本發(fā)明涉及冶金行業(yè)的開卷機以及卷取機領(lǐng)域，特別涉及一種具備容錯的卷徑計算方法。
背景技術(shù)：
開卷機及卷取機是冶金行業(yè)板帶生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，卷徑計算是開卷機及卷取機的核心控制技術(shù)。開卷機及卷取機的鋼卷卷徑在生產(chǎn)中始終在動態(tài)變化，卷徑計算和張力控制相互影響，因此穩(wěn)定精確的卷徑計算一直是開卷機及卷取機的控制難點，其計算結(jié)果直接影響開卷機及卷取機的張力及速度控制精度及穩(wěn)定性，目前卷取機及開卷機的卷徑計算方法有很多，但大部分都比較單一，實際應(yīng)用中會存在不同的工況，而采用單一的計算方法，使得卷徑計算的精度及穩(wěn)定性無法保證，特別是在冷軋薄板生產(chǎn)線，張力波動會引起傳動輥打滑從而造成帶鋼表面劃傷，會造成卷取機卷取的鋼卷塌卷，甚至?xí)斐墒埻C，這些問題都會影響生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，由于現(xiàn)有技術(shù)中的卷徑計算方法單一，造成無法保證卷徑計算的穩(wěn)定性和精度的缺陷，而提供一種卷徑計算方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種卷徑計算方法，其特征在于：包括如下步驟：
并行計算步驟：多種卷徑計算方式并行計算，根據(jù)工況選擇卷徑的計算結(jié)果作為卷徑計算值；
判斷輸出步驟：(1)判斷選擇的卷徑計算值是否正常，若正常，輸出選擇的卷徑計算值；(2)若不正常，切換至并行計算方式的下一種計算結(jié)果作為卷徑計算值，返回判斷輸出步驟(1)。
該方法還包括警報輸出步驟：在輸出判斷步驟中，若并行計算的計算結(jié)果作為卷經(jīng)的計算值均判斷為不正常，則輸出卷徑的理論值，同時輸出報警及聯(lián)鎖信號。
卷徑計算結(jié)果是否正常的判定方法為：將選擇的卷徑計算結(jié)果與卷徑的理論值進(jìn)行偏差比較，根據(jù)偏差值判斷是否正常。
根據(jù)偏差判斷卷徑是否正常的方法為：設(shè)定卷徑的額定偏差值；
將卷徑的計算值與卷經(jīng)的理論值相比較，確定卷徑計算值的偏差；
將偏差的絕對值與設(shè)定的額定偏差值比較，若偏差的絕對值大于額定偏差值，則判斷為不正常，否則，判斷為正常。
卷徑的理論值計算模式為：基于線速度的設(shè)定值和帶鋼厚度的理論值的卷徑計算，其計算式為：
SACT＝±∫VSetp×dt
式中：“±”：卷取機為+，開卷機為-；VSetp：線速度設(shè)定值；SACT：帶鋼實際長度；δ：帶鋼厚度；DM：初始卷徑；
卷徑并行計算的計算方式包括如下模式：
模式1：同時利用測量輥和開卷機及卷取機編碼器進(jìn)行卷徑計算；
模式2：僅利用開卷機及卷取機的編碼器進(jìn)行卷徑計算；
模式3：基于開卷機及卷取機的傳動速度，進(jìn)行卷徑計算，不需要編碼器。
多種卷徑方式并行計算卷徑值時采用卷徑值平均化方法和或卷徑計算線性化方法對卷徑計算進(jìn)行優(yōu)化，其優(yōu)化計算式為：
卷徑值平均化方法計算卷徑值為：
式中：“±”:卷取機為+，開卷機為-；NAP為平均次數(shù)，可根據(jù)實際工況進(jìn)行配置；Σreg為根據(jù)平均次數(shù)將計算卷徑進(jìn)行的累加值；T為帶鋼厚度，可選擇使用設(shè)定厚度或者實際計算后的平均厚度；NRMC為每個卷徑計算周期開卷及卷取機旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；
卷徑計算線性化方法計算卷徑值為：
式中：“±”:卷取機為+，開卷機為-；T為帶鋼厚度；NRMC為每個卷徑計算周期開卷及卷取機旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；DΔ為每個測量周期的卷徑變化量；TMC為修正系數(shù)；DOLD為上個掃描周期卷徑計算值；DACT為線性化后的實際卷徑計算值。
采用本發(fā)明的卷徑計算方法，使得卷徑的計算結(jié)果精確度高而且穩(wěn)定性可靠，具有很強的容錯性，能夠適應(yīng)不同工況對卷徑計算的要求。
附圖說明
下面結(jié)合附圖及具體實施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明卷徑計算方法控制流程圖。
具體實施方式
本實施例根據(jù)卷取機以及開卷機的配置選擇如下三種方式和一種理論值方式并行計算卷徑值進(jìn)行說明，其中四種計算模式分別為：
模式1：同時利用測量輥和開卷及卷取機編碼器進(jìn)行卷徑計算；
這種卷徑計算方式是基于測量每個測量周期，利用開卷取機和測量輥上
的編碼器測量通過的帶鋼長度來計算卷徑。當(dāng)開卷取機已經(jīng)轉(zhuǎn)X轉(zhuǎn)(即測
量周期)，檢測在這個期間測量輥的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)。測量輥的輥徑是固定不變的，
其計算式為：
式中：NMR:一個周期測量輥旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；NCoil:一個周期開卷取機旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；DMR：測量輥實際卷徑；
模式2：僅利用開卷機及卷取機的編碼器進(jìn)行卷徑計算；
卷徑計算利用線速度設(shè)定值和開卷取機編碼器測量的實際轉(zhuǎn)速來進(jìn)行卷徑計算。
式中：VSetp:線速度設(shè)定值；i：開卷取機的齒輪比；NACT：開卷取機編碼器測量的實際轉(zhuǎn)速；
模式3:基于開卷機及卷取機的傳動速度進(jìn)行卷徑計算(不需要編碼器)；卷徑計算利用線速度設(shè)定值和開卷取機的傳動檢測的實際轉(zhuǎn)速來進(jìn)行卷徑計算。
式中：VSetp:線速度設(shè)定值；i：開卷取機的齒輪比；ND_ACT：來自開卷取機傳動的實際轉(zhuǎn)速；
模式4：基于帶鋼厚度的理論值卷徑計算：基于線速度設(shè)定值和帶鋼厚度。計算公式如下：
式中：±：卷取機為+，開卷機為-；VSetp：線速度設(shè)定值；SACT：帶鋼實際長度；δ：帶鋼厚度；DM：初始卷徑；
如圖1所示，并行計算步驟：在步驟10中使能卷徑計算，步驟11確定卷徑的計算方式，在步驟13中首先計算卷徑的理論值：其中理論值采用卷徑計算模式4計算出卷徑值的理論值；在步驟121、步驟122、和步驟123中確定判斷選擇卷徑計算模式1、卷徑計算模式2和/或卷徑計算模式3是否進(jìn)入卷徑計算，如判斷為是，則對應(yīng)的判斷為是的模式進(jìn)入步驟141、142或143，計算判定為是的卷徑計算模式的卷徑值；步驟15確定的并行計算模式的計算結(jié)果，選擇其中一個計算模式的計算結(jié)果作為卷徑計算值。一般情況下，開卷機和卷取機默認(rèn)設(shè)定模式1這種計算方式計算結(jié)果作為卷徑的計算值，設(shè)定卷徑計算值可根據(jù)實際情況選擇，如在建立張力的情況下，可以設(shè)定模式1的計算結(jié)果作為卷徑的計算值。
判斷輸出步驟：步驟15和步驟16中，(1)分析判斷卷徑計算結(jié)果，判斷卷徑計算值是否正常，若正常，進(jìn)入步驟16判斷為正常，進(jìn)入步驟18輸出選擇的卷徑計算值；(2)若不正常，切換至并行計算方式的下一個計算結(jié)果作為卷徑計算值，返回判斷輸出步驟(1)，直到并行計算結(jié)果均判斷為不正常時，進(jìn)入警報輸出步驟，步驟16判斷為否，進(jìn)入步驟17輸出報警及聯(lián)鎖信號，之后步驟19輸出卷徑的理論值，輸出卷徑值后進(jìn)入步驟20結(jié)束計算。
在判斷輸出步驟中：對從并行計算模式中選擇的計算模式作為卷徑計算值進(jìn)行判斷，根據(jù)誤差確定，選擇的卷徑計算值是否正常，如計算結(jié)果與誤差對比確認(rèn)計算結(jié)果正確，則步驟16判斷結(jié)果正常，輸出卷徑的計算值；若判斷為結(jié)果不正確，切換至并行計算中的下一種計算模式的計算結(jié)果作為卷徑計算值，同時與卷徑計算的理論值進(jìn)行比較，若切換后卷徑計算值為正確，則步驟16判斷為正常，輸出切換選擇后的卷徑計算結(jié)果，依次類推，直到并行計算模式中所有的計算模式均判斷為不正確，則步驟16判斷為結(jié)果不正常，步驟17輸出報警及輸出聯(lián)鎖信號，步驟19輸出模式4計算的卷徑理論值，結(jié)束卷徑計算。
根據(jù)偏差判斷卷徑是否正常的方法為：設(shè)定卷徑的額定偏差值；將卷徑的計算值與卷經(jīng)的理論值相比較，確定卷徑計算值的偏差；將偏差值的絕對值與設(shè)定的額定偏差值比較，若偏差值的絕對值大于額定偏差值，則判斷為不正常，否則判斷為正常。卷徑的額定偏差值設(shè)置可根據(jù)開卷以及卷曲精度需要而設(shè)設(shè)定，這里卷徑的最大偏差值設(shè)定為理論值的1.5％。在卷徑計算值偏差理論值大于1.5％時，判斷為不正常，否則，判斷為正常。
在步驟121、步驟122和步驟123中，選擇三種計算模式均判斷為是作為進(jìn)一步說明本發(fā)明的計算方法，則三種模式均進(jìn)入卷徑計算，即并行計算模式選擇模式1、模式2和模式3并行計算，模式4作為理論值計算方式直接進(jìn)行計算；此時設(shè)定模式1為卷徑的計算值，上述步驟具體為:將卷經(jīng)的計算值與卷徑的理論值進(jìn)行對比，根據(jù)偏差判斷是否，正常，若正常輸出模式1作為卷徑計算值的卷徑值；若判斷為不正常，自動切換模式2或模式3中其中之一作為卷徑的計算值，再次比較，根據(jù)偏差判斷是否正常，若正常，則輸出卷徑計算值，若不正常，切換至下一個模式的卷徑值作為卷徑計算值，在模式1、模式2和模式3的計算值作為卷徑計算值均判斷為不正常時，步驟16判斷為不正常，輸出報警及聯(lián)鎖信號，輸出卷徑計算的理論值。報警信號在人機界面上報警，提示操作員機組的卷徑計算出錯，聯(lián)鎖信號用于限制機組運行速度，或機組聯(lián)鎖停車。
在模式1、模式2和模式3計算卷徑值時采用如下方法對計算值進(jìn)行優(yōu)化：
方法1：采用可配置計算卷徑值平均化濾波優(yōu)化方法，計算公式為：
上式中：“±”:卷取機為+，開卷機為-；NAP為平均次數(shù)，可根據(jù)實際工況進(jìn)行配置，默認(rèn)設(shè)定為5，最大為15；∑reg為根據(jù)平均次數(shù)將計算卷徑進(jìn)行的累加值；T為帶鋼厚度，可選擇使用設(shè)定厚度或者實際計算后的平均厚度；NRMC為每個卷徑計算周期開卷及卷取機旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，最小值為1，最大值為15；
卷徑計算平均化濾波技術(shù)具有補償因卷徑計算值求平均后帶來的滯后問題，保證了卷徑計算的及時性。經(jīng)過平均化濾波處理后有效的減少因測量輥偶爾打滑，負(fù)載沖擊等造成的卷徑計算偏差，提高卷徑計算的精度及穩(wěn)定性。
方法2：采用卷徑計算線性化優(yōu)化方法，計算方法為：
式中：“±”:卷取機為+，開卷機為-；T為帶鋼厚度；NRMC為每個卷徑計算周期開卷及卷取機旋轉(zhuǎn)圈數(shù)；DΔ為每個測量周期的卷徑變化量；TMC為修正系數(shù)；DOLD為上個掃描周期卷徑計算值；DACT為線性化后的實際卷徑計算值。
卷徑計算線性化技術(shù)具有利用帶鋼厚度計算的理論值對線性化結(jié)果進(jìn)行補償?shù)墓δ?，保證了卷徑計算結(jié)果的及時性。進(jìn)行卷徑計算線性化技術(shù)處理，使卷徑計算結(jié)果更加平滑穩(wěn)定。
本發(fā)明基于通用PLC開發(fā)，將本發(fā)明提供卷徑計算的相關(guān)公式，控制方法用成該PLC的編程語言轉(zhuǎn)化成控制程序即可實現(xiàn)高精度及穩(wěn)定線的卷徑計算功能且容錯性強。卷徑計算精度指標(biāo)：帶鋼厚度≤0.75mm:±2mm；帶鋼厚度＞0.75mm：＜4H(帶厚)。
上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。