(guò)程中，先以裝料爐門(mén)處為隊(duì)列入口，并且將該入口設(shè)定為O度角；然后以FIFO 隊(duì)列方式跟蹤所有爐內(nèi)鋼坯信息，隊(duì)列內(nèi)每個(gè)信息位包含的信息有內(nèi)排有料、外排有料、有 單排料及角度值，隊(duì)列內(nèi)所有信息位的實(shí)際角度保存為相對(duì)編碼器脈沖值而不是計(jì)算后的角 度值，使系統(tǒng)不會(huì)產(chǎn)生計(jì)算誤差。隊(duì)列內(nèi)每相鄰兩個(gè)信息位的角度必定相差為設(shè)定角距值。
在系統(tǒng)的每個(gè)掃描周期將編碼器的值與上次掃描周期的編碼器值相比較，先將該差值加 到FIFO隊(duì)列內(nèi)所有跟蹤信息位的角度上；然后根據(jù)脈沖當(dāng)量計(jì)算隊(duì)列入U(xiǎn)的實(shí)際角度值(單 位度)，當(dāng)隊(duì)列入口的角度值大于等于設(shè)定角距時(shí)，無(wú)論隊(duì)列入口信息的有料信號(hào)表示是否 有料，隊(duì)列信息下推一位，同時(shí)隊(duì)列入口的所有信息清零，這樣可使系統(tǒng)避免累積誤差，無(wú) 需爐底編碼器清零裝置。此時(shí)，準(zhǔn)許裝料。
同時(shí)，在每次系統(tǒng)掃描開(kāi)始時(shí)，尋找位于FIFO隊(duì)列出口有效信息位的角度值是否達(dá)到 出料口的角度，有效信息位表示該信息位內(nèi)排有料或外排有料或有單排料，如果該有效信息 位角度大于等于出料口角度，則爐底停止自動(dòng)運(yùn)行，等待出料。
(2) 控制
根據(jù)脈沖當(dāng)量訃算隊(duì)列入口和出口的實(shí)際角度值(單位度)，當(dāng)裝料位的角度大于等于設(shè)定角距時(shí)，無(wú)論是否有料，跟蹤信號(hào)下推一位，同時(shí)裝料口的所有信息清零，準(zhǔn)許裝料； 將上一次運(yùn)行的角度與設(shè)定角距的偏差值作為當(dāng)前爐底運(yùn)行的修正值來(lái)計(jì)算當(dāng)前裝料口的歩
進(jìn)角度，使坯料均勻分布在爐內(nèi)；當(dāng)隊(duì)列出n信息位的角度大于等于出料n角度，則爐底停
止自動(dòng)運(yùn)行，等待出料。
該環(huán)形加熱爐控制包括以下幾個(gè)狀態(tài)
(1) 在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，只要裝料口有坯料且出料口沒(méi)有坯料時(shí)，環(huán)形加熱爐將自動(dòng)運(yùn)行一
個(gè)角距；
(2) 當(dāng)出料口有坯料時(shí)，即隊(duì)列出口有效信息位的角度大于等于出料口角度，不管當(dāng)前 環(huán)形加熱爐爐底運(yùn)行狀態(tài)如何，該環(huán)形加熱爐都應(yīng)該停止自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程；
(3) 自動(dòng)狀態(tài)下，在出料口鋼坯出爐后，環(huán)形加熱爐繼續(xù)上一次被中斷的自動(dòng)過(guò)程運(yùn)行；
(4) 手動(dòng)狀態(tài)下，操作工根據(jù)實(shí)際需要前進(jìn)或后退環(huán)形加熱爐；
(5) 手動(dòng)干預(yù)環(huán)形加熱爐運(yùn)行后，必須在半&動(dòng)狀態(tài)下先走一個(gè)單歩，以便環(huán)形加熱爐 內(nèi)坯料自動(dòng)找位；所述自動(dòng)找位是指將環(huán)形加熱爐內(nèi)己有坯料的角度按裝料角度的整數(shù)倍排 放，以保證與下一批所裝坯料同步，不影響裝出料的同步關(guān)系。
圖1中C表示編碼器脈沖數(shù)，Cn表示系統(tǒng)掃描周期內(nèi)的編碼器值。V表示隊(duì)列信息 位中以脈沖數(shù)格式保存的相對(duì)于裝料口的角度值，Vn表示爐內(nèi)跟蹤信息的角度值(以脈沖 數(shù)表示)。R表示根據(jù)脈沖當(dāng)量計(jì)算的實(shí)際角度，Ri、 Ri表示隊(duì)列入n和出口跟蹤信息的角 度值(以角度表示)，Rf表示操作者給定角距，Rmax表示出料口相對(duì)于裝料口的角度。N 表示隊(duì)列的最大值，p表示脈沖當(dāng)量(度/脈沖)。
上述系統(tǒng)是指"自動(dòng)化控制系統(tǒng)"。
本發(fā)明提供的方法用于加熱爐坯料準(zhǔn)確定位，實(shí)現(xiàn)加熱爐的快速裝出料。
權(quán)利要求
1.一種環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，其特征是采用包括以下步驟的方法(1)跟蹤以編碼器值形式保存爐內(nèi)坯料跟蹤信號(hào)的角度值；所有跟蹤信號(hào)以相對(duì)于裝料爐門(mén)0度角計(jì)算，其生存周期為達(dá)到出料爐門(mén)口角度出料后結(jié)束；所有跟蹤信號(hào)角度與當(dāng)前編碼器值無(wú)絕對(duì)關(guān)聯(lián)，只與每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值相關(guān)；將每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值進(jìn)行過(guò)濾后，加到隊(duì)列內(nèi)所有跟蹤信息位的角度上；(2)控制根據(jù)脈沖當(dāng)量計(jì)算隊(duì)列入口和出口的實(shí)際角度值，單位為度，當(dāng)裝料位的角度大于等于設(shè)定角距時(shí)，無(wú)論是否有料，跟蹤信號(hào)下推一位，同時(shí)裝料口的所有信息清零，準(zhǔn)許裝料；將上一次運(yùn)行的角度與設(shè)定角距的偏差值作為當(dāng)前爐底運(yùn)行的修正值來(lái)計(jì)算當(dāng)前裝料口的步進(jìn)角度，使坯料均勻分布在爐內(nèi)；當(dāng)隊(duì)列出口信息位的角度大于等于出料口角度，則爐底停止自動(dòng)運(yùn)行，等待出料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，其特征是在跟蹤過(guò)程中，先 以裝料爐門(mén)處為隊(duì)列入口，并且將該入口設(shè)定為0度角；然后以FIFO隊(duì)列方式跟蹤所有爐 內(nèi)鋼坯，隊(duì)列內(nèi)每個(gè)信息位包含的信息有內(nèi)排有料、外排有料、有單排料及角度值，隊(duì)列內(nèi) 所有信息位的實(shí)際角度保存為相對(duì)編碼器脈沖值而不是計(jì)算后的角度值，隊(duì)列內(nèi)每相鄰兩個(gè) 信息位的角度必定相差為設(shè)定角距值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，其特征是在系統(tǒng)的每個(gè)掃描 周期將編碼器的值與上次掃描周期的編碼器值相比較，先將該差值加到FIFO隊(duì)列內(nèi)所有跟 蹤信息位的角度上，然后根據(jù)脈沖當(dāng)量計(jì)算隊(duì)列入口的實(shí)際角度值，單位為度，當(dāng)隊(duì)列入 口的角度值大于等于設(shè)定角距時(shí)，無(wú)論隊(duì)列入口信息的有料信號(hào)表示是否有料，隊(duì)列信息下 推--位，同時(shí)隊(duì)列入口的所有信息清零；此時(shí)，準(zhǔn)許裝料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，其特征是在每次系統(tǒng)掃描開(kāi) 始時(shí)，尋找位于FIFO隊(duì)列出口有效信息位的角度值是否達(dá)到出料口的角度，有效信息位表 示該信息位內(nèi)排有料或外排有料或有單排料，如果該有效信息位角度大于等于出料口角度， 則爐底停止自動(dòng)運(yùn)行，等待出料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，其特征是該環(huán)形加熱爐控制 包括以下幾個(gè)狀態(tài)(1) 在自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，只要裝料口有坯料且出料口沒(méi)有坯料時(shí)，環(huán)形加熱爐將自動(dòng)運(yùn)行一 個(gè)角距；(2) 當(dāng)出料口有坯料時(shí)，即隊(duì)列出口有效信息位的角度大于等于出料口角度，不管當(dāng)前 環(huán)形加熱爐爐底運(yùn)行狀態(tài)如何，該環(huán)形加熱爐都應(yīng)該停止自動(dòng)運(yùn)行過(guò)程；(3) 自動(dòng)狀態(tài)下，在出料口鋼坯出爐后，環(huán)形加熱爐繼續(xù)上一次被中斷的自動(dòng)過(guò)程運(yùn)行；(4) 手動(dòng)狀態(tài)下，操作工根據(jù)實(shí)際需要前進(jìn)或后退環(huán)形加熱爐。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，其特征是手動(dòng)干預(yù)環(huán)形加 熱爐運(yùn)行后，必須在半自動(dòng)狀態(tài)下先走一個(gè)單步，以便環(huán)形加熱爐內(nèi)坯料自動(dòng)找位；所述自 動(dòng)找位是指將環(huán)形加熱爐內(nèi)已有坯料的角度按裝料角度的整數(shù)倍排放，以保證與下一批所裝 坯料同步，不影響裝出料的同步關(guān)系。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)形加熱爐物料跟蹤及控制方法，該方法是跟蹤角度以相對(duì)編碼器值形式保存；所有跟蹤信號(hào)以相對(duì)于裝料爐門(mén)0度角計(jì)算，其生存周期為達(dá)到出料爐門(mén)口角度出料后結(jié)束；所有跟蹤信號(hào)角度與每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值相關(guān)；將每次系統(tǒng)掃描周期的編碼器差值進(jìn)行過(guò)濾；在加熱爐靜止?fàn)顟B(tài)下隨時(shí)更換編碼器；當(dāng)裝料位的角度大于等于設(shè)定角距時(shí)，跟蹤信號(hào)下推一位，同時(shí)裝料口的所有信息清零；將上一次運(yùn)行的角度與設(shè)定角距的偏差值作為當(dāng)前爐底運(yùn)行的修正值來(lái)計(jì)算當(dāng)前裝料口的步進(jìn)角度。本發(fā)明避免了因?yàn)榉磸?fù)計(jì)算所帶來(lái)的累積誤差，能準(zhǔn)確的反映坯料在爐內(nèi)的實(shí)際位置；跟蹤角度值僅隨每次系統(tǒng)循環(huán)的編碼器偏差值變化，確保能大角度倒?fàn)t接料。
文檔編號(hào)G05B19/042GK101634840SQ20091006361
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月14日
發(fā)明者李若元 申請(qǐng)人:中冶南方(武漢)自動(dòng)化有限公司