[发明专利]一种热处理炉钢板位置跟踪控制方法及系统

说明书

本发明涉及一种热处理炉钢板位置跟踪控制方法及系统，其可控制多个独立的炉内辊道和炉外辊道的电机变频器，使其在输出时按照事先设定好的S型曲线斜坡函数方程进行变化，克服了炉内辊道在加速和减速时对钢板的冲击，避免了炉内辊道在开始启动或停止时的抖动现象。

技术领域

本发明涉及钢板热处理技术领域，尤其涉及一种热处理炉钢板位置跟踪控制方法及系统。

背景技术

辊底式热处炉是对金属工件进行金属热处理的工业炉，对炉温、炉内气氛和炉内钢板的位置控制要求较为严格。在炉子整个长度方向每隔一定的距离安装一根辊子，物料在辊子上运行，炉内的温度一般从300～1150℃，为了防止炉内辊道的弯曲，炉内辊道必须不停的旋转；即便在炉子空烧或不出料时，也要用低速以每分钟0.5～1.5周的转速摆动或旋转。

对于需要进行热处理的钢板，辊底式热处炉对炉内钢板位置的跟踪要求及其严格，钢板从进炉到出炉，在炉时间从10几分钟到几个小时时间不等。炉内燃烧器的打开、关闭，打开时所需控制的温度多与少均与钢板在炉内的位置不同而有所差异。这是热处炉对金属工件进行热处理质量保证的基础，同时可为二级数学模型计算和钢板温度计算提供有力保证。为了达到这一目标，要求对炉内钢板跟踪必须精准和所有辊道变频器进行精确矢量控制，特别是加减速斜坡函数的应用。否则，很难控制炉内钢板在炉内跟踪的准确性。

目前，工程上通常采用变频器自带的线性斜坡函数，配合变频器矢量控制来完成，对于大负载大惯性的物件来说，变频器自身根据惯性会自动延长斜坡函数的时间，这样就造成钢板在炉内跟踪和实际位置产生误差。由于炉体整体长度较长(一般为70～100米)，如果钢板在炉内运行时间较长，累计误差不可估量。

在西门子6SE70和现在已经广泛使用的S120矢量变频器，其斜坡函数默认为线性函数，无法简单快速解决在辊道高速启动和高速停止时的抖动。

虽然在其参数中提供了斜坡函数发生器初始圆弧时间和终止圆弧时间。但是，对于如此精度较高和变频器数量较大的位置控制，造成了在调试期间无法精确快速调试，在进行微量调整方面变频器也显示出力不从心的状况，其调整时间为秒。另外，在辊底式热处理炉的应用中，炉内变频控制器使用数量都在150台左右，如果要达到我们控制精度要求，其工作量也是巨大的。

发明内容

为克服现有技术存在的上述技术问题，本发明提供了一种热处理炉钢板位置跟踪控制方法，其可控制多个独立的炉外辊道和炉内辊道的电机变频器，使其在输出时按照事先设定好的S型曲线加速斜坡函数方程和S型曲线减速斜坡函数方程进行变化，克服了炉内辊道在加速和减速时对钢板的冲击。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种热处理炉钢板位置跟踪控制方法，其包括：

编写斜坡函数控制程序及S型曲线加速斜坡函数方程和S型曲线减速斜坡函数方程计算程序，并下装到PLC控制器；

炉门开启，根据所述S型曲线加速斜坡函数方程确定炉外上料辊道的电机频率，钢板进入热处理炉内；

当入炉检测器检测到炉内钢板的尾部时，根据S型曲线减速斜坡函数方程确定钢板所在区域的辊道的电机频率，降低钢板所在区域的辊道速度，以使得钢板在炉内低速移动；

当出炉检测器检测到炉内钢板的头部时，根据S型曲线加速斜坡函数方程确定钢板所在区域的辊道的电机频率，提高钢板所在区域的辊道速度，以使得钢板高速出炉。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述S型曲线加速斜坡函数方程包括两个tA1时间段对应的加速曲线和tA2时间段对应的加速直线，具体方程为：