一种型材热轧精轧机轧件位置跟踪装置及跟踪方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种型材热轧精轧机轧件位置跟踪装置，包括机架、跟踪区域、设于跟踪区域的零电流采样区间和张力调节区间、热金属探测器、变频器、人机接口局域网、高性能控制器、人机接口服务器和本地控制面板，高性能控制器中设有轧件位置跟踪控制模块。一种型材热轧精轧机轧件位置跟踪方法，包括如下步骤：一、启动轧件位置跟踪控制模块；二、计算轧件在跟踪区域的位置并与张力调节区间和零电流采样区间位置值相比较；三、轧件位置跟踪控制模块根据级联信号和咬钢电流变化信号结束当前跟踪区域的跟踪程序。本发明专利技术具有轧件跟踪精度高、人工干预少、热轧型材产量高、事故率低和人工成本低的特点，可以广泛应用于型材热轧自动化控制技术领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种型材热轧精轧机轧件位置跟踪装置，包括机架、跟踪区域、设于跟踪区域的零电流采样区间和张力调节区间、热金属探测器、变频器、人机接口局域网、高性能控制器、人机接口服务器和本地控制面板，高性能控制器中设有轧件位置跟踪控制模块。一种型材热轧精轧机轧件位置跟踪方法，包括如下步骤：一、启动轧件位置跟踪控制模块；二、计算轧件在跟踪区域的位置并与张力调节区间和零电流采样区间位置值相比较；三、轧件位置跟踪控制模块根据级联信号和咬钢电流变化信号结束当前跟踪区域的跟踪程序。本专利技术具有轧件跟踪精度高、人工干预少、热轧型材产量高、事故率低和人工成本低的特点，可以广泛应用于型材热轧自动化控制
。【专利说明】
本专利技术涉及型材热轧自动化控制
，特别是涉及。
技术介绍
热轧是现代化钢厂型材生产链中的一个必要工序，在热轧生产过程中，精轧区的轧制对型材的形成成品有重要的影响，在现代化的连续轧制方式中，为了最大限度地保证轧件成品尺寸精度，需要使连轧机架间产生的张力达到工艺设定要求值，该数值通常为零或较小的数值。目前，国内外主要采用以下4种方法来实现机架间的张力控制:(1)机械套环法；(2)机架间力直接检测法；(3)检测转辊法；(4)轧制负荷电流记忆法(又称转矩法)。目前，作为大型型材连续轧制工艺常用的张力控制方式，轧制负荷电流记忆法被认为是最为合理的控制方式，由此被国内外型材生产线广泛采用。轧制负荷电流记忆法的基本原理是不直接测量轧件张力，而是通过读取轧机每个机架工作电机的电流值，根据电流的变化确定轧件轧制过程中的实时张力，再根据张力变化，控制调节精轧机机架速度，这样，通过改变已轧过轧件的机架的速度，改变机架张力值以实现机架间最小张力的控制。在轧制负荷电流记忆法实现最小张力控制的过程中，首先要对轧件的位置进行准确跟踪，根据轧件在进入每个机架后的不同位置，确定零张力电流采样区间和张力调节区间，在采样之后，对已经轧过轧件的机架速度进行调节，实现最小张力控制。以图1所示现有的轧制负荷电流记忆法的轧制现场结构图为例，图示是某连续轧制的10机架连续轧机，选取三个连续机架第N机架2，第N+1机架2，第N+2机架2。从图1中可以看出，零张力电流采样区间和张力调节区间为彼此独立的两个区域，对机架2张力的调节过程是在轧件进入第N+1机架2后才对第N机架2进行速度调节，消除第N机架2和第N+1机架2之间的张力差，即进入第N+1机架2后，则轧件15先进入张力调节区间，先对I?N号机架2的速度调整，保证I?N号机架2之间电流达到工艺设定数值后，再进入零电流采样区间对第N+1机架2电流进行采样，到轧件进入第N+2机架2后，会导致第N+1机架2电流变化，这时再对I?N+1号机架2速度进行调整。使第N+1机架2电流值达到工艺设定电流值，这就是先进行张力调节再进行电流采样的过程，特殊的，对第I机架2，由于前面没有机架2，所以在第I机架2和第2机架2之间无张力调节区间，对于第10机架2，由于后面没有机架2，所以无零电流采样区间。从这一过程可以看出，零张力电流采样的过程必须在咬钢速降过程恢复后开始，在采样过程结束后才允许对前机架2进行张力调节，在轧件15到达下一机架2前，当前机架2的张力调节过程必需结束，否则会造成机架2轧制速度的波动。目前，传统的对轧件15头部的位置跟踪方法通过在机架2间安装热金属探测器4(HMD，Hot Metal Detector)来进行，以第一工作机架2为起点计算轧件15头部在机架2内的绝对位置，根据每个机架2之间轧件15的速度变化以及热金属探测器4的位置来划分零电流采样区间和张力调节区间。如图2所示，现有的轧件位置跟踪流程为:确定精轧机(图中未示出)上各个热金属探测器4的位置，以第一个机架2位置为轧件跟踪起始点，在轧件15的轧件头部15.1和轧件尾部15.2分别到达各个热金属探测器4时，按照热金属探测器4距离第一机架2的位置进行累加。图3给出了累加之后将轧件头部15.1相对于第一机架2的绝对位置分别与已设定好的张力调节区间或零电流采样区间的位置值进行比较的工作流程，以何时确定对机架2张力调节或对电流进行采样。由于型材热轧的精轧机是一个集机械、电气、气动和液压为一体的复杂系统，并且在冲击震动，高温，水和氧化铁皮等恶劣环境下工作。因此，热金属探测器4的检测易受干扰，很容易造成跟踪信号的误判断，使得跟踪信号错误，导致整个轧件15的数据计算都失效，从而无法保证轧件15的跟踪精度，并影响到张力调节系统正常工作。此时只能终止张力调节，改由操作工手动调整以保证轧制进行，这样必然会影响型材成品尺寸和成材率。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供，使其具有轧件跟踪精度高、人工干预少、热轧型材产量高、经济效益好、事故率低和人工成本低的特点。本专利技术提供的一种型材热轧精轧机轧件位置跟踪装置，包括沿轧件运动方向依次设置并位于精轧区内的多个机架，相邻机架之间设有跟踪区域，第一机架和第二机架之间的第一跟踪区域内以及最后机架后的最后跟踪区域分别设有零电流采样区间和张力调节区间，其余跟踪区域内沿轧件运行方向依次设置有张力调节区间和零电流采样区间，在精轧区入口处设有热金属探测器，每个机架匹配有变频器，还包括通过人机接口局域网相连通的高性能控制器、人机接口服务器和本地控制面板，所述高性能控制器中设有轧件位置跟踪控制模块，当轧件沿运动方向进入第一机架时，所述轧件位置跟踪控制模块由探测到轧件的热金属探测器和与第一机架相匹配的变频器发送的咬钢电流变化信号启动，当轧件进入第一跟踪区域后，所述轧件位置跟踪控制模块计算轧件在第一跟踪区域的位置，并将轧件的实际位置值与第一跟踪区域的第一零电流采样区间位置值相比较，当轧件到达第一跟踪区域尾端时，所述轧件位置跟踪控制模块向下一跟踪区域发送级联输出信号以开启下一跟踪区域的跟踪程序，随后根据与第二机架相匹配的变频器发送的咬钢电流变化信号结束第一跟踪区域的跟踪程序、并作为下一跟踪区域跟踪程序的起始点；当轧件沿运动方向由前一跟踪区域进入当前跟踪区域时，所述轧件位置跟踪控制模块根据前一跟踪区域发出的级联输入信号和与当前跟踪区域输入端机架相匹配的变频器发送的咬钢电流变化信号启动轧件在当前跟踪区域的位置计算，并将轧件的实际位置值分别与当前跟踪区域的当前张力调节区间和当前零电流采样区间位置值相比较，当轧件到达当前跟踪区域尾端时，所述轧件位置跟踪控制模块向后一跟踪区域发送级联输出信号以开启后一跟踪区域的跟踪程序，随后根据与当前跟踪区域输出端机架相匹配的变频器发送的咬钢电流变化信号结束当前跟踪区域的跟踪程序、并作为后一跟踪区域跟踪程序的起始点；当轧件沿运动方向进入最后跟踪区域时，所述轧件位置跟踪控制模块根据最后机架之前的跟踪区域发出的级联输入信号和与最后机架相匹配的变频器发送的咬钢电流变化信号启动轧件在最后跟踪区域的位置计算，并将轧件的实际位置值与最后跟踪区域的最后张力调节区间位置值相比较。在上述技术方案中，还包括用于编程的工作站，所述工作站通过工程控制局域网与内置于高性能控制器中的轧件位置跟踪控制模块相连通。在上述技术方案中，所述高性能控制器有两个，两个高性能控制器之间通过工程控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种型材热轧精轧机轧件位置跟踪装置，包括沿轧件（15）运动方向依次设置并位于精轧区（1）内的多个机架（2），相邻机架（2）之间设有跟踪区域（3），第一机架（2.1）和第二机架（2.2）之间的第一跟踪区域（3.1）内以及最后机架（2.3）后的最后跟踪区域（3.5）分别设有零电流采样区间和张力调节区间，其余跟踪区域（3）内沿轧件（15）运行方向依次设置有张力调节区间和零电流采样区间，在精轧区（1）入口处设有热金属探测器（4），每个机架（2）匹配有变频器（5），还包括通过人机接口局域网（6）相连通的高性能控制器（7）、人机接口服务器（8）和本地控制面板（9），其特征在于：所述高性能控制器（7）中设有轧件位置跟踪控制模块，当轧件（15）沿运动方向进入第一机架（2.1）时，所述轧件位置跟踪控制模块由探测到轧件（15）的热金属探测器（4）和与第一机架（2.1）相匹配的变频器（5）发送的咬钢电流变化信号启动，当轧件（15）进入第一跟踪区域（3.1）后，所述轧件位置跟踪控制模块计算轧件（15）在第一跟踪区域（3.1）的位置，并将轧件（15）的实际位置值与第一跟踪区域（3.1）的第一零电流采样区间（3.1.1）位置值相比较，当轧件（15）到达第一跟踪区域（3.1）尾端时，所述轧件位置跟踪控制模块向下一跟踪区域（3）发送级联输出信号以开启下一跟踪区域（3）的跟踪程序，随后根据与第二机架（2.2）相匹配的变频器（5）发送的咬钢电流变化信号结束第一跟踪区域（3.1）的跟踪程序、并作为下一跟踪区域（3）跟踪程序的起始点；当轧件（15）沿运动方向由前一跟踪区域（3.2）进入当前跟踪区域（3.3）时，所述轧件位置跟踪控制模块根据前一跟踪区域（3.2）发出的级联输入信号和与当前跟踪区域（3.3）输入端机架（2）相匹 配的变频器（5）发送的咬钢电流变化信号启动轧件（15）在当前跟踪区域（3.3）的位置计算，并将轧件（15）的实际位置值分别与当前跟踪区域（3.3）的当前张力调节区间（3.3.1）和当前零电流采样区间（3.3.2）位置值相比较，当轧件（15）到达当前跟踪区域（3.3）尾端时，所述轧件位置跟踪控制模块向后一跟踪区域（3.4）发送级联输出信号以开启后一跟踪区域（3.4）的跟踪程序，随后根据与当前跟踪区域（3.3）输出端机架（2）相匹配的变频器（5）发送的咬钢电流变化信号结束当前跟踪区域（3.3）的跟踪程序、并作为后一跟踪区域（3.4）跟踪程序的起始点；当轧件（15）沿运动方向进入最后跟踪区域（3.5）时，所述轧件位置跟踪控制模块根据最后机架（2.3）之前的跟踪区域（3）发出的级联输入信号和与最后机架（2.3）相匹配的变频器（5）发送的咬钢电流变化信号启动轧件（15）在最后跟踪区域（3.5）的位置计算，并将轧件（15）的实际位置值与最后跟踪区域（3.5）的最后张力调节区间（3.5.1）位置值相比较。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：梅勇，杨天贵，林刚，周子伟，肖银平，姚伟东，
申请(专利权)人：武汉钢铁集团公司，武汉科孚德自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：