本发明涉及连续轧制生产线自动化控制系统中的物料跟踪系统。
背景技术：
在连续轧制生产线自动化控制系统中，物料跟踪是一个重要的功能。一般来说，物料跟踪程序都和主程序混在一起编制，结构不清晰，程序阅读、查找、修改都有困难，而且功能单一，缺乏通用性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是实现一种适用于所有类型的连续轧制生产线，结构简单、内容丰富、功能完备的连续轧制生产线的物料跟踪系统。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：连续轧制生产线的物料跟踪系统，包括连续轧制生产线，所述连续轧制生产线内自定义有预跟踪设备，每个所述预跟踪设备定义为跟踪点，相邻预跟踪之间设有至少两个安装有有钢信号感应单元的固定位置。
所述连续轧制生产线包括机架、飞剪、热金属检测器、活套、活套扫描仪。
当所述跟踪点为在用轧机时，有钢信号为轧机的有载信号，当所述跟踪点为热金属检测器、活套、活套扫描仪时，通过热金属检测器、活套、活套扫描仪自带检测设备获取有钢信号，当所述跟踪点为飞剪或停用轧机时，使用其上游跟踪点产生的“下游跟踪点有钢”信号作为其有钢信号。
相邻预跟踪设备之间设有八个固定位置，所述固定位置和跟踪点的有钢信号输送至plc控制器。
基于所述连续轧制生产线的物料跟踪系统的跟踪方法：
每个跟踪点和固定位置都有位置值，所述位置值为从轧机原点到本位置的距离；
本跟踪点的计长最大值为本跟踪点的位置值+本跟踪点与下游跟踪点的距离+人工设定的计长范围值；
每个跟踪点预跟踪设备作为头部窗口或尾部窗口的起始位置值和结束位置值，其通过人工设定头部窗口或尾部窗口的正偏差值和负偏差值，再本跟踪点的位置值加或减偏差值得出；
当某一个跟踪点的有钢信号到达plc时，则被采集到有钢信号的轧件的头部计长值为本跟踪点的位置值，在每一个plc运行周期内计算一次轧件头部前进的长度并将之叠加在头部计长值上，则头部计长值为轧件头部的实际位置，头部计长值计到计长最大值后则不再增加，并一直保持在计长最大值直至下一次有钢信号到达；
当某一个跟踪点的有钢信号在plc丢失时，则被采集到有钢信号丢失的轧件的尾部计长值为本跟踪点的位置值，在每一个plc运行周期内计算一次轧件尾部前进的长度并将之叠加在尾部计长值上，则尾部计长值就为轧件头部的实际位置，尾部计长值计到计长最大值后就不再增加，并一直保持在计长最大值直至下一次有钢信号丢失；
当plc接收到上游跟踪点的头部计长值时，用获取的上游跟踪点头部计长值与本跟踪点头部窗口的起始位置值和结束位置值进行比较，若头部计长值大于起始位置值时，则本跟踪点头部窗口打开，若头部计长值大于结束位置值时，头部窗口关闭；
当plc接收到上游跟踪点的尾部计长值时，用获取的上游跟踪点尾部计长值与本跟踪点尾部窗口的起始位置值和结束位置值进行比较，若尾部计长值大于起始位置值时，则本跟踪点尾部窗口打开，若尾部计长值大于结束位置值时，尾部窗口关闭。
轧件的实际速度计算方法：
跟踪点为在用轧机时：在用轧机本身有实际速度作为该跟踪点实际速度；
跟踪点为非在用轧机时：获取自上游跟踪点头部速度作为该跟踪点实际速度。
只有头部窗口打开时，有钢信号的上升沿才有效；只有尾部窗口打开时，有钢信号的下降沿才有效，除此之外都认为是误触发而不做处理，若头部窗口打开后，设定时间内没有接收到有钢信号，则判定有钢信号出错，则头部窗口关闭时，头部计长值开始运行，而头部计长的起始值是从头部窗口的结束位置值开始计算；若尾部窗口打开时有钢信号在设定时间内不丢失，则判定有钢信号出错，在尾部窗口关闭时，尾部计长开始运行，而尾部计长的起始值是从尾部窗口的结束位置值开始计算。
当有钢信号丢失后开始进行计时，如果在延时时间内有钢信号又重新恢复，则认为是误触发而不做处理，如果延时时间结束后，有钢信号仍未恢复则认为确实是轧件已离开而开始进行尾部计长。
当某一个跟踪点有钢信号到达的同时将来自其上游跟踪点的头部计长值存储起来并进行显示，通过比较该头部计长值和本跟踪点的实际位置值获得物料跟踪的实际精度，若实际精度超过预设值则报警或停机；当某一个跟踪点有钢信号丢失的同时将来自其上游跟踪点的尾部计长值存储起来并进行显示，通过比较该尾部计长值和本跟踪点的实际位置值获得物料跟踪的实际精度，若实际精度超过预设值则报警或停机。
所述预设值小于50mm。
本发明的优点在于通用性强，适用于所有的连续轧制生产线，结构简单，编程方便，系统自成体系，基本上可以说是一套独立的程序，内容丰富，功能完备，并且该系统可以不依赖实际轧件存在而进行模拟跟踪，为离线模拟和在线模拟功能提供了条件，整条轧线任意跳机架而不影响跟踪，任意跟踪点出错不影响跟踪。
附图说明
下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明：
图1-3为连续轧制生产线的物料跟踪系统示意图。
具体实施方式
在连续轧制生产线中，物料跟踪是主轧线程序的一个重要的功能，它不直接控制具体的设备，但是由它所产生的轧件头、尾跟踪信号是其它所有自动控制功能所必需的条件之一。其所涉及的自动控制功能包括：速度级联调、冲击补偿、微张力控制、活套控制、活套起落套控制、水冷控制、废品检测控制、跳机架控制、模拟轧制等。
连续轧制生产线是由一系列的机架、飞剪、热金属检测器(hmd)、活套及其扫描仪等组成。我们将每一个重要设备(自定义的预跟踪设备)定义为一个跟踪点(见工艺布局图)，每一个跟踪点都有自己的跟踪区域(跟踪区域从本跟踪点开始到下游跟踪点以后结束，结束点可以人工设定)，每一个跟踪点仅在其跟踪区域内对轧件的头、尾位置进行跟踪。当所有的跟踪点组合起来以后就构成了一个完整的物料跟踪系统。由此可见，单个跟踪点的跟踪功能是重点。
连续轧制生产线的物料跟踪系统针对单个跟踪点的物料跟踪功能块，此功能块是一个带背景数据块的形参块，仅仅通过不同的参数赋值，就能适用于主轧线上所有类型的跟踪点。
位置(参见物料跟踪图)
每一个跟踪点及其跟踪区域内都有一些重要位置，这些位置的位置值或是由人工输入或是经过计算得出。所有的位置值都是从轧机原点(通常为加热炉炉门)到本位置的距离，单位mm。
本跟踪点的位置值
从轧机原点到本跟踪点的距离，需人工输入。
固定位置1—8的位置值
在本跟踪点和下游跟踪点之间可设置8个固定位置，通过人工输入与本跟踪点间的距离值来确定这8个固定位置的位置值。
下游跟踪点的位置值
从轧机原点到下游跟踪点的距离，此位置值是由下游跟踪点的功能块传过来的。
跟踪范围(也叫计长最大值)
这也是一个具体的位置值，在本跟踪区域内，轧件的头部计长值和尾部计长最终只能计到这个位置值，此位置值是由本跟踪点的位置值+本跟踪点与下游跟踪点的距离+人工设定的计长范围值来确定的。
头部窗口的起始位置值和结束位置值
这两个位置值决定了头部窗口的大小。上游跟踪点的功能块会将其头部计长值传过来，我们用此头部计长值与头部窗口的起始位置值和结束位置值进行比较，头部计长值大于起始位置值时，头部窗口打开；头部计长值大于结束位置值时，头部窗口关闭。头部窗口的设立是为了尽量避免有钢信号误触发，头部窗口不打开，有钢信号不起作用。头部窗口的起始位置值和结束位置值是通过人工设定头部窗口正偏差值和负偏差值，然后由本跟踪点的位置值加和减偏差值得出。
尾部窗口的起始位置值和结束位置值
这两个位置值决定了尾部窗口的大小。上游跟踪点的功能块会将其尾部计长传过来，我们用此尾部计长值与尾部窗口的起始位置值和结束位置值进行比较，计长值大于起始位置值时，尾部窗口打开；计长值大于结束位置值时，尾部窗口关闭。尾部窗口的设立是为了尽量避免有钢信号误丢失，尾部窗口不打开，有钢信号丢失不起作用。尾部窗口的起始位置值和结束位置值是通过人工设定尾部窗口正偏差值和负偏差值，然后由本跟踪点的位置值加和减偏差值得出。
速度(通常为实际线速度mm/s)
为了进行物料跟踪，跟踪点及其跟踪区域内轧件的实际速度至关重要，由于各个跟踪点的设备类型不同，所以速度的来源也有区别。
跟踪点是在用轧机：在用轧机本身有实际速度，只需将轧机的实际线速度引入即可。
跟踪点不是在用轧机：hmd、飞剪、活套扫描仪以及被停用的轧机本身是没有实际速度的，这一类的跟踪点只能使用来自上游跟踪点功能块传来的头部速度作为实际速度。
头部速度
头部速度即轧机的实际线速度(跟踪点是在用轧机)或上游跟踪点功能块传来的头部速度(跟踪点不是在用轧机)。在进行头部计长值时使用这一速度。
尾部速度
当轧件的尾部离开跟踪点后，跟踪点的实际速度已经不能反映轧件尾部在本跟踪区域内的速度，因此只能使用来自下游跟踪点功能块传来的尾部速度。每一个跟踪点在开始跟踪时都会进行一次延伸率的计算，即将本跟踪点的头部速度除以上游跟踪点的头部速度。然后会将本跟踪点的头部速度除以延伸率，得出的就是上游跟踪点的尾部速度并将其传给上游跟踪点的物料跟踪功能块。
计长(单位：mm)
顾名思义，计长的意思就是计算出来的长度。对于每一个跟踪点来说，都有头部计长值和尾部计长两种，以分别计算轧件在本跟踪区域内头部和尾部的实际位置。在此我们会用到一个plc的“周期运行时间”的概念，即plc能够计算出其每一个运行周期所用的时间，精确到ms。当我们将plc的“周期运行时间”乘以轧件的头部速度或尾部速度时，就得出轧件的头部或尾部在一个plc运行周期内前进的长度。
头部计长值
当某一个跟踪点的有钢信号到达时，会产生一个脉冲，此脉冲会触发头部跟踪功能的运行。首先将头部计长值置为本跟踪点的位置值，然后在每一个plc运行周期内计算一次轧件头部前进的长度并将之叠加在头部计长值上，此时头部计长值就反映了轧件头部的实际位置。头部计长值计到计长最大值后就不再增加并一直保持在计长最大值直至下一次有钢信号到达。头部计长值会与本跟踪区域内的8个固定位置值、下游跟踪点的位置值进行比较，以分别产生这8个固定位置和下游跟踪点有钢的置位信号。特例：当本跟踪点的下游跟踪点是飞剪时，在飞剪切头时，会发送给本跟踪点一个切头的脉冲信号，当本跟踪点接收到这个脉冲后，会立即将头部计长值置为下游跟踪点的位置值；当本跟踪点是飞剪时，在飞剪切头时，会发送给本跟踪点一个切头的脉冲信号，当接收到这个脉冲后，会立即将头部计长值置为本跟踪点的位置值。
尾部计长
当某一个跟踪点的有钢信号丢失时，会产生一个脉冲，此脉冲会触发尾部跟踪功能的运行。首先将尾部计长值置为本跟踪点的位置值，然后在每一个plc运行周期内计算一次轧件尾部前进的长度并将之叠加在尾部计长值上，此时尾部计长值就反映了轧件尾部的实际位置。尾部计长值计到计长最大值后就不再增加并一直保持在计长最大值直至下一次有钢信号丢失。尾部计长值会与本跟踪区域内的8个固定位置值、下游跟踪点的位置值进行比较，以分别产生这8个固定位置和下游跟踪点有钢的复位信号。特例：当本跟踪点的下游跟踪点是飞剪时，在飞剪切尾时，会发送给本跟踪点一个切尾的脉冲信号，当本跟踪点接收到这个脉冲后，会立即将尾部计长值置为下游跟踪点的位置值。
有钢信号
当轧件的头部到达某一个跟踪点时，会产生一个有钢信号，有钢信号会一直保持为“1”直到轧件的尾部离开此跟踪点。有钢信号是物料跟踪的基础。有钢信号的获取一般分为以下几种：
当跟踪点是在用轧机时，有钢信号为轧机的有载信号。
当跟踪点是hmd、高温计或活套扫描仪时，有钢信号是hmd、高温计或活套扫描仪的检测有钢信号。
当跟踪点是飞剪或停用轧机时，由于即没有有载信号又没有实际检测有钢信号，而只能采取另一种方法。我们知道当某一跟踪点开始进行头部跟踪时，其头部计长值将会从这一跟踪点的位置值开始计起，直到到达其计长最大值，而下游跟踪点的位置值是包含在这个范围内的。当这个跟踪点的头部计长值大于等于下游跟踪点的位置值时，将会产生一个脉冲，此脉冲用来置位“下游跟踪点有钢”信号。同理，当这个跟踪点的尾部计长值大于等于下游跟踪点的位置值时，也会产生一个脉冲，此脉冲用来复位“下游跟踪点有钢”信号。因此，对每一个跟踪点来说，它都会产生一个“下游跟踪点有钢”信号。如果当跟踪点是飞剪或停用轧机时，我们会使用其上游跟踪点产生的“下游跟踪点有钢”信号来作为其有钢信号。
当有钢信号是轧机的有载信号或hmd、高温计、活套扫描仪的检测有钢信号时，不可避免的会有误触发的情况出现，为了将误触发的几率降至最低，我们采取了以下的方法：
头部窗口和尾部窗口概念的引入，只有头部窗口打开时，有钢信号的上升沿才有效；只有尾部窗口打开时，有钢信号的下降沿才有效。除此之外都认为是误触发而不做处理。如果头部窗口打开时一直没有有钢信号达到，则认为有钢信号出错，那么在头部窗口关闭时，头部计长值开始运行，而计长的起始值是从头部窗口的结束位置值开始的。同理，如果尾部窗口打开时有钢信号一直不丢失，也认为有钢信号出错，在尾部窗口关闭时，尾部计长开始运行，而计长的起始值是从尾部窗口的结束位置值开始的。
考虑到信号干扰或轧件上有黑疤等情况而造成有钢信号的短时波动，我们对有钢信号的丢失做了延时处理。当有钢信号丢失后开始进行计时，如果在延时时间内有钢信号又重新恢复，则认为是误触发而不做处理。如果延时时间结束后，有钢信号仍未恢复则认为确实是轧件已离开而开始进行尾部计长，当然，要将延时时间内轧件尾部运行的长度计入尾部计长值。
跟踪效果的判断
为了判断物料跟踪的实际效果，我们在某一个跟踪点有钢信号到达的同时将来自其上游跟踪点的头部计长值存储起来并进行显示，通过比较这个头部计长值和本跟踪点的实际位置值就可以知道物料跟踪在这个跟踪点的实际精度。尾部计长也同理进行了判断。经过实践检验，误差能够保持在50mm以内，完全满足连续轧制生产线的实际需要。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。