利用前馈网络提高冷轧机厚度控制性能的方法技术

本发明专利技术提供一种利用前馈网络提高冷轧机厚度控制性能的方法，以入口测厚仪、以太网、控制器和液压压下装置为厚度控制设备，入口测厚仪增加以太网通信接口，然后同时通过模拟通道和数字通信网络传送厚度数据；控制器接收两种传输方式的数据，如果模拟通道发生故障，则使用网络接口的数据作为前馈值；控制器根据前馈值进行计算，输出控制量给液压压下装置的伺服阀进行控制，完成控制器的计算过程。本发明专利技术利用冗余前馈以太网，将前馈通道由单独的模拟量传输改变为由模拟量和数字网络同时传输的方式，延长了系统的持续运行时间，实现了传输通道的故障诊断和处理，提高了冷轧机厚度控制系统的性能。

Method for improving thickness control performance of cold rolling mill by using feed forward network

The present invention provides a method for improving the performance of cold rolling mill thickness control using feedforward network, Ethernet controller, thickness gauge, and the hydraulic device for thickness control device to increase the entrance, entrance of Ethernet communication interface thickness tester, and then through the analog channel and the digital communication network to transmit data at the same time, the thickness of the controller receives two transmission modes; the data, if the analog channel failure, using the network interface data as a feedforward controller according to the calculated value; feedforward value, servo valve output control device for hydraulic pressure control, complete the calculation process controller. The invention uses feedforward redundant Ethernet, the feed-forward channel from the analog transmission change for separate analog and digital network and transmission mode, prolong the continuous running time of the system, realize fault diagnosis and treatment of transmission channels, improve the performance of cold rolling mill thickness control system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于 冷轧机控制

技术介绍
在冶金行业，金属压力加工装备冷轧机由多种设备组成，工艺流程也 比较复杂，计算机控制水平较高，自动化控制系统在其中占据着重要的作 用。冷轧机的自动化控制系统，可分为基础自动化系统和过程自动化系统。 对于基础自动化系统来说，厚度控制系统是其中关键的组成部分，是保障 轧制带材出口厚度精度的关键手段。冷轧机厚度控制系统，使用反馈控制 方法时，从带材出口测量厚度，不可避免会产生过渡过程滞后，限制控制 精度的提高。为了克服反馈滞后的缺点，可采用厚度控制系统的前馈控制 方法。冷轧机厚度控制系统的前馈控制，是通过测厚仪对轧制带材入口厚 度进行提前测量，并根据实测值与给定值进行比较，得到偏差信号，借助 于控制器中的控制程序，计算出最终控制量，发送到液压压下装置中，通 过伺服阀改变冷轧机液压压下油缸位置，从而将带材出口厚度控制在允许 偏差范围。冷轧机厚度控制系统前馈控制属于开环控制系统， 一个典型的前馈控制框图如图2所示，在目前的冷轧机厚度控制系统中，测厚仪与控制器的 前馈连接，都是采用单独模拟量的连接方式，使用模拟电压或电流进行测 量。这种单独模拟量连接前馈通道的方式，由于模拟电压或电流受周围环 境的影响较大，周围环境的电磁场变化容易引起模拟电压或电流变化，抗 干扰能力较弱，发生故障的可能性较高。当模拟通道发生故障时，常常引起控制系统出错或失效，使得控制系统性能下降甚至停止运行。计算机网络使用通信线路将分布在不同位置的计算机连接在一起，按 照网络进行通信，实现数据传输和资源共享等功能。计算机网络根据网络 协议的不同，可分成不同类型网络体系结构。国际标准化组织ISO提出的 OSI/RM参考模型，即开放系统互联基本参考模型，已成为国际标准，其体系结构如图3所示，它由七层标准结构组成，分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。目前，最常见的网络体系结构为TCP/IP体系结构模型，如图4所示，它由四层标准结构组成， 可分为网络接口层、网络层、传输层和应用层。以太网协议是由IEEE802.3 标准定义的局域网通信协议，定义了 OSI/RM参考模型中的物理层和数据 链路层，在共享介质上采用载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)协 议实现数据传输。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种利用前馈网络提 高冷轧机厚度控制性能的方法。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现，以入口测厚仪、以太 网、控制器和液压压下装置为厚度控制设备，其特征在于包括以下步骤1) 入口测厚仪增设以太网通信接口，入口测厚仪测量带材入口厚度， 同时通过模拟通道和数字通信网络传送厚度数据，模拟通道采用模拟电缆 连接方式，数字通信网络采用以太网通信方式传输；2) 控制器接收两种传输方式的数据，通过以太网通信接口从网络上 接收测厚仪发送的数据，通过模拟量/数字量转换模块接收从模拟通道发送 的数据；3) 在控制器接收数据过程中，如果模拟通道发生故障，不能正常接收数据，则直接使用网络接口的数据作为前馈值进行计算；如果模拟通道 和前馈网络全部正常收到数据，使用模拟通道数据；如果数字通信网络发 生故障，不能正常接收数据，使用模拟通道数据；4) 控制器根据前馈值进行计算，输出控制量给液压压下装置的伺服 阀进行控制，驱动液压压下油缸，完成一次控制器的计算过程；5) 入口测厚仪依次发送带材入口厚度值，控制器依次接收入口测厚 仪发送的数据进行计算，如此循环，完成冷轧机的厚度控制过程。进一步地，上述的，包 括以下详细步骤——1) 入口测厚仪和控制器分别进行初始化工作，定义网络通信所需要 的IP地址、套接字等数据；2) 入口测厚仪测量轧机入口厚度值，通过模拟通道方式传输数据， 同时使用UDP协议的网络发送函数，将测量厚度值转换成数据包，发送 到以太网上；3) 控制器通过模拟量/数字量转换模块接收模拟通道的数据，同时采 用UDP协议的网络接收函数，从以太网上接收数据包，并取出数据包中 来源IP地址，比较接收数据包中的来源IP地址与入口测厚仪的IP地址， 如果两者地址相同，则使用数据包中的厚度值，如果两者地址不同，则抛 弃此数据包；4) 比较控制器从两种通道接收的数据，如果控制器从模拟通道接收 数据为空，说明此时模拟通道发生故障，使用以太网接口接收的数据；如 果控制器从以太网接收数据为空，说明此时以太网通道发生故障，使用模 拟通道接收的数据；如果两种通道接收的数据都为空，说明全部发生故障， 此时提示报警信息，转人工处理；5) 根据判断后取得的数据，作为厚度前馈值进行控制器的计算，得 到控制量，输出给伺服阀驱动液压压下油缸；6)入口测厚仪与控制器分别完成发送和接收数据运算后，判断当前 工作状态是否正常，如果工作正常则继续循环运行，如果异常则转到异常 处理程序进行处理。更进一步地，上述的，所述控制器采用可编程控制器PLC或工业控制计算机IPC。更进一步地，上述的，网络传输数据协议的物理层采用以太网的物理层定义，符合IEEE802.3标 准规范。网络传输数据协议的数据链路层采用CSMA/CD协议，符合 IEEE802.3标准规范。网络传输数据协议的网络层采用IP协议，符合TCP/IP 网络体系结构。网络传输数据协议的传输层采用UDP协议，符合TCP/IP 网络体系结构。再进一步地，上述的， 其特征在于以太网通信接口的传输速度为10Mb/s或100Mb/s或1Gb/s。 以太网通信接口的连接电缆采用屏蔽双绞线或光缆。本专利技术技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在 本专利技术利用冗余前馈以太网，增加了厚度前馈通道的数量，将前馈通 道由单一的模拟量传输改变为由模拟量和数字网络同时传输的方式，当模 拟传输通道发生故障时，使用数字网络传输数据来保障控制器的正常运 行，当数字网络传输发生故障时，使用模拟通道传输数据来保障控制器的 正常运行，有效解决了系统由于单独通道故障而引起的控制系统失效问 题，延长了系统的持续运行时间，实现了传输通道的故障诊断和处理，从 而大大提高了冷轧机厚度控制系统的性能，带来了极为深远的技术意义和 应用价值。附图说明下面结合附图对本专利技术技术方案作进一步说明图1:冷轧机组成结构示意图2:现有技术冷轧机厚度控制系统框图;图3: OSI/RM参考模型；图4: TCP/IP网络体系结构；图5:本专利技术厚度控制系统框图6:本专利技术厚度控制系统组成示意图图7:入口测厚仪软件流程图8:控制器软件流程图。图中各附图标记的含义见下表<table>table see original document page 9</column></row><table>具体实施例方式金属加工装备冷轧机组成如图1所示，包括开巻机1、冷轧机2、入 口测厚仪3、板形辊4、剪子5和巻取机6。本专利技术利用冗余前馈网络提高 冷轧机厚度控制性能，以入口测厚仪、以太网、控制器和液压压下装置为 厚度控制设备。本专利技术的厚度控制系统如图5所示，厚度控制系统组成如 图6所示，包括入口测厚仪3、以太网IO、模拟通道ll、控制器7、伺服 阀8和液压压下油缸9，控制器7采用可编程控制器PLC本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用前馈网络提高冷轧机厚度控制性能的方法，其特征在于：包括以下步骤－１）入口测厚仪增设以太网通信接口，入口测厚仪测量带材入口厚度，同时通过模拟通道和数字通信网络传送厚度数据，模拟通道采用模拟电缆连接方式，数字通信网络采用以太网通信方 式传输；２）控制器接收两种传输方式的数据，通过以太网通信接口从网络上接收测厚仪发送的数据，通过模拟量／数字量转换模块接收从模拟通道发送的数据；３）在控制器接收数据过程中，如果模拟通道发生故障，不能正常接收数据，则直接使用网络 接口的数据作为前馈值进行计算；如果模拟通道和前馈网络全部正常收到数据，使用模拟通道数据；如果数字通信网络发生故障，不能正常接收数据，使用模拟通道数据；４）控制器根据前馈值进行计算，输出控制量给液压压下装置的伺服阀进行控制，驱动液压压 下油缸，完成一次控制器的计算过程；５）入口测厚仪依次发送带材入口厚度值，控制器依次接收入口测厚仪发送的数据进行计算，如此循环，完成冷轧机的厚度控制过程。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李坤杰，
申请(专利权)人：苏州有色金属研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]