基于冷连轧机TCS控制系统的秒流量功能的实现方法与流程

本专利申请属于冷轧带钢连轧机控制系统技术领域，更具体地说，是涉及一种基于冷连轧机tcs控制系统的秒流量功能的实现方法。

背景技术：

在轧钢生产过程中，为了保证连轧过程稳定运行并获得高质量的板材，各机架间金属秒体积流量必须相等。依据秒流量相等准则，需要将带钢速度信息用于流量agc（厚度自动控制系统）之中。间接测速的方法不能达到秒体积流量精度要求，这也是“流量agc控制系统”使用激光测速仪测量带钢速度的原因。

连轧机控制系统应用软件是奥钢联clecim总体设计，其硬件系统采用vme总线结构的通用处理器和接口板，gevmi7750处理器模块，以及icv307高速计数器模块，并采用vxworks操作系统，它是一个嵌入式实时操作系统（rtos），控制系统软件采用vantage，编程软件采用logicad。

vxworks操作系统是美国windriver公司于1983年设计开发的一种嵌入式实时操作系统(rtos)，它以其良好的可靠性和卓越的实时性被广泛地应用在通信、军事、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中，vxworks具有集实时调度，任务间通信及互斥的多任务内核完成的功能，与非实时系统的不同之处在于优先抢占机制基于调度，对外部事件的反应和处理快，容量小并且可配置（微内核结构）等特点。

vme（versamoduleeurocard）总线是一种通用的计算机总线，结合了motorola公司versa总线的电气标准和在欧洲建立的eurocard标准的机械形状因子，是一种开放式架构。编程软件采用logicad，logicad是基于iec61131-3的自动化设备的目标系统中立的图形编程系统，研发人员称轧机一级控制系统为tcs（technoloycontrollersystem）。

五机架冷连轧机于2005年12月投产，测速仪安装的是kelk公司激光测速仪，编码器脉冲信号和激光测速仪的脉冲信号进入到控制系统icv307高速计数器模块中，而程序计算出的速度数据波动较大，未能投入运行，起初，一直认为klek激光测速仪问题，无法投入秒流量控制功能，2010年12月更换为bate厂家激光测速仪后，改造后测量的速度仍然不稳定，波动大，现象依旧，所以也是仍未能投入使用。

研发人员发现，测速仪波动的原因，控制系统扫描的时间有250微妙的误差，而用固定的每次扫描的时间10ms（9.75ms-10.25ms之间是有波动的），造成在通过每次扫描的时间上累加的脉冲数据换算成的距离的数据，使得计算速度时产生波动。而这个原因是控制系统固有的，无法解决，因此需要找到其他的方法，以保证激光测速仪运行稳定正常。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于冷连轧机tcs控制系统的秒流量功能的实现方法，保证了激光测速仪运行稳定正常，提高了轧机的厚度控制精度。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于冷连轧机tcs控制系统的秒流量功能的实现方法，将进入控制系统的高速计数器模块的编码器和激光测速仪信号，规定进入同一块模块，编程时，将数据采集和速度计算程序块放在一起，使得程序执行按照顺序调用。

本发明技术方案的进一步改进在于：包括如下步骤：

s1、将涉及到编码器、激光测速仪的高速脉冲信号放到同一个机架的同一块高速计数器模块中；

s2、将计算速度的程序放在一个程序块中，程序块中间不设其它程序，确保计算轧机一机架入口和出口处速度的程序连续执行；

s3、扫描时，同一个扫描周期内按照顺序扫描计算一个机架入口和出口的速度程序；

s4、激光测速仪的速度计算程序执行周期为nms，即固定每nms执行计算程序一次，程序执行时先是读取高速计数器模块icv的累计脉冲数据，然后调用程序计算模块进行计算，计算的带钢速度=（本次读取icv的模块脉冲的累计数-上个周期的读取icv的模块脉冲的累计数）/20000（脉冲/每米）/（n/1000）,此举将毫秒换算成秒，这样控制系统就算出来带钢的实际速度，单位是米/秒。

本发明技术方案的进一步改进在于：激光测速仪的速度计算程序执行周期为10ms。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

本发明的秒流量agc控制效果是秒流量agc具有高响应的控制回路且几乎无滞后，既实现了前馈agc控制剩余厚差的二次消除，又是对监控agc滞后性的弥补。对尖峰性和趋势性厚度偏差的控制效率均非常明显。对于厚度尺寸超差，特别是头尾尺寸超差问题，通过恢复一机架秒流量功能得到较大精度的提高。

附图说明

图1是本发明实施例中1架轧机入口测速编码器与1-2机架间激光测速仪速度的一种曲线图；

图2是本发明实施例中1架轧机入口测速编码器与1-2机架间激光测速仪的速度另一种曲线图；

图3是本发明实施例中步骤二的模块连接示意图；

图4是本发明实施例中步骤三的程序块连接示意图；

其中：1、激光测速仪的信号，2、icv307模块，3、编码器信号，4、采集轧机入口编码器输入的脉冲数，5、采集轧机1-2机架间激光测速仪输入的脉冲数，6、计算轧机1-2机架间激光测速仪的速度程序块，7、计算轧机入口编码器的速度程序块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。

本发明公开了一种基于冷连轧机tcs控制系统的秒流量功能的实现方法，本发明在研发时，研发人员研究了多家激光测速仪的控制系统、现场乳化液的干扰、信号接口等相关问题，发现了激光测速仪与控制系统tcs存在的问题，找到的激光测速仪波动大的根本原因。研发人员研究发现，即凡是进入控制系统的高速计数器模块的计算速度的脉冲，具有在一个扫描计算周期同时性增加和减小的特性，而且总是先向大的方向波动，随后就往小的方向波动，在认真研究程序和iba速度数据曲线后，通过观察激光测速仪测量的速度iba数据曲线，研发人员发现测量的速度波动最大到2%-2.5%，导致带钢冷连轧机的厚度控制秒流量功能不能投入使用。研究发现在计算公式中，如果分母的时间值不稳定，这样，就会造成这种现象，后来研发人员做了很多实验，来证明这个想法，通过实验后，研发人员确认确实是这个原因，而且这个原因是控制系统固有的，无法解决，研发人员通过对功能应用的研究，认为秒流量agc控制功能需要的是轧机机架前后的速度比，利用这个特性，速度虽然有波动，但轧机入口和出口测量计算的速度同时按照同比例波动，而轧机一机架出口和入口之间的度比是不变的，是一个真实的速比，因此，研发人员将进入控制系统的高速计数器模块的编码器和激光测速仪信号，规定进入同一块模块，编程时，将数据采集和速度计算程序块放在一起，就可以直接计算轧机一机架人口和出口的速度比，这样，测速仪就可以投入到秒流量的控制功能上了，提高了厚度控制精度。

图1和图2是1架轧机入口测速编码器的速度和1-2机架间激光测速仪速度的iba数据，横坐标为时间轴，每个小点之间的时间间隔是10ms，（激光测速仪的速度计算周期为10ms），图2中可以很明显的看到，速度先是突然增大，然后再减小，而2次的平均值就是实际值的数据，证明了研发人员的判断是正确的。

图1上面曲线是本发明实施例中1架轧机入口测速编码器的速度曲线图。

图1中间曲线是本发明实施例中1-2机架间激光测速仪速度曲线图。

图1下面曲线是本发明实施例中1架轧机入口测速编码器的速度与1-2机架间激光测速仪速度的比值。

图2上面曲线是本发明实施例中1架轧机入口测速编码器的速度曲线图（放大图，横坐标每个相邻小点为2个扫描周期10ms）。

图2中间曲线是本发明实施例中1-2机架间激光测速仪速度曲线图（放大图，横坐标每个相邻小点为2个扫描周期10ms）。

图2下面曲线是本发明实施例中1架轧机入口测速编码器的速度与1-2机架间激光测速仪速度的比值。

图1、图2中：上、中、下3个曲线分别为轧机入口测速编码器的速度数据、1-2机架间激光测速仪速度数据、入口测速编码器的速度与1-2机架间激光测速仪速度的比，从曲线中可以看出轧机测量的入口和出口速度比数值稳定，用于厚度控制的秒流量功能。

因此，本发明的思路为：将进入控制系统的高速计数器模块的编码器和激光测速仪信号，规定进入同一块模块，编程时，将数据采集和速度计算程序块放在一起，使得程序执行按照顺序调用。具体步骤为：

s1、将涉及到编码器、激光测速仪的高速脉冲信号放到同一个机架的同一块高速计数器模块（icv307）中，见图3中的一机架入口编码器信号3接到icv307模块2的第一路，激光测速仪的信号1接到icv307模块2的第二路，确保计算轧机入口出口速度的程序每次扫描cpu直接读取编码器和激光测速仪的脉冲数据。

s2、将计算速度的程序放在一个程序块中，程序块中间不要有其它程序，确保计算轧机入口处和出口处速度的程序连续执行。图4中4是采集轧机入口编码器输入的脉冲数，5是采集轧机出1-2架激光测速仪输入的脉冲数，7是计算轧机入口编码器的速度程序块，6是计算轧机1-2架激光测速仪的速度程序块。见图4。

s3、扫描时，同一个扫描周期内按照顺序扫描计算一个机架入口和出口的速度计算程序。

s4、激光测速仪的速度计算程序执行周期为nms，即固定每nms执行计算程序一次，程序执行时先是读取高速计数器模块icv的累计脉冲数据，然后调用程序计算模块进行计算，计算的带钢速度=（本次读取icv的模块脉冲的累计数-上个周期的读取icv的模块脉冲的累计数）/20000（脉冲/每米）/（n/1000）此举将毫秒换算成秒，这样控制系统就算出来带钢的实际速度，单位是米/秒。激光测速仪的速度计算程序执行周期可以为10ms，也可以为5ms。

比如，激光测速仪速度的计算方法：设定激光测速仪速度的计算程序执行周期10ms，即固定每10ms执行计算程序一次，程序执行时先是读取高速计数器模块的累计脉冲数据，然后调用计算模块进行计算，计算的带钢速度=（本次读取icv的模块脉冲的累计数-上个周期的读取icv的模块脉冲的累计数）/20000（激光测速仪设定每米20000个脉冲）/0.01（10ms换算成1秒），这样控制系统就算出来带钢的实际速度，单位是米/秒。

由于研发人员发现，凡是进入控制系统的高速计数器模块的计算速度的脉冲，具有在一个扫面计算周期同时性增加和减小的特性，因此，研发人员需要的轧机机架前后的速度比，利用这个特性，速度比是不变的，因此，研发人员可以直接应用此数据，这样，测速仪就可以投入到秒流量的控制功能上了，提高了厚度控制精度。

一机架秒流量功能投入后，进行了测试，通过比较用一机架转速和一架出口激光测速仪计算的厚度，得出激光测速仪的结果更准确的结论，一架测速仪投入使用，一架秒流量agc功能运行正常，提高了轧机的厚度精度。

研发人员通过对激光测速仪数据曲线的研究，成功找到了影响激光测速仪速度波动工作的根本问题，这对今后生产过程中出现类似问题的解决积累了经验。同时，对现场技术人员来说，生产过程中的问题解决必要有数据分析和深厚的知识作支撑，要在经验的基础上运用知识、用创新思维去解决问题。