[发明专利]一种用于物料跟踪系统的容错控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于故障诊断和容错技术领域，特别涉及提供一种用于辊底式热处理炉物料跟踪系统的容错控制方法及系统。

技术背景

辊底式热处理炉炉子长度较大，生产效率高，具有处理的钢材质量好、机械化、自动化程度高等特点，因此被广泛地应用于冶金及机械行业生产中。物料跟踪系统是辊底式热处理炉正常运行的基础，它为辊底式热处理炉控制系统中的其他子系统（温度曲线控制系统、二级模型控制系统）提供基本的物料跟踪位置信息，在实际生产过程中位置跟踪计算非常重要，其精度及稳定性直接影响到设备的生产效率、产品质量及设备安全。

辊底式热处理炉多采用一个辊道一个变频器的单对单控制方式，钢板的装料、出料以及钢板在炉内的传送通过变频器驱动电机完成，每个辊道电机轴安装有脉冲编码器用以反馈辊道实际速度，沿炉长方向设有数个激光光栅光电设备，用来对炉内的钢板位置进行校正，由于钢板的长度、钢种不同，这就要求不同的钢板在炉内要以不同速度运行，因为炉子在正常生产时是密封的，而且没有针对每块钢实时的检测设备，炉内钢板情况只能根据物料跟踪系统计算来判定，一旦物料跟踪信息与钢板实际位置不一致，就会导致炉内钢板控制混乱，只能切换到手动控制，效率大大下降，而且由于速度差，辊道旋转会划伤钢板下表面，并且对辊道表面也会有磨损，如果故障发现不及时，长时间延误，严重的还可能会出现撞钢事故，钢板之间的碰撞可能会使钢板塌头，极端情况下会导致钢板斜插进辊缝中的重大事故。

目前辊底式热处理炉正常自动运行的前提是PLC设备、所有传感器、执行机构无故障的基础上实现的，PLC控制的可靠性可以达到较高水平，随之而来的问题是执行器和传感器可靠性的不足。实际上，传感器和执行器的故障已成为导致控制系统失效的主要原因，据统计，80％控制系统失效，起因于传感器和执行器故障。

辊底式热处理炉物料跟踪系统中重要的传感器及执行机构是光栅和变频传动装置，没有考虑光栅设备误信号及故障、变频传动装置信息、设备老化或性能退化等设备情况对物料跟踪系统的影响，会导致本来不必要的炉内钢板控制混乱，并且混乱后没有一个自动恢复机制，只能人工手动操作干预调整，尤其是投产多年的系统，效率及稳定性很难长时间得到保证。如何及时发现系统中的故障并加以定位及处理，当系统出现故障时仍然能安全可靠地工作且维持一定的性能，使系统维持一定程度上的可靠性，是客观生产过程中的实际问题。

故障诊断与容错控制是指在一个处于工作状态的系统中一个或多个部分发生故障时，能自动检测与诊断，并能采取相应措施保证系统维持其规定功能或保持其功能在可接受的范围内的技术。既传感器、执行机构在出现故障时仍具有完成基本功能的能力，尽量保证动态系统在发生故障时仍然可以稳定运行，并具有可以接受的性能指标。

发明内容

本文的目的是：提供一种用于物料跟踪系统的容错控制方法及系统，主要是判断光栅或变频传动装置是否有故障发生，并在故障发生的同时进行容错，解决由于光栅或变频传动装置故障引起的不必要的物料跟踪信息混乱问题以及物料跟踪信息混乱后，只能人工调整，无后续的自动补偿恢复机制的问题。

本文的技术方案为：一种用于物料跟踪系统的容错控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）对所需参数进行设置；

2）对采集的光栅实时信号进行质量分析，若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号；若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期时，自动打开校正开关，正常校正并延迟一段时间，延迟时间内若光栅信号一直存在，则根据光栅质量分析结果确定延迟时间，并计算钢板实际位置，用钢板实际位置直接对物料跟踪的位置进行补偿；其中光栅实时信号从物料跟踪系统获得；

其中光栅质量分析结果可通过以下公式进行计算：

                         （1），

式（1）中，a，b为设定的光栅健康权值，且；N为闪动误信号阙值，n为光栅采样周期内实际闪动误信号次数，T为长时间误信号阙值，t为光栅采样周期内长时间误信号的实际时间，N的单位为次，Ｔ的单位为秒。

其中钢板实际位置通过以下公式进行计算：

                                  （2），