CN112528225A - 一种热轧带钢轧机侧导板精度评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，属于热轧带钢轧制侧导板精度控制技术领域。该方法从侧导板开口度偏差、侧导板标定偏差、位置传感器偏差、两侧同步偏差等方面进行综合评价，首先实时采集轧机侧导板设定和实测数据，然后根据触发事件启动模块计算，对侧导板位置准确性进行精度评价，对侧导板两侧动作同步性进行精度评价，再计算侧导板设定值和实际值的偏差，计算侧导板两侧位置传感器的偏差，计算侧导板开口度实测偏差，最终对轧机侧导板运行精度进行在线综合评价。本发明通过建立热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，实时判断侧导板运行的精度和效果，为生产现场及时排除设备和生产故障提供帮助。
Description
技术领域
本发明涉及热轧带钢轧制侧导板精度控制技术领域，特别是指一种热轧带钢轧机侧导板精度评价方法。
背景技术
热轧带钢生产线侧导板位于机架前，将带钢导入机架进行轧制，精确控制侧导板可以对带钢进行对中并防止带钢跑偏，保证带钢正常轧制和轧制精度。侧导板开口度控制属于自动位置控制，需要在给定的时间内和允许的精度范围内将侧导板的位置自动调整到所规定的目标上。
热轧带钢侧导板控制技术的研究成果如下：专利(CN107413859A，一种提高精轧侧导板开口度控制精度的方法和装置)提出了通过侧导板的动作控制，减小了侧导板磨损对侧导板开口度精度的影响，保证各机架侧导板对中于一条直线上，提高了带钢穿带稳定性。专利(CN109047343A，一种动态对中侧导板的方法及控制装置)提出了一种动态对中侧导板的方法，分别在板坯在入口侧导板入口处、板坯咬入轧机时、板坯抛钢后输入三次预设偏移量，第二次预设偏移量小于第一预设偏移量，第三预设偏移量大于第二预设偏移量。专利(CN108655190A，一种侧导板的控制方法及***)提出了一种侧导板的控制方法及***，使侧导板动作打开或者闭合最终都朝同一方向动作，可部分消除机械侧导板磨损产生的连接间隙对侧导板开口度精度的干扰。
上述文献从热轧带侧导板的工艺设计、机械设备、控制***等方面进行了全方位的介绍，提高了侧导板的控制精度。但是上述所有文献都没有涉及侧导板控制精度的在线定量评价，以及侧导板控制的实时预警，本专利提出一种热轧带钢侧导板精度的在线综合评价体系，实时判断侧导板控制的精度和效果，为生产现场及时排除侧导板控制故障，及时改善侧导板工作状态提供帮助。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，将侧导板精度评价内容分解成易量化、易采集数据的若干项具体指标，这些指标在四级评分体系下与对应阈值比较后产生评分结果，然后将各评分相加得到侧导板精度综合评分。
该方法首先实时采集轧机侧导板设定和实测数据，然后根据触发事件启动模块计算，对侧导板位置准确性进行精度评价，对侧导板两侧动作同步性进行精度评价，再计算侧导板设定值和实际值的偏差，计算侧导板两侧位置传感器的偏差，计算侧导板开口度实测偏差，最终对轧机侧导板运行精度进行在线综合评价。
具体包括步骤如下：
(1)实时采集轧机侧导板设定和实测数据；
(2)根据触发事件启动模块计算；
(3)对侧导板位置准确性进行精度评价；
(4)对侧导板两侧动作同步性进行精度评价；
(5)计算侧导板设定值和实际值的偏差；
(6)计算侧导板两侧位置传感器的偏差；
(7)计算侧导板开口度实测偏差；
(8)对轧机侧导板运行精度进行在线综合评价。
其中，步骤(1)中侧导板设定和实测数据包括机架咬钢/抛钢信号、侧导板L2设定值、L1给定曲线、侧导板开口度实测曲线、侧导板油缸伸出量反馈曲线、侧导板两侧位置传感器反馈曲线。
步骤(2)中根据触发事件启动侧导板的指标计算，触发时序包括各机架抛钢事件、侧导板动作测试完成。
步骤(3)中侧导板位置准确性的精度评价采用如下算法：
首先确定侧导板动作的起止时区[t1,t′1]，在此时间序列内分别计算侧导板油缸伸出量的设定信号和反馈信号的中位数μ、μ′：
其中，y1(m)、y1′(m′)表示侧导板油缸伸出量设定信号和反馈信号信号，两个序列中位数的差值Δμ即为侧导板位置准确性的计算结果；N表示信号样本总数，m、m′分别表示两个序列中间值的序号；
实时对侧导板位置准确性计算结果Δμ与正常范围[thd1,thd′1]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
步骤(4)中侧导板两侧动作同步性精度评价采用如下算法：
首先确定侧导板动作的起止时区[t2,t′2]，在此时间序列内分别计算侧导板两侧位置传感器反馈信号的一阶差分Δy2(n)、Δy′2(n)：
Δy2(n)＝y2(n+1)-y2(n)
Δy′2(n)＝y′2(n+1)-y′2(n)
其中，y2(n)与y2(n+1)分别表示侧导板操作侧位置传感器反馈信号前后两个样本值；y′2(n)、y′2(n+1)分别表示侧导板传动侧位置传感器反馈信号前后两个样本值；分别找到两侧位置传感器反馈信号一阶差分最大值对应的信号点(x2,max,y2,max)、(x′2,max,y′2,max)，两个信号点的时间差值Δtmax即为侧导板两侧动作同步性精度计算结果；
Δtmax＝|x2,max-x′2,max|×h
其中，h表示取样时频；
实时对侧导板两侧动作同步性精度计算结果与正常范围[thd2,thd′2]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
步骤(5)中侧导板设定值和实际值的偏差采用如下算法：
首先确定此指标的起止时区[t3,t′3]，在此时间序列内计算侧导板反馈信号最先达到稳态的信号点(x3(m),y3(m))，此处达到稳态的时刻定义为反馈信号进入允许的误差带(设定值附近±5％作为误差带)并不再超出该误差带的最小时间；
分别计算设定信号和反馈信号达到稳态后N个样本点的均值
其差值Δy3即为侧导板设定值和实际值的偏差计算结果：
实时对侧导板设定值和实际值的偏差计算结果与正常范围[thd3,thd′3]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
步骤(6)中计算侧导板两侧位置传感器的偏差采用如下算法：
首先确定此指标的起止时区[t4,t′4]，在此时间序列内分别计算侧导板两侧位置传感器最先达到稳态的信号点(x4,y4)、(x′4,y′4)，此处达到稳态的时刻定义为两侧反馈信号进入允许的误差带并不再超出该误差带的最小时间，其中误差带为设定值附近±5％；
分别计算操作侧信号和传动侧信号达到稳态后N个样本点的均值
其差值Δy4即为侧导板两侧位置传感器的偏差计算结果：
实时对侧导板两侧位置传感器的偏差计算结果与正常范围[thd4,thd′4]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
步骤(7)中计算侧导板开口度实测偏差采用如下算法：
首先确定此指标的起止时区[t5,t′5]，在此时间序列内分别计算侧导板开口度最先达到稳态的信号点(x5,y5)，此处达到稳态的时刻定义为反馈信号进入允许的误差带(设定值附近±5％作为误差带)并不再超出该误差带的最小时间；计算侧导板开口度反馈信号达到稳态后N个样本点的均值
此均值与标定给定值y′5的偏差
即为侧导板开口度实测偏差计算结果：
实时对侧导板开口度实测偏差计算结果与正常范围[thd5,thd′5]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
步骤(8)中对轧机侧导板运行精度进行综合评价采用如下算法：
评价体系中各指标评分分为若干级别，一般为四级，在四级评分体系下，各指标得分分配公式如下:
其中，sk表示侧导板第k个指标的得分，Thdk1～Thdk3表示侧导板第k个指标的各级阈值，w1～w4表示指标计算结果indexk在不同范围内的得分；
此模块各指标的总得分sSG公式如下：
sSG＝∑sk
实时对侧导板精度综合评分与正常范围[thd6,thd6′]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过建立热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，实时判断侧导板运行的精度和效果，为生产现场及时排除设备和生产故障提供帮助。
附图说明
图1为本发明方法的流程图；
图2为本发明实施例中已轧50卷钢F2机架前侧导板各指标计算结果图；
图3为本发明实施例中已轧50卷钢F2机架前侧导板各指标评分情况图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本发明提供一种热轧带钢轧机侧导板精度评价方法。
如图1所示，本方法首先实时采集轧机侧导板设定和实测数据，然后根据触发事件启动模块计算，对侧导板位置准确性进行精度评价，对侧导板两侧动作同步性进行精度评价，再计算侧导板设定值和实际值的偏差，计算侧导板两侧位置传感器的偏差，计算侧导板开口度实测偏差，最终对轧机侧导板运行精度进行在线综合评价。
S1：侧导板评分前首先需要准备数据，包括数据采集、数据整理、信号滤波，钢卷数据切割等。采集信号包括侧导板设定和实测数据包括各机架咬钢/抛钢信号、侧导板开口度L2设定值、开口度L1给定曲线、侧导板开口度实测曲线、侧导板油缸伸出量反馈曲线、侧导板两侧位置传感器反馈曲线等。
S2：根据触发事件启动模块计算，触发时序包括各机架抛钢事件(标志位下降沿)、模拟轧制或检修时侧导板动作测试完成等。
S3：侧导板位置准确性的精度评价采用如下算法：
首先确定侧导板动作的起止时区[t1,t1′]，在此时间序列内分别计算侧导板油缸伸出量的设定信号和反馈信号的中位数：
上式中，y1(m)、y1′(m')分别表示设定信号和反馈信号，μ、μ′分别表示设定信号和反馈信号的中位数。两个序列中位数的差值Δμ即为侧导板位置准确性的计算结果，N表示信号样本总数，m、m′分别表示设定信号和反馈信号序列中间值的序号。
实时对侧导板位置准确性计算结果Δμ与正常范围[thd1,thd′1]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
S4：侧导板两侧动作同步性精度评价采用如下算法：
首先确定侧导板动作的起止时区[t2,t′2]，在此时间序列内分别计算侧导板两侧位置传感器反馈信号的一阶差分Δy2(n)、Δy′2(n)：
Δy2(n)＝y2(n+1)-y2(n)
Δy′2(n)＝y′2(n+1)-y′2(n)
其中，y2(n)与y2(n+1)分别表示侧导板操作侧位置传感器反馈信号前后两个样本值；y′2(n)与y′2(n+1)分别表示侧导板传动侧位置传感器反馈信号前后两个样本值；
分别找到两侧位置传感器反馈信号一阶差分最大值对应的信号点(x2,max,y2,max)、(x′2,max,y′2,max)，两个信号点的时间差值Δtmax即为侧导板两侧动作同步性精度计算结果。
Δtmax＝|x2,max-x′2,max|×h
上式中，h表示取样时频。
实时对侧导板两侧动作同步性精度计算结果与正常范围[thd2,thd2′]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
S5：侧导板设定值和实际值的偏差采用如下算法：
首先确定此指标的起止时区[t3,t′3]，在此时间序列内计算侧导板反馈信号最先达到稳态的信号点(x′3(m),y′3(m))，此处达到稳态的时刻定义为反馈信号进入允许的误差带(设定值附近±5％作为误差带)并不再超出该误差带的最小时间。
分别计算设定信号和反馈信号达到稳态后N个样本点的均值
其差值Δy3即为侧导板设定值和实际值的偏差计算结果。
实时对侧导板设定值和实际值的偏差计算结果与正常范围[thd3,thd′3]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
S6：计算侧导板两侧位置传感器的偏差采用如下算法：
首先确定此指标的起止时区[t4,t′4]，在此时间序列内分别计算侧导板两侧位置传感器最先达到稳态的信号点(x4(m),y4(m))、(x′4(m),y′4(m))，此处达到稳态的时刻定义为两侧反馈信号进入允许的误差带(设定值附近±5％作为误差带)并不再超出该误差带的最小时间。
分别计算操作侧信号和传动侧信号达到稳态后N个样本点的均值
其差值Δy4即为侧导板两侧位置传感器的偏差计算结果。
实时对侧导板两侧位置传感器的偏差计算结果与正常范围[thd4,thd′4]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
S7：计算侧导板开口度实测偏差采用如下算法：
首先确定此指标的起止时区[t5,t′5]，在此时间序列内分别计算侧导板开口度最先达到稳态的信号点(x5(m),y5(m))，此处达到稳态的时刻定义为反馈信号进入允许的误差带(设定值附近±5％作为误差带)并不再超出该误差带的最小时间。
计算侧导板开口度反馈信号达到稳态后N个样本点的均值
此均值与标定给定值y′5的偏差Δy5即为侧导板开口度实测偏差计算结果。
实时对侧导板开口度实测偏差计算结果与正常范围[thd5,thd′5]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
S8：对轧机侧导板运行精度进行综合评价采用如下算法：
评价体系中各指标评分分为分若干级别，一般为四级，在四级评分体系下，各指标得分分配公式如下:
上式中，sk表示侧导板第k个指标的得分，Thdk1～Thdk3表示侧导板第k个指标的各级阈值，w1～w4表示指标计算结果indexk在不同范围内的得分。此模块各指标的总得分sLP公式如下：
sSG＝∑sk
实时对侧导板精度综合评分与正常范围[thd6,thd6′]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
下面结合具体实施例予以说明。
实施例1
该方法应用在某1780mm热连轧生产线上，采用1+7的机型配置。精轧F1-F7侧导板开口度范围为750～1780mm。
本发明侧导板精度评价结果如表1所示：从表中可以快速地查询到各机架侧导板各指标计算结果、评分情况、所占权重、综合得分等；对于此案例，位置准确性、两侧位置传感器偏差、侧导板开口度实测偏差指标没有出现扣分情况，两侧动作同步性和设定与实际偏差有若干机架出现了扣分情况甚至得分为零的情况，方便现场人员定位、核查设备状态。
图2和图3分别表示已轧50卷钢F2机架前侧导板各指标计算结果和评分情况，可以清楚地展示此侧导板随轧制块数各指标计算结果与评分的趋势变化，方便现场人员查看侧导板运行状态的变化情况。
表1侧导板精度评价结果表
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：包括步骤如下：
(1)实时采集轧机侧导板设定和实测数据；
(2)根据触发事件启动模块计算；
(3)对侧导板位置准确性进行精度评价；
(4)对侧导板两侧动作同步性进行精度评价；
(5)计算侧导板设定值和实际值的偏差；
(6)计算侧导板两侧位置传感器的偏差；
(7)计算侧导板开口度实测偏差；
(8)对轧机侧导板运行精度进行在线综合评价。
2.根据权利要求1所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述步骤(1)中侧导板设定和实测数据包括机架咬钢/抛钢信号、侧导板L2设定值、L1给定曲线、侧导板开口度实测曲线、侧导板油缸伸出量反馈曲线、侧导板两侧位置传感器反馈曲线。
3.根据权利要求1所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述步骤(2)中触发事件包括各机架抛钢事件、侧导板动作测试完成。
4.根据权利要求1所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述步骤(3)中侧导板位置准确性的精度评价采用如下算法：
首先确定侧导板动作的起止时区[t1,t′1]，在此时间序列内计算侧导板油缸伸出量的设定信号和反馈信号的中位数μ、μ′：
其中，y1(m)和y′1(m')分别表示油缸伸出量的设定信号和反馈信号，两个序列中位数的差值Δμ即为侧导板位置准确性的计算结果；N表示信号样本总数，m、m′分别表示两个序列中间值的序号；
实时对侧导板位置准确性计算结果Δμ与正常范围[thd1,thd′1]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
5.根据权利要求1所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述步骤(4)中侧导板两侧动作同步性精度评价采用如下算法：
首先确定侧导板动作的起止时区[t2,t′2]，在此时间序列内计算侧导板两侧位置传感器反馈信号的一阶差分Δy2(n)、Δy′2(n)：
Δy2(n)＝y2(n+1)-y2(n)
Δy′2(n)＝y′2(n+1)-y′2(n)
其中，y2(n)与y2(n+1)分别表示侧导板操作侧位置传感器反馈信号前后两个样本值；y′2(n)、y′2(n+1)分别表示侧导板传动侧位置传感器反馈信号前后两个样本值；分别找到两侧位置传感器反馈信号一阶差分最大值对应的信号点(x2,max,y2,max)、(x′2,max,y′2,max)，两个信号点的时间差值Δtmax即为侧导板两侧动作同步性精度计算结果：
Δtmax＝|x2,max-x′2,max|×h
其中，h表示取样时频；
实时对侧导板两侧动作同步性精度计算结果与正常范围[thd2,thd′2]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
6.根据权利要求1所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述步骤(5)中侧导板设定值和实际值偏差的计算采用如下算法：
首先确定侧导板设定值和实际值偏差指标的起止时区[t3,t′3]，在此时间序列内计算侧导板反馈信号最先达到稳态的信号点(x3(m),y3(m))，此处达到稳态的时刻定义为反馈信号进入允许的误差带并不再超出该误差带的最小时间；
分别计算设定信号和反馈信号达到稳态后N个样本点的均值
其差值Δy3即为侧导板设定值和实际值的偏差计算结果：
实时对侧导板设定值和实际值的偏差计算结果与正常范围[thd3,thd′3]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
7.根据权利要求1所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述步骤(6)中计算侧导板两侧位置传感器的偏差采用如下算法：
首先确定侧导板两侧位置传感器的偏差指标的起止时区[t4,t′4]，在此时间序列内分别计算侧导板两侧位置传感器最先达到稳态的信号点(x4,y′4)，此处达到稳态的时刻定义为两侧反馈信号进入允许的误差带并不再超出该误差带的最小时间，其中误差带为设定值附近±5％；
分别计算操作侧信号和传动侧信号达到稳态后N个样本点的均值
其差值Δy4即为侧导板两侧位置传感器的偏差计算结果：
实时对侧导板两侧位置传感器的偏差计算结果与正常范围[thd4,thd′4]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
8.根据权利要求1所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述步骤(7)中计算侧导板开口度实测偏差采用如下算法：
首先确定侧导板开口度实测偏差指标的起止时区[t5,t′5]，在此时间序列内分别计算侧导板开口度最先达到稳态的信号点(x5(m),y5(m))，此处达到稳态的时刻定义为反馈信号进入允许的误差带并不再超出该误差带的最小时间；
计算侧导板开口度反馈信号达到稳态后N个样本点的均值
此均值与标定给定值y′5的偏差Δy5即为侧导板开口度实测偏差计算结果：
实时对侧导板开口度实测偏差计算结果与正常范围[thd5,thd′5]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
9.根据权利要求1所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述步骤(8)中对轧机侧导板运行精度进行综合评价采用如下算法：
评价体系中各指标评分分为四级，在四级评分体系下，各指标得分分配公式如下:
其中，sk表示侧导板第k个指标的得分，Thdk1～Thdk3表示侧导板第k个指标的各级阈值，w1～w4表示指标计算结果indexk在不同范围内的得分；
此模块各指标的总得分sSG公式如下：
sSG＝∑sk
实时对侧导板精度综合评分与正常范围[thd6,thd′6]比较并进行判定，当计算结果超出正常范围时及时在画面上报警，提醒现场人员核查、调整侧导板工作状态。
10.根据权利要求6或8所述的热轧带钢轧机侧导板精度评价方法，其特征在于：所述误差带为设定值附近±5％。
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