本发明涉及一种用于差厚镀层带钢的锌层控制方法，属于热镀锌
技术领域：
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背景技术：
：在热镀锌机组生产过程控制中，锌层厚度控制是非常重要的一环，分为等厚镀层控制和差厚镀层控制。镀层控制的好坏直接影响产品的质量和生产成本，镀层太厚不仅浪费原材料锌锭，造成生产成本的浪费，而且会影响产品的焊接性能、镀层附着力、镀层抗粉化性能等。镀层太薄会降低产品的耐腐蚀性能，用户无法接受。目前国内大部分钢厂企业主要依靠操作工的经验采用人工设定气刀距离和气刀压力的方式进行控制，其操作滞后、质量波动大，且容易出现疏漏，从而出现大面积质量异议。一些实现镀层厚度自动化控制的企业一般也只适用于等厚镀层的控制，对于差厚镀层控制还是采用传统的人工操作方法。公开号为cn102912275.a的中国专利《一种热镀锌线镀层厚度自动控制系统》，公开了一种等厚镀层的控制方法，它在镀层厚度设定值或机组速度变化时采用最小二乘法描述镀层厚度cw与带钢速度v、气刀距离d、气刀压力p之间的非线性关系，主要采用前馈控制计算压力设定值。但由于前馈控制和预测控制不考虑镀层偏差矫正以及控制补偿，很难做到精准地控制。另外，该专利没有涉及气刀压力实时优化的方法，且该专利不能适用于差厚镀层的自动控制。公开号为cn106637026.a的中国专利《一种镀锌过程气刀压力实时优化控制方法及系统》也是只能适应等厚镀层的控制模式，它采用神经网络实时进行镀层预测，并利用前后时刻镀层的预测值与实测值之差值作为模型的调节依据。综上所述，现有镀层厚度控制方法均未涉及差厚镀层产品的自动控制方法，其控制手段要么采用神经网络预测法、要么采用最小二乘法描述等厚镀层产品的控制变量与目标值之间的关系，在机组生产的整个过程中对目标值控制情况具有较大的滞后性。技术实现要素：本发明要解决技术问题是：提供一种基于气刀压力的用于差厚镀层带钢的锌层自动实时控制方法。为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种用于差厚镀层带钢的锌层控制方法，包括以下步骤：步骤一、准备数据在生产稳态的情况下以一个控制周期为时间间隔收集现场高频数据，其中t时刻的现场高频数据包括带钢上表面的气刀压力p1(t)、带钢上表面的气刀压力p2(t)、带钢上表面的气刀距离d1（t）、带钢下表面的气刀距离d2（t）、机组速度v（t）、带钢上表面镀层厚度目标值zt（t）、带钢下表面镀层厚度目标值zb（t）、带钢上表面镀层厚度实测值zta（t）和带钢下表面镀层厚度实测值zba（t）；步骤二、判定控制方式在带钢的焊缝过锌锅时，利用最近两个控制周期t和t-1的现场高频数据根据以下公式判断带钢焊缝前后的镀层规格是否发生过渡：y(t)=(zt(t)-zt(t-1))+(zb(t)-zb(t-1))；若y(t)=0，则说明发生过渡，置标识same_zn=0，否则说明未发生过渡，置标识same_zn=1；接着根据以下公式判定带钢上、下表面目标镀层是等厚还是差厚，f(t)=zt(t)-zb(t)；如果f(t)=0，则说明带钢上、下表面目标镀层等厚，执行等厚锌层控制；如果f(t)≠0，说明带钢上、下表面目标镀层差厚，若此时same_zn=0，执行步骤三预计算差厚控制模式下的压力，若此时same_zn=1，执行步骤四微调控制气刀压力；步骤三、预计算差厚控制模式下的压力根据以下公式预计算镀层规格发生过渡后带钢上表面的压力设定值pt，zt(t)+za=ea0*pta1*v(t)a2*d1(t)a3式中，za为带钢上表面镀层厚度的增益量，ea0为预设的环境影响因子系数，a1为预设的压力适应系数，a2为预设的速度适应系数，a3为预设的单面距离适应系数；根据以下公式预计算镀层规格发生过渡后带钢下表面的压力设定值pb，zb(t)+zb=ea0*pba1*v(t)a2*d2(t)a3式中，zb为带钢下表面镀层厚度的增益量，ea0为预设的环境影响因子系数，a1为预设的压力适应系数，a2为预设的速度适应系数，a3为预设的单面距离适应系数；以带钢上表面的压力设定值pt作为调整后的带钢上表面的气刀压力p1(t+1)，以带钢下表面的压力设定值pb作为调整后的带钢下表面的气刀压力p2(t+1)，然后执行步骤五；步骤四、微调带钢上、下表面的气刀压力根据以下公式对带钢上表面的气刀压力进行微调：p1(t+1)=p1(t)+a1*（zta（t）-zt（t））+b式中，a1为预设的压力调整系数，b为预设的调节量；根据以下公式对带钢下表面的气刀压力进行微调：p2(t+1)=p2(t)+a2*（zba(t)-zb（t））+b式中，a2为预设的压力调整系数，b为预设的调节量；步骤五、以调整后的带钢上、下表面的气刀压力进行镀层厚度控制，然后返回执行步骤一。本发明采用上下表面压力预计算功能和压力微调节功能进行分别控制，确保镀层控制在各自目标范围内，可以解决差厚镀层产品的自动化控制，保证生产的稳定运行，减少人工干预率，从而降低锌原料的消耗，减少生产成本，提高产品表面质量。本发明可以快速进行不同规格产品的控制，以较大的调节幅度对气刀压力进行调整，而对同一规格产品波动较小，本发明只需要微调即可，可以保持生产平稳顺行。因此，本发明在机组生产的整个过程中对目标值控制情况具有较大的实时性，生产的产品质量波动小，不容易出现疏漏或大面积质量异议。具体实施方式实施例本实施例以某连续热镀锌生产线为例，采用德国foen气刀，产品定位家电板，镀层厚度范围40-140g/m2，差厚镀层70/50g/m2，带钢速度为135m/min。为了进行控制计算，首先需要制定算法公式的系数。以70/50g/m2规格产品为例，差厚镀层的压力预计算系数可以通过经验获得，当然也可以在大量收集稳态下的控制数据后，进行单面数据回归计算获取的，这样可以有效解决差厚镀层产品的精确控制。以下表1为50g/m2和70g/m2产品在不同工况下回归的a0，a1，a2，a3系数。表1镀层厚度范围速度单面气刀距离a0a1a2a340~7560.0010.000.71-0.640.790.7740~7580.0010.001.42-0.480.630.5840~75100.0010.001.45-0.630.710.5940~75120.0010.000.21-0.470.730.8540~75140.0010.000.21-0.470.730.8540~7560.0012.000.71-0.640.790.7740~7580.0012.001.42-0.480.630.5840~75100.0012.001.45-0.630.710.5940~75120.0012.000.21-0.470.730.8540~75140.0012.000.21-0.470.730.8540~7560.0014.000.71-0.640.790.7740~7580.0014.001.42-0.480.630.5840~75100.0014.001.45-0.630.710.5940~75120.0014.000.21-0.470.730.8540~75140.0014.000.21-0.470.730.8540~7560.0016.000.71-0.640.790.7740~7580.0016.001.42-0.480.630.5840~75100.0016.001.45-0.630.710.5940~75120.0016.000.21-0.470.730.8540~75140.0016.000.21-0.470.730.8540~7560.0018.000.71-0.640.790.7740~7580.0018.001.42-0.480.630.5840~75100.0018.001.45-0.630.710.5940~75120.0018.000.21-0.470.730.8540~7560.008.000.21-0.721.020.6640~75140.0018.000.21-0.470.730.8540~7560.0020.000.71-0.640.790.7740~7580.0020.001.42-0.480.630.5840~75100.0020.001.45-0.630.710.5940~75120.0020.000.21-0.470.730.8540~75140.0020.000.21-0.470.730.85需要说明的是，表1中的数据并不是固定不变的，可根据带钢的要求以及生产工艺进行重新调整，此为现有技术，不再赘述。本实施例的用于差厚镀层带钢的锌层控制方法，包括以下步骤：步骤一、准备数据在生产稳态的情况下以一个控制周期为时间间隔收集现场高频数据，其中t时刻的现场高频数据包括带钢上表面的气刀压力p1(t)、带钢上表面的气刀压力p2(t)、带钢上表面的气刀距离d1（t）、带钢下表面的气刀距离d2（t）、机组速度v（t）、带钢上表面镀层厚度目标值zt（t）、带钢下表面镀层厚度目标值zb（t）、带钢上表面镀层厚度实测值zta（t）和带钢下表面镀层厚度实测值zba（t）。某t时刻为例，其高频数据为：带钢上表面的气刀压力p1(t)=393.2，带钢下表面的气刀压力p2(t)=393.6，带钢上表面的气刀距离d1（t）=8.5，带钢下表面的气刀距离d2（t）=8.5，机组速度v（t）=115，带钢上表面镀层厚度目标值zt（t）=42，带钢下表面镀层厚度目标值zb（t）=42，带钢上表面镀层厚度实测值zta（t）=42.7，带钢下表面镀层厚度实测值zba（t）=42.5，作为下一步计算的依据。步骤二、判定控制方式在带钢的焊缝过锌锅时，利用最近两个控制周期t和t-1的现场高频数据根据以下公式判断带钢焊缝前后的镀层规格是否发生过渡：y(t)=(zt(t)-zt(t-1))+(zb(t)-zb(t-1))；若y(t)=0，则说明发生过渡，置标识same_zn=0，否则说明未发生过渡，置标识same_zn=1。接着根据以下公式判定带钢上、下表面目标镀层是等厚还是差厚，f(t)=zt(t)-zb(t)；如果f(t)=0，则说明带钢上、下表面目标镀层等厚，执行等厚锌层控制，等厚锌层控制为现有技术，可参考相关技术文献，不再赘述；如果f(t)≠0，说明带钢上、下表面目标镀层差厚，若此时same_zn=0，执行步骤三预计算差厚控制模式下的压力，若此时same_zn=1，执行步骤四微调控制气刀压力。本例中最近两个时刻（t，t-1）的目标镀层厚度为（70/50，42/42），因此y(t)的结果并不等于0，说明前后镀层规格发生过渡，则置标识same_zn=0。接着利用公式f(t)=zt(t)-zb(t)进行计算，判断钢卷上下表面目标镀层是等厚还是差厚，结果f(t)≠0，即为差厚镀层；这时f(t)≠0且same_zn=0从而执行步骤三，开始差厚控制预计算，这样就可以快速进行不同规格产品的控制；如果same_zn=1，f(t)≠0，则进入步骤4开始微调计算控制，这样考虑，主要是同一规格产品波动较小，只需要微调即可，可以保持生产平稳顺行。经过一段时间的生产后，控制进入稳定状态，再次检查发现same_zn=1，且f(t)≠0时，则启动微调计算功能，执行步骤四。步骤三、预计算差厚控制模式下的压力根据以下公式预计算镀层规格发生过渡后带钢上表面的压力设定值pt，zt(t)+za=ea0*pta1*v(t)a2*d1(t)a3式中，za为带钢上表面镀层厚度的增益量，ea0为预设的环境影响因子系数，a1为预设的压力适应系数，a2为预设的速度适应系数，a3为预设的单面距离适应系数；根据以下公式预计算镀层规格发生过渡后带钢下表面的压力设定值pb，zb(t)+zb=ea0*pba1*v(t)a2*d2(t)a3式中，zb为带钢下表面镀层厚度的增益量，ea0为预设的环境影响因子系数，a1为预设的压力适应系数，a2为预设的速度适应系数，a3为预设的单面距离适应系数。本例中f(t)≠0且same_zn=0，从而启动差厚控制预计算功能，能够以较大的调节幅度进行控制调整，其主要依托具有非线性、强耦合特性的热镀锌锌层厚度控制计算公式在计算目标镀层为70（上表面）的压力时，根据当前速度v=115，距离d为11（工艺经验值），查表1得a0=0.21，a1=-0.47，a2=0.73，a3=0.85，则70面的压力计算值为：70=e0.21*pt-0.47*1150.73*110.85，经过计算得到70面的压力值为pt=251.6；同理计算目标镀层为50（下表面）的压力时，根据当前速度v=115，距离d为9（工艺经验值），查表1得a0=0.21，a1=-0.47，a2=0.73，a3=0.85，则50面的压力计算值为：50=e0.21*pb-0.47*1150.73*90.85，经过计算得到下表面的气刀压力为pb=313。以带钢上表面的压力设定值pt作为调整后的带钢上表面的气刀压力p1(t+1)，以带钢下表面的压力设定值pb作为调整后的带钢下表面的气刀压力p2(t+1)，然后执行步骤五；。步骤四、微调带钢上、下表面的气刀压力根据以下公式对带钢上表面的气刀压力进行微调：p1(t+1)=p1(t)+a1*（zta（t）-zt（t））+b式中，a1为预设的压力调整系数，b为预设的调节量；根据以下公式对带钢下表面的气刀压力进行微调：p2(t+1)=p2(t)+a2*（zba（t）-zb（t））+b式中，a2为预设的压力调整系数，b为预设的调节量；此时收集现场高频数据如下：t时刻带钢上表面的气刀压力p1(t)=296.1，带钢下表面的气刀压力p2(t)=389.8，带钢上表面的气刀距离d1（t）=11，气刀下表面距离d2（t）=9，机组速度v（t）=115，带钢上表面镀层厚度目标值zt（t）=70，带钢下表面镀层厚度目标值zb（t）=50，带钢上表面镀层厚度实测值zta（t）=69.9，带钢下表面镀层厚度实测值zba（t）=50.4。这时，上表面实测镀层出现目标值的负偏差，则必须调整。实际值与目标值的偏差量delt_z=zta（t）-zt（t）=-0.1，为了便于计算和查询现有的表格，取delt_z=-1。根据镀层偏差换算需要调节的压力delt_p=p2(t+1)-p2(t)，需要查询经验系数表，如下表2所示：表2dvdelt_zdelt_p11.0060.0010.00500.0011.0060.0020.00400.0011.0060.0030.00300.0011.0060.0040.00290.0011.0060.0050.00285.0011.0060.0060.00280.0011.0060.0070.00275.0011.0060.0080.00270.0011.0060.0090.00265.0011.0060.00100.00260.0011.0060.00110.00255.0011.0060.00120.00250.0011.0060.00130.00245.0011.0060.00140.00240.0011.0060.00150.00235.0011.0075.0010.00500.0011.0075.0020.00400.0011.0075.0030.00300.0011.0075.0040.00290.0011.0075.0050.00285.0011.0075.0060.00280.0011.0075.0070.00275.0011.0075.0080.00270.0011.0075.0090.00265.0011.0075.00100.00260.0011.0075.00110.00255.0011.0075.00120.00250.0011.0075.00130.00245.0011.0075.00140.00240.0011.0075.00150.00235.0011.0090.0010.00500.0011.0090.0020.00400.0011.0090.0030.00300.0011.0090.0040.00290.0011.0090.0050.00285.0011.0090.0060.00280.00注：为便于计算和显示，表2中的delt_z的数值是实际值的10倍，delt_p数值是实际值的1000倍。由于delt_z=-1，镀层偏移量出现负偏差，负偏差会导致质量不合格，因此工艺要求不允许出现负偏差，此时压力必调，但镀层的偏差量绝对值为1，在表2中小于最小偏差量了，则按照最小偏差量进行调剂，因此取delt_z=-10，按绝对值进行查表得到delt_p=500。因为表中值是在经验值基础上乘以1000所得，故实际的delt_p=0.5，因为偏差量为负值，则最终压力设定值p1(t+1)=296.1-0.5=295.6。而下表面镀层偏差delt_z=zba（t）-zb（t）=51.4-50=0.4，乘以10倍4，经过与表2中的相对应值比较，发现偏差量在允许的公差内（4<10），故带钢下表面的气刀压力保持不变，即p2(t+1)=389.8。经过以上计算，最终下发的压力值为：p1(t+1)=295.6，p2(t+1)=389.8。步骤五、以调整后的带钢上、下表面的气刀压力进行镀层厚度控制，然后返回执行步骤一。至此，一个差厚镀层的完整计算过程基本结束，其他差厚镀层的计算方法与此规格计算过程一致，不再赘述。本实施例还可以作进一步改进，即步骤二中，当same_zn=1时，如果v（t）与v(t-1)的差值超过规定阈值，则执行步骤三，即本实施例中v（t）≠115且速度偏差超过规定的阈值5时，则认为需要以较大的调节幅度进行控制调整，因此再一次启动步骤三的差厚控制预计算功能，而不再是微调带钢上、下表面的气刀压力。本发明不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改-等同替换-改进等形成的技术方案，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12