专利名称：用于物料跟踪系统的故障诊断和容错控制方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明属于故障诊断和容错技术领域，特别涉及提供一种用于辊底式热处理炉物料跟踪系统的故障诊断和容错控制方法及系统。
背景技术：
辊底式热处理炉炉子长度较大，生产效率高，具有处理的钢材质量好、机械化、自动化程度高等特点，因此被广泛地应用于冶金及机械行业生产中。物料跟 踪系统是辊底式热处理炉正常运行的基础，它为辊底式热处理炉控制系统中的其他子系统(温度曲线控制系统、二级模型控制系统)提供基本的物料跟踪位置信息，在实际生产过程中位置跟踪计算非常重要，其精度及稳定性直接影响到设备的生产效率、产品质量及设备安全。辊底式热处理炉多采用一个辊道一个变频器的单对单控制方式，钢板的装料、出料以及钢板在炉内的传送通过变频器驱动电机完成，每个辊道电机轴安装有脉冲编码器用以反馈辊道实际速度，沿炉长方向设有数个激光光栅光电设备，用来对炉内的钢板位置进行校正，由于钢板的长度、钢种不同，这就要求不同的钢板在炉内要以不同速度运行，因为炉子在正常生产时是密封的，而且没有针对每块钢实时的检测设备，炉内钢板情况只能根据物料跟踪系统计算来判定，一旦物料跟踪信息与钢板实际位置不一致，就会导致炉内钢板控制混乱，只能切换到手动控制，效率大大下降，而且由于速度差，辊道旋转会划伤钢板下表面，并且对辊道表面也会有磨损，如果故障发现不及时，长时间延误，严重的还可能会出现撞钢事故，钢板之间的碰撞可能会使钢板塌头，极端情况下会导致钢板斜插进辊缝中的重大事故。目前辊底式热处理炉正常自动运行的前提是PLC设备、所有传感器、执行机构无故障的基础上实现的，PLC控制的可靠性可以达到较高水平，随之而来的问题是执行器和传感器可靠性的不足。实际上，传感器和执行器的故障已成为导致控制系统失效的主要原因，据统计，80%控制系统失效，起因于传感器和执行器故障。辊底式热处理炉物料跟踪系统中重要的传感器及执行机构是光栅和变频传动装置，没有考虑光栅设备误信号及故障、变频传动装置信息、设备老化或性能退化等设备情况对物料跟踪系统的影响，会导致本来不必要的炉内钢板控制混乱，并且混乱后没有一个自动恢复机制，只能人工手动操作干预调整，尤其是投产多年的系统，效率及稳定性很难长时间得到保证。如何及时发现系统中的故障并加以定位及处理，当系统出现故障时仍然能安全可靠地工作且维持一定的性能，使系统维持一定程度上的可靠性，是客观生产过程中的实际问题。
发明内容
本文的目的是提供一种用于辊底式热处理炉物料跟踪系统的故障诊断与容错控制方法及系统，主要是判断光栅设备是否有故障发生，并在故障发生的同时进行容错，解决由于光栅设备故障引起的不必要的物料跟踪信息混乱问题以及物料跟踪信息混乱后，只能人工调整，无后续的自动补偿恢复机制的问题。本文的技术方案为一种用于物料跟踪系统的故障诊断和容错控制方法，其特征在于包括以下步骤
1)对所需参数进行设置；
2)对采集的光栅实时信号进行质量分析；其中光栅实时信号从物料跟踪系统获得；
3)若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号；若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期时，自动打开校正开关；
4)校正开关打开，正常校正并延迟一段时间，延迟时间内若光栅信号一直存在，则根据光栅质量分析结果确定延迟时间；
5)计算钢板实际位置，用钢板实际位置直接对物料跟踪的位置进行补偿；
其中光栅质量分析结果可通过以下公式进行计算
权利要求
1.一种用于物料跟踪系统的故障诊断和容错控制方法，其特征在于包括以下步骤 1)对所需參数进行设置； 2)对采集的光栅实时信号进行质量分析；其中光栅实时信号从物料跟踪系统获得； 3)若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号；若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期吋，自动打开校正开关； 4)校正开关打开，正常校正并延迟一段时间，延迟时间内若光栅信号一直存在，则根据光栅质量分析结果确定延迟时间； 5)计算钢板实际位置，用钢板实际位置直接对物料跟踪的位置进行补偿。
2.根据权利要求I所述的用干物料跟踪系统的故障诊断和容错控制方法，其特征在干还包括步骤4)，根据需要优化需设置的系统參数，并根据需要对物料跟踪的位置进行人工直接调整。
3.根据权利要求I所述的用干物料跟踪系统的故障诊断和容错控制方法，其特征在于在步骤2)中，所述光栅质量分析结果Hg通过以下公式进行计算
4.根据权利要求3所述的用干物料跟踪系统的故障诊断和容错控制方法，其特征在于在步骤5)中，钢板实际位置通过以下公式进行计算
5.一种用于物料跟踪系统的故障诊断和容错控制系统，其特征在于包括參数设置模块，用于对系统所需參数进行设置； 光栅质量分析模块，用于对采集的光栅实时信号进行质量分析； 校正开关模块，用于控制光栅信号接收，若光栅质量分析结果小于设定值，关闭校正开关，隔离光栅误信号，若光栅质量分析结果大于或等于设定值并保持了几个光栅采样周期吋，自动打开校正开关； 延迟校正模块，用于当延迟时间内光栅信号一直存在时，根据光栅质量分析结果确定延迟时间； 补偿模块，用于计算钢板实际位置，将钢板实际位置对物料跟踪的位置进行直接补偿；如权利要求5所述的用干物料跟踪系统的故障诊断和容错控制系统，其特征在于所述系统还包括人机交互模块，用于显示故障诊断结果，根据专家意见优化需设置的系统參数，并根据需要对物料跟踪的位置进行人工直接调整 。
全文摘要
一种用于物料跟踪系统的故障诊断和容错控制方法及系统，该控制方法通过对采集的光栅实时信号进行质量分析，减少因光栅误信号导致的炉内物料跟踪混乱问题，实现炉内物料跟踪系统的故障诊断，对实际钢板位置直接补偿，实现物料跟踪系统的容错控制；故障诊断结果可以在人机界面上实时显示，紧急情况下可以越过所有环节直接对物料跟踪位置人工修改。本发明还对应提供了一种系统来实现该方法。本发明解决了由于光栅设备故障引起的不必要的物料跟踪信息混乱问题以及物料跟踪信息混乱后，只能人工调整无后续的自动补偿恢复机制的问题。
文档编号F27B9/40GK102679725SQ201210165939
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者卢家斌, 李传涛, 李四川, 李海东, 王胜勇, 祝威, 赵德力 申请人:中冶南方(武汉)自动化有限公司