本发明属于轧钢控制技术领域，特别是涉及中厚板热轧生产线高效轧制控制系统，具体地说是一种解决中厚板在快速轧制过程中，防止相邻区域板坯发生碰撞的控制方法。
背景技术：
中厚板热轧生产线中，快的轧制节奏、合理的工艺控制在实际生产中占有重大意义。在轧制过程中，如果出现相邻区域板坯发生碰撞事故，不仅由于处理事故影响生产轧制节奏，而且还可能造成由于碰撞事故影响产品的质量。
中厚板生产线一般按区域分为入口区域、轧制区域，出口区域、层冷区域、矫直区域(如图1所示)。其中层冷区域与矫直区域为独立的控制区域；入口区域功能是轧制区域有板坯时新出炉板坯在入口区域的临时摆动，或板坯由于工艺要求所需在该区域待温摆动，否则将该区域板坯输送到轧制区域；轧制区域根据轧制工艺要求完成板坯轧制成形控制；出口区域是当层冷等后续区域未准备就绪，或轧制工艺要求在该区域摆动，否则将轧制后的板坯输送到后续区域(层冷区域以及矫直区域)。
生产过程中，轧制区域自动接收入口区域板坯，按照工艺要求完成该板坯轧制；如果工艺要求需要在中间某轧制道次待温时，轧制区域在完成该道次轧制后，必须将板坯送至入口区域或出口区域进行待温，此时轧制区域可以进行下块板坯的自动轧制。当轧制区域正在轧制的板坯在轧制过程中板坯的长度没有跨到出入口的摆动区域时，可以顺利完成板坯的轧制。而当出口或入口区域有板坯摆动时，若轧制区域正在轧制的板坯由于长度变化过长而跨过入口或出口区域时，势必会与出入口区域正在摆动的板坯发生碰撞(图2为轧制板坯与入口区域板坯发生碰撞情况、图3为轧制板坯与出口区域板坯发生碰撞情况)。
其原因主要是：当出入口区域有板坯在摆动时，轧区板坯由于多道次的轧制导致板坯变长，当轧制板坯头部跨过出口区域或板坯尾部跨过入口区域时，若出入口区域摆动板坯不发生状态变化势必与轧制板坯发生碰撞。如果发生这样的碰撞事故，正在轧制板坯由于厚度较薄势必造成板坯表面的无规律变形从而造成质量问题，同时由于处理事故而影响生产时间。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种由于出入口区域有板坯摆动时，当正在轧制的板坯由于多道次轧制导致正在轧制的板坯过长而跨到出入口摆动区域时，防止正在轧制板坯与出入口区域摆动板坯发生碰撞的方法。该方法适用于具有类似情况的板材自动化控制系统，能很好的解决多块板坯在轧制过程中相邻区域板坯发生碰撞的现象，从而解决了由于碰撞造成的一系列质量问题和影响生产时间的问题。
本发明有三点：
一是各区域轧制状态的定义：在自动轧制过程中，将不同区域根据轧制过程所需划分为若干步序，这样可以根据实际步序判断当前的轧制状态；
二是安全距离的计算与设定：据运动学公式，设定两区域板坯不发生碰撞的安全距离。
三是判断出入口区域板坯与轧制区域板坯的实际轧制状态，当出入口区域板坯与轧区板坯在特定的步序状态下，且出入口区域板坯距离轧区板坯小于安全距离时，出入口区域板坯随即跳转到同步状态。即当轧制区域的轧制步序为反向加载或反向抛钢阶段，且轧制板坯尾部距离入口摆动摆动板坯头部小于安全距离时，入口区域随即跳转到同步状态(即入口区域速度随轧制区域)；或当轧制区域的步序为正向加载或正向抛钢阶段,且轧制板坯头部距离出口摆动板坯尾部位置小于安全距离时，出口区域随即跳转到同步状态(即出口区域速度随轧制区域)；这样轧制板坯在轧制过程中轧制板坯与出入口摆动板坯小于安全距离时，出入口区域板坯与轧制板坯速度保持一致，避免了轧制区域板坯与出入口区域摆动板坯发生碰撞。
一种在中厚板轧制过程中防止两区域板坯发生碰撞的方法，其具体的控制方法为：
步骤一、将轧制区域步序分为正向送钢、正向加载、正向抛钢、反向送钢、反向加载、反向抛钢阶段；所述的送钢状态为将板坯从停止位置输送板坯直到轧机有负荷阶段；所述的加载状态为从轧机咬钢时刻到轧机无负荷阶段；所述的抛钢状态为从轧机无负荷时刻到将板坯送到抛钢位置阶段。
步骤二、如果入口区域处于摆动状态，当轧区处于反向加载或反向抛钢阶段，且轧制板坯尾部距离入口区域摆动板坯头部小于安全距离时，入口区域随即跳转到同步状态；当轧制板坯完成反向轧制时，入口区域恢复到原先摆动状态；如果出口区域处于摆动状态,当轧区处于正向加载或正向抛钢阶段，且轧制板坯头部距离出口区域摆动板坯尾部小于安全距离时，出口区域随即跳转到同步状态；当轧制板坯完成正向轧制时，出口区域随即恢复到原先的摆动状态。
所述的安全距离为
其具体控制为：
1)自动轧制步序的定义：
(1)轧制区域步序状态的定义：正向送钢状态步序的定义、正向加载状态步序的定义、正向抛钢状态步序的定义；反向送钢状态定义步序的定义、反向加载状态步序的定义、反向抛钢状态步序的定义；
(2)入口区域步序状态的定义；前向摆动状态步序的定义、后向摆动状态步序的定义、同步状态步序的定义；
(3)出口区域步序状态的定义；前向摆动状态步序的定义、后向摆动状态步序的定义、同步状态步序的定义；
2)安全距离的计算与设定：
据运动学公式2as＝v22-v12,v2＝v1+at，s＝v*t其中s为路程，a为实际的加速度，v2为末速度，v1为初始速度，t为从初始速度v1升速到v2时所需的时间；
(1)当出入口区域的摆动速度为v1与轧区速度v2为同方向时，两板坯恰不碰撞时所需的距离为
(2)当出入口区域的摆动速度为v1与轧区速度v2为反方向时，两板坯恰不碰撞时所需的距离为
(3)综合上述两种情况，第二种情况时所需的距离最大，我们取第二种所需距离
3)步序状态的判断：
(1)当入口区域为摆动状态时，轧制区域为反向加载或反向抛钢阶段，且当轧制区域板坯尾部距离入口摆动板坯头部位置小于安全距离s时，入口区域随即跳转到同步状态；
(2)当出口区域为摆动状态时，轧制区域为正向加载或正向抛钢阶段，且当轧制区域板坯头部距离出口摆动板坯尾部位置小于安全距离s时，出口区域随即跳转到同步状态；
4)出入口区域状态的恢复：
(1)入口区域为同步状态时，当轧制区域完成反向抛钢，入口区域随即恢复先前的摆动状态；
(2)出口区域为同步状态时，当轧制区域完成正向抛钢，出口区域随即恢复原先的摆动状态；
本发明的主要特征在于：根据轧制工艺将轧制过程划分为若干状态，依据实际轧制状态判断出入口区域是否跳转到同步状态，从而避免两区域的板坯在轧制过程中发生碰撞，具体控制流程图如图4。
本发明的有益效果在于：将轧线自动轧制过程划分为若干状态，据实际轧制状态判断出入口区域是否跳转到同步状态，这样当两区域板坯实际距离超过安全距离时，两区域速度保持同步，从而避免两区域的板坯在轧制过程中发生碰撞。
附图说明
图1为中厚板轧制区域的划分简图
图2为中厚板轧制过程为反向轧制时，轧制板坯与入口摆动板坯发生碰撞
图3为中厚板轧制过程为正向轧制时，轧制板坯与出口摆动板坯发生碰撞
图4为本发明的自动轧制时控制流程图
具体实施方式
下面以某公司中厚板生产线轧区自动轧制过程进行分析，说明出入口区域在有板坯摆动状态下，通过判断轧制区域的轧制状态以及轧制板坯实际头尾位置，增加出入口区域同步步序的控制效果。
生产过程中，当出入口区域有板坯处于摆动状态时，轧区在自动轧制过程中，如果轧制板坯在多道次轧制过程中由于板坯变长导致板坯头尾位置不触及出入口区域时，轧制区域可以顺利地完成本板坯轧制。而如果轧制板坯在多道次轧制过程中由于板坯长度触及到出入口摆动区域时，势必会与出入口摆动板坯发生碰撞。出现这种情况只能停止轧制，处理现场事故后再进行轧制。
在自动轧制过程中，根据轧制工艺将出入口区域，以及轧制区域分为多个轧制状态。当出入口有板坯摆动时，判断轧制板坯的轧制状态以及板坯头尾位置，改变出入口区域的摆动状态，解决由于轧制板坯长度过长造成的与出入口板坯发生碰撞的问题，从而保证了自动轧制的顺利进行。
具体控制为：
1.区域步序状态的定义：
(1)入口区域状态的定义：入口区域前向摆动步序状态为4150，表示入口区域速度为0.5米/秒的向前摆动；入口区域后向摆动步序状态为4200，表示入口区域速度为-0.5米/秒的向后摆动；入口区域同步于轧区速度步序状态为4300，表示入口区域速度随着轧区轧制速度同步运行；
(2)出口区域状态的定义：出口区域前向摆动步序状态为8150，表示出口区域速度为0.5米/秒的向前摆动；出口区域后向摆动步序状态为8200，表示出口区域速度为-0.5米/秒的向后摆动；出口区域同步于轧区速度步序状态为8300，表示出口区域速度随着轧区轧制速度同步运行；
(3)轧制区域状态的定义：轧制区域正向送钢步序状态为6400，表示轧制区域正向送钢；轧制区域正向加载步序状态为6450，表示轧机正向咬钢时刻到轧机轧制力无负荷阶段；轧制区域正向抛钢步序状态为6500，表示将板坯正向从轧机无负荷时刻到将板坯送到抛钢位置阶段；轧制区域反向送钢步序状态为7400，表示轧制区域反向送钢；轧制区域区反向加载步序状态为7450，表示轧机反向咬钢时刻到轧机轧制力无负荷阶段；轧制区域反向抛钢步序状态为7500，表示将板坯反向从轧机无负荷时刻到将板坯送到抛钢位置阶段；
2.出入口区域同步时安全距离的确定：
以入口区域为例计算同步时刻的安全距离：本控制系统的最大轧制速度为4m/s，入口区域板坯摆动速度为±0.5m/s，辊道加速度为1m/s2。
(1)当入口区域由正向摆动速度0.5m/s同步到轧制区域反向速度-4m/s时需要4.5秒，则轧区板坯从同步时刻到入口区域达到轧区的-4m/s时，轧制区域板坯运动距离4.5*4＝18米，而入口板坯从同步时刻到达到轧区速度-4m/s时，入口区域板坯远离轧区板坯的移动距离为
(2)当入口区域速度由-0.5m/s同步到轧区最大反向速度-4m/s时需要3.5秒，则轧区板坯从同步时刻到入口区域达到轧区的-4m/s时，轧制区域板坯运动距离3.5*4＝14米；而入口板坯从同步时刻到达到轧区速度-4m/s时，入口区域板坯远离轧区板坯的移动距离为
(3)综合上述两种情况，我们选取同步时入口区域为0.5m/s时的最小距离为10.12米，同时为了保证两板坯有合适的安全距离，本工程我们选用17米作为两区域板坯的安全距离。
3.轧区自动轧制过程中出入口区域状态的切换；
(1)入口区域有板坯摆动过程中，轧制区域轧制状态为反向轧制且轧制板坯尾部距离入口摆动板坯头部位置小于17米时，入口区域随即跳入同步状态(速度随着轧制速度)；当反向轧制完成后入口区域恢复的原先的摆动状态；
(2)出口区域有板坯摆动过程中，轧制区域轧制状态为正向轧制且轧制板坯头部距离出口摆动板坯尾部位置小于17米时，出口区域随即跳入同步状态(速度随着轧制速度)；当正向轧制完成后出口区域恢复的原先的摆动状态；
通过现场应用实践，若不考虑板坯在轧制过程变长而触及到摆动区域时，肯定会与出入口摆动板坯发生碰撞，当采用新的控制方法后，不会出现由于板坯轧制过长触及到摆动区域发生板坯碰撞情况。
结论：本发明根据轧制工艺，将入口区域、轧制区域、出口区域定义轧制所需的不同步序；当出入口区域有板坯处于摆动状态时，根据轧制区域的步序以及轧制区域板坯头尾位置距出入口区域摆动板坯头尾位置的距离，自动判断出入口区域是否随着轧制区域速度跳转到同步步序。这样保证了在轧制区域板坯变长触及到出入口区域时，避免与摆动板坯发生碰撞；从而保证了轧制过程顺利、高效。