专利名称：无需编码器参与的连铸挠性引锭杆控制方法
技术领域：
本发明涉及连铸机自动化控制领域，具体地说是无需编码器參与的连铸挠性引锭杆控制方法。
背景技术：
在连铸机设备中引锭杆是引导钢坯从结晶器拉过拉矫机的关键设备，每一次开浇前都需要将引锭杆从引锭存放机构通过拉矫机送到结晶器内，准备浇注，浇注开始后引锭杆引导钢坯拉过拉矫机，通过脱锭设备使钢坯与引锭杆分离，引锭杆重新回到存放机构，等待下次开浇。连铸的引锭杆分为钢性和挠性(链式)两种，对于小方坯，连铸机拉矫机的数量较 少，而使用刚性引锭杆；而对于大方坯、板坯或圆坯，拉矫机数量比较多，因而通常使用挠性引锭杆。钢性引锭杆一般通过限位机构控制引锭杆的动作，PLC通过限位机构可以判断引锭杆在铸机中的具体位置，从而发出指令控制拉矫辊、拉矫电机的动作。挠性引锭杆无限位机构而且拉矫机数量众多，因此，如何准确判断引锭杆在拉矫机中位置并实现自动送退引锭杆，以更准确更便捷的将引锭顺利送入结晶器，对保证高效的生产节奏有很重要的意义。挠性引锭杆在整个动作的区域内，因拉矫机数量比较多，离钢坯很近，因此无法加装很多限位，目前通常使用编码器来判断引锭杆的位置，通过PLC采集编码器发来的信号，判断引锭杆在拉矫机中的具体位置，通过PLC控制拉矫机和拉矫辊的动作来完成整个送退引锭过程。这种采用编码器定位控制引锭杆的送返实现整个动作自动运行的控制过程中，编码器成为实现自动送返引锭杆的关键部件，一旦编码器出现故障，会因为PLC无法判断引锭杆在拉矫内的具体位置造成无法将引锭杆正常送入结晶器而影响正常生产。
发明内容
本发明的目的就是提供一种无需编码器參与的连铸挠性引锭杆控制方法，以取代编码器，从而解决因编码器出现故障而导致正常生产受到影响的技术问题。本发明的技术方案是这样实现的
无需编码器參与的连铸挠性引锭杆控制方法，包括以下步骤
步骤一，在送、退引锭杆过程中，人为确定引锭杆头部、尾部沿行进方向超越拉矫机拉矫辊中心线特定距离X的位置点为引锭头模拟限位点、引锭尾模拟限位点；以末端拉矫机的拉矫辊中心位置为“O”点，根据各拉矫机拉矫辊之间的距离，拉矫辊与结晶器内的距离，计算出各架拉矫机的拉矫辊的引锭头、引锭尾模拟限位点的位置值；
步骤ニ，收到送引锭启动信号，所有拉矫辊自动抬起，引锭杆当前位置自动置位为“O”；步骤三，启动辊道，将引锭杆向拉矫机输送，当引锭头到达末端拉矫机的引锭头模拟限位点时，辊道自动停止；
步骤四，末端拉矫机拉矫辊自动压下，同时，将引锭杆当前所处的位置值自动置位为“引锭头与末端拉矫辊间距”；
步骤五，拉矫机启动，继续送引锭，同时，程序开始读取拉矫变频器速度反馈值，并计算出引锭杆的速度和当前引锭头、引锭尾所在位置；所述引锭杆的速度按下述公式计算V=Vt/P · JI-D- T/27648，其中，V代表引锭杆的速度，该速度值与拉矫机变频器反馈速度值相等;Vt代表拉矫电机的额定转速，P代表拉矫机减速机的变比，D代表拉矫辊的直径，T代表当前PLC读取变频器的反馈速度，27648为量纲，T取值在(Γ27648之间，T/27648反映人为选取的拉矫机拉矫辊转动速度的大小。通过公式可获得引锭杆实际的速度，速度単位为米/分，PLC每500ms发出ー个脉冲，V1=V/120,根据Vl得出每500ms时间内引锭杆运动的距离SI，将SI值进行累加，得出当前引锭头的行走距离S (単位米)，确定当前引锭头相对于末端拉矫机拉矫辊中心线所处位置值；根据引锭杆长度，即得到当前引锭尾部所在位置；
步骤六，在送引锭过程中，不断将当前引锭头、引锭尾所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位位置、引锭尾模拟限位位置进行比较；当引锭头到达某ー拉矫机的引锭头模 拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊压下；当引锭尾到达某ー拉矫机的引锭尾模拟限位点吋，则该拉矫机的拉矫辊抬起；直到将引锭杆头部送到结晶器内的规定位置，拉矫机自动停止，准备浇铸；
步骤七，检测拉矫机是否处于浇铸模式还是送引锭模式，若为浇铸模式，进入步骤八，若为送引锭模式进入步骤九；
步骤八，处于浇铸模式下，开浇信号到来后，拉矫机启动开始浇鋳，在拉钢过程中，不断将先行的引锭尾、在后的引锭头所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点、引锭头模拟限位点的位置进行比较；当先行的引锭尾到达某ー拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点吋，则该拉矫机的拉矫辊压下；当在后的引锭头引导钢坯到达某ー拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊压カ由高压转为低压，依次类推，直到引锭杆拉出拉矫机，所有拉矫辊压カ均转为低压，至拉钢结束，系统停止；
步骤九，处于送引锭模式下，收到退引锭信号，拉矫机启动退引锭过程，在退引锭过程中，不断将先行的引锭尾、在后的引锭头所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点、引锭头模拟限位点的位置进行比较；当先行的引锭尾到达某ー拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊压下；当在后的引锭头到达某ー拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊抬起，依次类推，直到引锭杆退到最后ー架拉矫辊自动抬起时，退引锭过程结束，系统停止。本发明利用数字电路真值表的规律，在程序中模拟出每架拉矫机引锭头限位点、引锭尾限位点的位置，在送、退过程中，根据拉矫机变频器转速反馈、減速机变比、拉矫辊辊径等參数，计算出当前引锭头、引锭尾位置，与程序模拟出的的引锭头模拟限位点、引锭尾模拟限位点的位置进行比较，决定各个拉矫辊的压下、抬起或压カ调整的动作，从而取代编码器的控制，实现自动送退引锭杆的程序。本发明的控制方法无需现场维护人员维护，精度与编码器控制相同，现场使用效果明显，可以全面运行于挠性引锭杆连铸机上。
图I为计算引锭头、引锭尾模拟限位点所在位置值的流程图。
图2为计算引锭头、引锭尾实际位置值的流程图。图3为送引锭过程控制流程图。图4为浇铸过程控制流程图。图5为退引锭过程控制流程图。图6为连铸机设备结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进ー步说明
在连铸接性引徒杆控制中，首先人为确定，在送引徒杆过程中，各拉矫机拉矫棍中心线前后特定距离X的点为引锭头模拟限位点I、引锭尾模拟限位点2，图I、图6所示，自末端 拉矫机4起至第一拉矫机6 (末端起第η架拉矫机)止，各拉矫机拉矫辊中心线之间的距离依次为LI、L2……Ln-Ι，第一拉矫辊与结晶器5内的距离M,以末端拉矫机的拉矫辊中心位置为“O”点，计算出各拉矫辊引锭头模拟限位点、引锭尾模拟限位点的位置值末端拉矫辊引锭头模拟限位点的位置值为X、引锭尾模拟限位点的位置值为-X，末端起第二拉矫辊引锭头模拟限位点、引锭尾模拟限位点的位置值为Ll+X、L1-X,第一拉矫辊(末端起第η架拉矫辊)引锭头模拟限位点、引锭尾模拟限位点的位置值分别为(L1+L2+……+Ln-I)+X、(L1+L2+......+Ln-1) _Χ，末端拉矫机到达结晶器内的距尚为L1+L2+......+Ln-1+M。本发明中，引锭头或引锭尾所在位置以及引锭头模拟限位点I、引锭尾模拟限位点2的位置值，均是以末端拉矫机4拉矫辊中心位置为零点而言。在送引徒杆时，弓I徒头到达末端拉矫机的弓I徒头ホ吴拟限位点时，末端拉矫机拉矫辊压下，启动拉矫机开始送引锭，当引锭头到达Ll+Χ模拟限位点时，末端起第二架拉矫机拉矫辊压下，以此类推，当引锭头到达(L1+L2+……+Ln-1)+X模拟限位点时，末端起第η架拉矫机拉矫辊压下。当引锭尾到达-X模拟限位点时，末端拉矫机拉矫辊抬起，当引锭尾到达Ll-X模拟限位点时，末端起第二架拉矫机拉矫辊抬起，以此类推，当引锭尾到达
(L1+L2+......+Ln-I )-Χ模拟限位点时,末端起第η架拉矫机拉矫棍抬起,直到引锭杆送入结
晶器相应位置后，送引锭过程结束。同理，在退引锭杆时，在先的引锭尾到达(L1+L2+……+Ln-1)-X引锭尾模拟限位点时，末端起第η架拉矫机拉矫辊压下，在后的引锭头到达(L1+L2+……+Ln-1)+X引锭尾模拟限位点时，第η架拉矫机拉矫辊抬起或者压カ降低，直到引锭杆拉出拉矫机，退引锭过程结束。连铸挠性引锭杆控制包括送引锭模式和浇铸模式，所述送引锭模式包括送引锭过程以及完成送引锭后因故未进行浇铸时的退引锭过程。所述浇铸模式是指完成送引锭后，实施正常浇铸的过程，此时，在后的引锭头拉带有钢坯。送引锭过程包括以下步骤
图3所示，在步骤31中，选择送引锭模式。在步骤32中，收到送引锭启动信号，所有拉矫机的拉矫辊自动抬起，引锭杆当前位置自动置位为“O”。在步骤33中，启动辊道3，将引锭杆送入拉矫机，当引锭头到达末端拉矫机的引锭头模拟限位点时，辊道自动停止。在步骤34中，末端拉矫机拉矫辊自动压下，同时，将引锭头当前所处的位置自动置位为“引锭头与最后ー架拉矫辊间距”即前面所述的特定距离值X。步骤35中，拉矫机启动，开始送引錠。步骤36中，在送引锭过程中，不断将当前引锭头、引锭尾所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位点、引锭尾模拟限位点的位置进行比较。在步骤37中，每当引锭头到达末端起第η架拉矫机的引锭头模拟限位点((L1+L2+……+Ln-1)+X)的位置吋，该拉矫机的拉矫辊压下；在步骤38中，每当引锭尾到达末端起第η架拉矫机的引锭尾模拟限位点(L1+L2+……+Ln-D-X)的位置吋，该拉矫机的拉矫辊抬起。在送引锭过程中，随着引锭的行迸，自末端拉矫机的拉矫辊开始，各拉矫机的拉矫辊依次压下，再依次抬起。在步骤39中，将引锭杆送到结晶器内部相应位置后，拉矫机自动停止，送引锭过程完毕。浇铸过程包括以下步骤
图4所示，在步骤41中，浇铸开始，选择浇铸模式。步骤42中，收到开浇信号后，拉矫机反向启动，开始浇铸。在步骤43中，在浇铸过程中，不断将先行的引锭尾、在后的引锭头所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点、引锭头模拟限位点的位置进行比较；步骤44中，当先行的引锭尾到达末端起第η架拉矫机的引锭尾模拟限位点(L1+L2+……+Ln-1)-X)的位置吋，则该拉矫机的拉矫辊压下；步骤45中，当在后的引锭头到达末端起第 η架拉矫机的引锭头模拟限位点((L1+L2+……+Ln-1)+X)的位置吋，则该拉矫机的拉矫辊不抬起，仅拉矫辊压カ由高压自动转为低压；步骤46中，随着引锭杆引导钢坯拉出拉矫机，所有拉矫辊均转为低压压下状态。步骤47中，脱锭后，开启辊道，将引锭杆运走，铸机继续拉钢。如果因故未进行浇铸，则仍选择送引锭模式，这种模式下的退引锭过程如下
如图5所示，步骤51中，选择送引锭模式。步骤52中，收到退引锭信号，拉矫机反向启动，开始退引锭过程。在步骤53中，退引锭过程中，不断将先行的引锭尾、在后的引锭头当前所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点、引锭头模拟限位点的位置值进行比较；在步骤54中，当先行的引锭尾到达末端起第η架拉矫机的引锭尾模拟限位点(L1+L2+……+Ln-1)-X)的位置吋，则该拉矫机的拉矫辊压下；步骤55中，当在后的引锭头到达末端起第η架拉矫机的引锭头模拟限位点((L1+L2+……+Ln-1) +X)的位置吋，则该拉矫机的拉矫棍抬起；步骤56中，随着在后的引徒头到达末端拉矫机拉矫棍的引徒头限位点时，所有拉矫机的拉矫辊抬起，开启辊道将引锭杆运走，退引锭过程结束。引锭头、引锭尾当前实际位置值计算过程
图2所示，根据拉矫机电机额定转速、拉矫机減速机变速比、拉矫辊的直径及PLC对变频器的给定大小的值，计算模块自动计算出拉矫机拉矫辊转动速度即引锭杆的速度和当前引锭头、引锭尾所在位置。计算公式=V= (Vt/P) X JI XDX T/27648 ;或V=Vt/P · ji · D ·T/27648 -K ;其中V代表引锭杆的速度；Vt代表拉矫电机的额定转速，P代表拉矫机的减速比，D代表拉矫辊的直径，T代表当前PLC读取变频器的速度反馈，27648为量纲，T取值在(Γ27648之间，T/27648反映人为选取的拉矫机拉矫辊转动速度的大小。K为修正系数，一般情况下，K=l，特殊情况下(长期生产中，因拉矫辊磨损导致辊径变小等造成的计算误差)，根据具体情况选取K值进行矫正。通过公式可获得引锭杆实际的速度(単位为米/分)，PLC每500ms发出ー个脉冲，V1=V/120,根据Vl得出每500ms时间内引锭杆运动的距离SI，将SI值进行累加，得出当前引锭头的实际行走距离S (単位米)，从而确定当前引锭头部所在位置；根据引锭杆长度，即得到当前引锭尾所在位置。相对于退引锭过程或浇铸过程，按上述方法计算出的是在先的引锭尾所在的位置值，然后，根据引锭杆长度，即得到在后的引锭头所在位置。本控制方法通过在送、退引锭过程中，不断将当前引锭头、引锭尾所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位位置、引锭尾模拟限位位置进行比较；以便控制各拉矫辊的抬起或压下，以完成送、退引锭的过程和浇铸过程。本发明的控制系统稳定性大大增强，不会出现因编码器故障导致的无法送退引锭杆的情况出现，而且送退精度满足生产要求。 由于本发明通过软件实现引锭杆的定位问题，不需要编码器采集数据，程序自动判断引锭杆位置，因此，省去了对编码器的人工维护工作，降低了使用成本。
权利要求
1. 一种无需编码器参与的连铸挠性引锭杆控制方法，其特征在于，包括以下步骤步骤一，在送、退引锭杆过程中，人为确定引锭杆头部、尾部沿行进方向超越拉矫机拉矫辊中心线特定距离X的位置点为引锭头模拟限位点、引锭尾模拟限位点；以末端拉矫机的拉矫辊中心位置为“O”点，根据各拉矫机拉矫辊之间的距离，拉矫辊与结晶器内的距离，计算出各架拉矫机的拉矫辊的引锭头、引锭尾模拟限位点的位置值； 步骤二，收到送引锭启动信号，所有拉矫辊自动抬起，引锭杆当前位置自动置位为“O”；步骤三，启动辊道，将引锭杆向拉矫机输送，当引锭头到达末端拉矫机的引锭头模拟限位点时，辊道自动停止； 步骤四，末端拉矫机拉矫辊自动压下，同时，将引锭杆当前所处的位置值自动置位为“引锭头与末端拉矫辊间距”； 步骤五，拉矫机启动，继续送引锭，同时，程序开始读取拉矫变频器速度反馈值，并计算出引锭杆的速度和当前引锭头、引锭尾所在位置；所述引锭杆的速度按下述公式计算V=Vt/P · JI · D · T/27648，其中，V代表引锭杆的速度；Vt代表拉矫电机的额定转速，P代表拉矫机减速机的变比，D代表拉矫辊的直径，T代表当前PLC读取变频器的反馈速度，27648为量纲，T取值在(Γ27648之间，T/27648反映人为选取的拉矫机拉矫辊转动速度的大小，通过公式可获得引锭杆实际的速度，速度单位为米/分，PLC每500ms发出一个脉冲，V1=V/120,根据Vl得出每500ms时间内引锭杆运动的距离SI，将SI值进行累加，得出当前引锭头的行走距离S (单位米)，确定当前引锭头相对于末端拉矫机拉矫辊中心线所处位置值；根据引锭杆长度，即得到当前引锭尾部所在位置； 步骤六，在送引锭过程中，不断将当前引锭头、引锭尾所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位位置、引锭尾模拟限位位置进行比较；当引锭头到达某一拉矫机的引锭头模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊压下；当引锭尾到达某一拉矫机的引锭尾模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊抬起；直到将引锭杆头部送到结晶器内的规定位置，拉矫机自动停止，准备浇铸； 步骤七，检测拉矫机是否处于浇铸模式还是送引锭模式，若为浇铸模式，进入步骤八，若为送引锭模式进入步骤九； 步骤八，处于浇铸模式下，开浇信号到来后，拉矫机启动开始浇铸，在拉钢过程中，不断将先行的引锭尾、在后的引锭头所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点、引锭头模拟限位点的位置进行比较；当先行的引锭尾到达某一拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊压下；当在后的引锭头引导钢坯到达某一拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊压力由高压转为低压，依次类推，直到引锭杆拉出拉矫机，所有拉矫辊压力均转为低压，至拉钢结束，系统停止； 步骤九，处于送引锭模式下，收到退引锭信号，拉矫机启动退引锭过程，在退引锭过程中，不断将先行的引锭尾、在后的引锭头所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点、引锭头模拟限位点的位置进行比较；当先行的引锭尾到达某一拉矫机拉矫辊的引锭尾模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊压下；当在后的引锭头到达某一拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位点时，则该拉矫机的拉矫辊抬起，依次类推，直到引锭杆退到最后一架拉矫辊自动抬起时，退引锭过程结束，系统停止。
全文摘要
一种无需编码器参与的连铸挠性引锭杆控制方法，包括以下步骤确定引锭头模拟限位点、引锭尾模拟限位点；在送、退引锭过程中，不断将当前引锭头、引锭尾所在位置与各拉矫机拉矫辊的引锭头模拟限位位置、引锭尾模拟限位位置进行比较；以便控制各拉矫辊的抬起或压下，以完成送、退引锭的过程和浇铸过程。本发明的控制方法无需使用编码器，从而解决因编码器出现故障而导致正常生产受到影响的技术问题。
文档编号B22D11/18GK102825235SQ201210361818
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者杨绪, 薛辉, 王宏林, 郭进涛, 张文学 申请人:石家庄华海冶金科技有限公司