專利名稱：連鑄機鑄流跟蹤系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及連鑄機的鑄流跟蹤系統
背景技術：
連鑄過程是鋼鐵生產中煉鋼與軋鋼之間的經典轉換工藝，其質量的好壞直接影響 軋鋼產品的成才率和品質。而鑄流系統是連鑄工藝的關鍵和主要環節。從工藝區域上劃 分，鑄流系統包括引錠桿存放和輸送裝置、結晶器、一冷水、拉矯機(扇形段)、二冷水、脫坯 輥、引錠桿接收裝置等。其工藝過程主要任務為收送引錠桿，板坯及引錠桿位置跟蹤，脫錠 控制，鋼坯液芯跟蹤，一次和二次冷卻水、拉坯速度控制、ASTC控制等。這些工藝過程的實 現都離不開引錠桿與鑄流的跟蹤。鑄坯或引錠桿通過各段拉矯機(扇形段)夾送輥在扇形 段中穿行。引錠桿和鑄坯在扇形段中的準確位置以及鑄坯的澆鑄長度是連鑄系統正常運轉 的重要參數，因此建立一套鑄流跟蹤系統以測量鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄 坯的澆鑄長度，是十分重要的。常用的鑄流跟蹤系統具有如下缺陷1)測量過程不安全扇形段區域高溫多水，直接測量鑄坯和引錠桿在扇形段中的 實際位置及鑄坯的澆鑄長度非常危險；2)測量結果不精確一般采用某個編碼器加上末端扇形段出口的位置開關校準 來實現，這種方案由于過于依賴一臺電機設備及編碼器，精度差且積累誤差大，容易造成跟 蹤紊亂甚至失去跟蹤目標，這在澆鑄過程中是非常危險的；3)信號源單一，系統不安全、沒有解決信號源基準識別和切換問題、以及由機械輥 磨損造成的跟蹤數據誤差補償、精準處理信號源的溢出問題，并未對跟蹤數據的安全處理 分發給連鑄各用戶。因此，有必要提供一種改進的連鑄機鑄流跟蹤系統來克服現有技術的缺陷。
發明內容
本發明的目的是克服通常跟蹤系統的測量過程不安全、測量結果不精確、信號源 單一造成的系統不安全因素、解決信號源基準識別和切換問題；解決由機械輥磨損造成跟 蹤數據誤差補償、精準處理信號源溢出，對跟蹤數據安全處理，分發給連鑄各用戶。為了實現上述目的，本發明提供了一種連鑄機鑄流跟蹤系統，包括編碼器組，包括對應安裝于多個扇形段驅動電機后軸的多個編碼器，每個編碼器 隨對應的扇形段驅動電機一起旋轉，編碼器每轉一圈產生固定數目的脈沖；人機接口單元，用于根據機械輥磨損情況確定驅動輥實際直徑；可編程邏輯控制器，與編碼器組以及人機接口單元連接，用于根據每個編碼器產 生的脈沖以及人機接口單元確定的驅動輥實際直徑計算鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際 位置及鑄坯的澆鑄長度。在本發明的一個實施例中，所述可編程邏輯控制器包括
高速計數模板，與每個編碼器連接，用于接收各個編碼器產生的脈沖，將各個編碼 器產生的脈沖分別進行累計計數；信號源正確識別與篩選模塊，與高速計數模板連接，用于對每個編碼器，將高速計 數模板對其累計的脈沖數轉換成速度，當任一編碼器轉換的速度與系統給定速度的差值在 指定范圍內時，將該編碼器確定為當前正確信號源；跟蹤計算模塊，與信號源正確識別與篩選模塊以及人機接口單元連接，用于對信 號源正確識別與篩選模塊確定的每個當前正確信號源，根據高速計數模板對其累計的脈沖 數、以及人機接口單元確定的驅動輥實際直徑計算鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及 鑄坯的澆鑄長度。在本發明的再一實施例中，所述可編程邏輯控制器還包括信號源計數溢出處理模塊，與高速計數模板以及跟蹤計算模塊連接，用于當高速 計數模板對一編碼器累計的脈沖數超出預置脈沖數時，將對應于該編碼器的溢出位加1，此 時高速計數模板重新對該編碼器累計脈沖，則，跟蹤計算模塊還根據信號源計數溢出處理模塊對該編碼器的溢出位計算鑄坯 和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄坯的澆鑄長度。在本發明的又一實施例中，所述可編程邏輯控制器還包括跟蹤分類處理模塊，與跟蹤計算模塊連接，用于將跟蹤計算模塊計算的鑄坯和引 錠桿的實際位置及鑄坯的澆鑄長度根據不同生產模式進行數據轉換；分送連鑄用戶數據模塊，與跟蹤分類處理模塊連接，用于將跟蹤分類處理模塊轉 換的數據分發給連鑄不同用戶。與現有技術相比，本發明連鑄機鑄流跟蹤系統的優點是1)通過多個編碼器、高速計算模板、信號源計數溢出處理模塊、信號源正確識別與 篩選模塊、跟蹤計算模塊成功測量坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄坯的澆鑄長度；2)多個編碼器對應置于多個扇形段驅動電機后軸，測量過程安全；3)采用多個編碼器，隨對應扇形段驅動電機同步旋轉并分別各自產生計數脈沖， 同時檢測鑄坯或引錠桿行程情況，多點檢測的相互備用，比單點檢測安全可靠；4)采用信號源計數溢出處理模塊，在記錄高速計數模板的計數到指定溢出值時， 進行溢出處理并清除預溢出變量，在確保溢出處理安全的前提下，使誤差小于一個運行周 期產生的跟蹤距離(經核算誤差小于2mm)，并且有效排除“零飄”造成的假溢出干撓，解決 了精準處理信號源的溢出問題，提高了信號來源的可靠性及跟蹤精度(溢出次數的累計與 清零也要處理)；。5)采用了信號源正確識別與篩選模塊，從多個編碼器中識別出基準信號源，克服 了現有技術中擇取固定信號源作為基準信號時由于不可預見的原因導致的該固定信號源 信號失真，造成跟蹤失敗，影響正常生產影響。6)采用了人機接口單元，能根據機械輥磨損情況確定驅動輥實際直徑，解決由機 械輥磨損造成的跟蹤數據誤差補償問題，測量結果更精確；7)采用了跟蹤分類處理模塊和分送連鑄用戶數據模塊，跟蹤分類處理模塊能將計 算的鑄坯和引錠桿的實際位置及鑄坯的澆鑄長度根據不同生產模式轉換成用戶需要的數 據，分送連鑄用戶數據模塊將轉換的數據分發給連鑄不同用戶。
通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明 的實施例。
圖1為本發明連鑄機鑄流跟蹤系統的工藝背景示意圖。圖2為本發明連鑄機鑄流跟蹤系統的組成結構圖。圖3為本發明連鑄機鑄流跟蹤系統測量鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及 鑄坯的澆鑄長度的流程圖。
具體實施例方式現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。在闡述本發明連鑄機鑄流跟蹤系統之前，先對該系統的工藝背景進行說明。扇形段由一個驅動輥和多個(一般6個，驅動輥前后各3個)非驅動壓力輥組成。 圖1示意性地展示了扇形段的組成，其中實心圓表示扇形段的驅動輥，空心圓表示扇形段 的非驅動壓力輥。驅動輥由機械連桿連接到外面的驅動電機上。下面對本發明連鑄機鑄流跟蹤系統進行說明，如圖2所示，所述連鑄機鑄流跟蹤 系統包括編碼器組001，包括對應安裝于多個扇形段驅動電機后軸的多個編碼器002，每個 編碼器002隨對應的扇形段驅動電機一起旋轉，編碼器002每轉一圈產生固定數目的脈 沖；人機接口單元100，用于根據機械輥磨損情況確定驅動輥實際直徑，并將確定的驅 動輥實際直徑發送至可編程邏輯控制器200，以修正補賞機械誤差；可編程邏輯控制器200，用于根據每個編碼器002產生的脈沖以及人機接口單元 100確定的驅動輥實際直徑計算鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄坯的澆鑄長度。其中，可編程邏輯控制器200包括高速計數模板201，與每個編碼器002連接，用于接收各個編碼器002產生的脈沖， 將各個編碼器002產生的脈沖分別進行累計計數；中央處理器202，通過系統內部總線與高速計數模板201以及人機接口單元100連 接，用于根據高速計數模板201對各個編碼器002累計的脈沖數以及人機接口單元100確 定的驅動輥實際直徑計算鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄坯的澆鑄長度。其中，中央處理器202包括信號源正確識別與篩選模塊203，與高速計數模板201連接，用于對每個編碼器 002，將高速計數模板201對其累計的脈沖數轉換成速度，當任一編碼器002轉換的速度與 系統給定速度的差值在指定范圍內時，將該編碼器確定為當前正確信號源；信號源計數溢出處理模塊204，與高速計數模板201連接，用于當高速計數模板 201對一編碼器002累計的脈沖數超出預置脈沖數時，將對應于該編碼器002的溢出位加 1，此時高速計數模板201重新對該編碼器002累計脈沖；跟蹤計算模塊205，與信號源正確識別與篩選模塊203、信號源計數溢出處理模塊 204以及人機接口單元100連接，用于對信號源正確識別與篩選模塊203確定的每個當前正確信號源，根據高速計數模板201對其累計的脈沖數、信號源計數溢出處理模塊204對其的 溢出位、以及人機接口單元100確定的驅動輥實際直徑計算鑄坯和引錠桿在扇形段中的實 際位置及鑄坯的澆鑄長度；跟蹤分類處理模塊206，與跟蹤計算模塊205連接，用于將跟蹤計算模塊205計算 的鑄坯和引錠桿的實際位置及鑄坯的澆鑄長度根據不同生產模式進行數據轉換；分送連鑄用戶數據模塊207，與跟蹤分類處理模塊206連接，用于將跟蹤分類處理 模塊206轉換的數據分發給連鑄不同用戶。圖3展示了圖2所示連鑄機鑄流跟蹤系統測量鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位 置及鑄坯的澆鑄長度的原理。如圖3所示，所述連鑄機鑄流跟蹤系統的測量步驟包括步驟Si，各個編碼器002隨對應的扇形段驅動電機轉動時，分別產生脈沖；步驟S2，高速計算模板201分別累計各個編碼器002的脈沖數；步驟S3，對每個編碼器002，信號源正確識別與篩選模塊203將高速計數模板201 對其累計的脈沖數轉換成速度；步驟S4，信號源正確識別與篩選模塊203判斷當前編碼器002轉換的速度與系統 給定速度的差值是否在規定范圍內，如果否，繼續下一步，如果是，轉步驟S6 ；步驟S5，將下一編碼器確定為當前編碼器，轉步驟S4 ；步驟S6，信號源正確識別與篩選模塊203將該編碼器確定為當前正確信號源；步驟S7，信號源計數溢出處理模塊204實時監視高速計算模板201對每個編碼器 002累計的脈沖數，當高速計數模板201對一編碼器002累計的脈沖數超出預置脈沖數時， 將對應于該編碼器002的溢出位加1，此時高速計數模板201重新對該編碼器002累計脈 沖；步驟S8，跟蹤計算模塊205接收人機接口單元100發送的驅動輥的直徑，對信號源 正確識別與篩選模塊203確定的每個當前正確信號源，跟蹤計算模塊205根據高速計數模 板201對其累計的脈沖數、信號源計數溢出處理模塊204對其的溢出位，以及人機接口單元 100發送的驅動輥的直徑計算鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄坯的澆鑄長度；步驟S9，跟蹤分類處理模塊206將跟蹤計算模塊205計算的鑄坯和引錠桿的實際 位置及鑄坯的澆鑄長度根據不同生產模式進行數據轉換；步驟S10，分送連鑄用戶數據模塊207將跟蹤分類處理模塊206轉換的數據分發給 連鑄不同用戶。由上可知，本發明連鑄機鑄流跟蹤系統有如下優點1)通過多個編碼器002、高速計算模板201、信號源正確識別與篩選模塊203、信號 源計數溢出處理模塊204、跟蹤計算模塊205成功測量坯和引錠桿在扇形段中的實際位置 及鑄坯的澆鑄長度；2)多個編碼器002對應置于多個扇形段驅動電機后軸，測量過程安全；3)采用多個編碼器002，隨對應扇形段驅動電機同步旋轉并分別各自產生計數脈 沖，同時檢測鑄坯或引錠桿行程情況，多點檢測的相互備用，比單點檢測安全可靠；4)采用信號源計數溢出處理模塊204，當高速計數模板201的計數到達預置脈沖 數時，信號源計數溢出處理模塊204進行溢出處理并清除預溢出變量，在確保溢出處理安 全的前提下，使誤差小于一個運行周期產生的跟蹤距離(經核算誤差小于2mm)，并且有效排除“零飄”造成的假溢出干撓，解決了精準處理信號源的溢出問題，提高了信號來源的可 靠性及跟蹤精度(溢出次數的累計與清零也要處理)；。5)采用了信號源正確識別與篩選模塊203，從多個編碼器002中識別出當前正確 信號源(基準信號源)，克服了現有技術中擇取固定信號源作為基準信號源時由于不可預 見的原因導致的該固定信號源信號失真，造成跟蹤失敗，影響正常生產。6)采用了人機接口單元100，能根據機械輥磨損情況修改驅動輥的直徑，解決由 機械輥磨損造成的跟蹤數據誤差補償問題，測量結果更精確；7)采用了跟蹤分類處理模塊206和分送連鑄用戶數據模塊207，跟蹤分類處理模 塊206能將計算的鑄坯和引錠桿的實際位置及鑄坯的澆鑄長度根據不同生產模式轉換成 用戶需要的數據，分送連鑄用戶數據模塊207將轉換的數據分發給連鑄不同用戶。其中，信號源正確識別與篩選模塊203識別篩選出當前正確信號源的過程是步驟S101，對每個編碼器002，信號源正確識別與篩選模塊203根據高速計 數模板201對其累計的脈沖數計算對應扇形段驅動電機的瞬時速度，計算公式為
權利要求
一種連鑄機鑄流跟蹤系統，其特征在于，包括編碼器組，包括對應安裝于多個扇形段驅動電機后軸的多個編碼器，每個編碼器隨對應的扇形段驅動電機一起旋轉，編碼器每轉一圖產生固定數目的脈沖；人機接口單元，用于根據機械輥磨損情況確定驅動輥實際直徑；可編程邏輯控制器，與編碼器組以及人機接口單元連接，用于根據每個編碼器產生的脈沖以及人機接口單元確定的驅動輥實際直徑計算鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄坯的澆鑄長度。
2.如權利要求1所述的連鑄機鑄流跟蹤系統，其特征在于，所述可編程邏輯控制器包括高速計數模板，與每個編碼器連接，用于接收各個編碼器產生的脈沖，將各個編碼器產 生的脈沖分別進行累計計數；信號源正確識別與篩選模塊，與高速計數模板連接，用于對每個編碼器，將高速計數模 板對其累計的脈沖數轉換成速度，當任一編碼器轉換的速度與系統給定速度的差值在指定 范圍內時，將該編碼器確定為當前正確信號源；跟蹤計算模塊，與信號源正確識別與篩選模塊以及人機接口單元連接，用于對信號源 正確識別與篩選模塊確定的每個當前正確信號源，根據高速計數模板對其累計的脈沖數、 以及人機接口單元確定的驅動輥實際直徑計算鑄坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄 坯的澆鑄長度。
3.如權利要求2所述的連鑄機鑄流跟蹤系統，其特征在于，所述可編程邏輯控制器還 包括信號源計數溢出處理模塊，與高速計數模板以及跟蹤計算模塊連接，用于當高速計數 模板對一編碼器累計的脈沖數超出預置脈沖數時，將對應于該編碼器的溢出位加1，此時高 速計數模板重新對該編碼器累計脈沖，貝U，跟蹤計算模塊還根據信號源計數溢出處理模塊對該編碼器的溢出位計算鑄坯和引 錠桿在扇形段中的實際位置及鑄坯的澆鑄長度。
4.如權利要求2所述的連鑄機鑄流跟蹤系統，其特征在于，所述可編程邏輯控制器還 包括跟蹤分類處理模塊，與跟蹤計算模塊連接，用于將跟蹤計算模塊計算的鑄坯和引錠桿 的實際位置及鑄坯的澆鑄長度根據不同生產模式進行數據轉換；分送連鑄用戶數據模塊，與跟蹤分類處理模塊連接，用于將跟蹤分類處理模塊轉換的 數據分發給連鑄不同用戶。
全文摘要
本發明公開了一種連鑄機鑄流跟蹤系統，通過多個編碼器、高速計算模板、信號源計數溢出處理模塊、信號源正確識別與篩選模塊、跟蹤計算模塊成功測量坯和引錠桿在扇形段中的實際位置及鑄坯的澆鑄長度。其中多個編碼器置于多個扇形段驅動電機后軸，測量過程安全，且比單點檢測安全可靠。信號源計數溢出處理模塊提高信號來源的可靠性及跟蹤精度。信號源正確識別與篩選模塊從多個編碼器中識別出基準信號源，克服現有擇取固定信號源作為基準信號導致的信號源信號失真問題。人機接口單元根據機械輥磨損情況確定驅動輥實際直徑，解決由機械輥磨損造成的跟蹤數據誤差補償問題。跟蹤分類處理模塊和分送連鑄用戶數據模塊能實現計算結果的應用。
文檔編號B22D11/18GK101934358SQ20101029864
公開日2011年1月5日 申請日期2010年9月30日 優先權日2010年9月30日
發明者郭和平 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司