[发明专利]基于热备份冗余检测技术的物料跟踪系统及方法

说明书

技术领域

本发明属热处理炉物料位置检测和跟踪的技术范畴，特别是指基于热备份冗余位置检测技术的、辊底式热处理炉物料跟踪系统及方法。

背景技术

1868年，俄国冶金学家D.K.切尔诺夫发现钢在加热和冷却过程中存在固态相变现象，并且对相变临界温度点进行了测定，学术界亦将相变临界温度点命名为切尔诺夫点；F.奥斯蒙德用采用热分析法确定钢的相变临界温度，进而建立合金状态图。自此，热处理从工匠手艺脱胎演变成现代的热处理理论和热处理工艺；热处理工艺能改善材料的组织结构、改进材料的性能，使零部件质量和寿命大大提高。热处理炉是热处理工艺的必要设备，辊底式炉占据今日三种主流热处理炉的一席之地；辊底式热处理炉生产的钢材质量好、产量高、易于实现机械化、自动化操作。辊底式热处理炉按辊道驱动方式分成两类：一变频器对应一辊道的一对一驱动方式热处理炉，一变频器对应一组辊道的驱动方式热处理炉；两种驱动方式各有利弊，本发明围绕后者展开。

2013年我国粗钢产量77904万吨，首超世界钢产量的一半；但一个不争的事实是全行业产能过剩、效益下降；淘汰落后的过剩产能，面向市场需求调结构、调生产方式，增加产品的技术含量和附加值是钢铁行业摆脱困境的唯一出路。焊接技术的进步，传统上采用铸造工艺制造的一些大型部件，现逐渐转向中厚钢板焊接结构，这种转移趋势近年来呈加速态势；如轧钢机机架，人字齿轮机座及大型型钢矫直机机架等，均已成功采用中厚钢板焊接结构；甚至主战坦克的楔形装甲也依靠中厚钢板的焊接工艺生产。中厚钢板焊接产品可减轻重量、节约材料、降低制造成本，还能缩短制造工期；而且产品拥有更佳的精度、强度和刚度。优质高效的热处理是生产高性价比中厚钢板的必要条件。辊底式热处理炉作为热处理工艺的关键设备，学术界企业界持续的研究改进工作从未中断：

·借助辐射管加热和脉冲式燃烧技术，辊底式热处理炉的物料温控指标实现了质的提升；因此，辊底式热处理炉的物料加热和控制技术成熟可靠，具备支持中厚钢板高品质热处理的能力。

·得益现代变频技术的发展、变频器驱动的电机转速误差极小，辊底式热处理炉的物料传输精度和可靠性取得了長足进步；因此，辊底式热处理炉的物料传输和控制技术成熟可靠，具备支持中厚钢板高品质热处理的能力。

·借鉴软测量领域的科研成果，辊底式热处理炉的物料位置检测取得了一定的进展；但由于辊底式热处理炉的苛刻工作环境，辊底式热处理炉的物料位置检测无论是精度、还是可靠性，亟待进一步提高；因此，就现有的辊底式热处理炉物料的位置检测技术而言，满足中厚钢板高品质热处理的要求尚有距离。

辊底式热处理炉对物料跟踪精度有严格的要求，是高效率、高品质热处理的前提和基础；辊底式热处理炉的物料位置检测则是物料跟踪的基石。引入航天和核电等领域得到成功应用的热备份冗余检测技术、并辅以变频器驱动电机技术，有望全面提升辊底式热处理炉物料的位置检测精度和可靠性。实践表明，物料跟踪系统中控制装置、传动装置的可靠性和精度能满足物料跟踪的要求，问题源由物料实时位置参数的可靠获取。软测量技术能提高物料跟踪的精度和可靠性，但其效果无法达到令人满意的程度，本发明旨在补上这一课。目前，较有代表性的知识产权成果综述如下：

·发明专利“用于辊底式热处理炉中的物料跟踪控制方法”(专利号ZL200910272331.X)，提出利用了RBF神经网络整定分段速度补偿系数来实现对物料的跟踪控制。

·发明专利“一种提高带钢跟踪精确度的方法”(专利号ZL201010209249.5)，提出修改各PLC相关程序，增加检测手段和通讯接口，改善系统和分区结构，通过物料跟踪系统与相关系统的有效通讯和联系，提高出口成品卷数据检测和存储准确性。

·发明专利“一种用于物料跟踪系统的容错控制方法及系统”(ZL201210165935.6)，提出通过对采集的光栅实时信号进行质量分析，减少因光栅误信号导致的炉内物料跟踪混乱问题。

上述有益探索，提出采用软测量和信号质量分析技术提高物料跟踪精度和可靠性的方法，有一定的参考价值，但探索成果仍存在局限；因此，有必要在现有研究成果的基础上作深入的研究与创新，探寻现有物料位置检测和跟踪技术的替代方案。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于热备份冗余检测技术的物料跟踪系统及方法。

一种基于热备份冗余检测技术的物料跟踪系统包括辊底式热处理炉的传动检测系统和控制系统；