技术领域
[0001] 本说明书涉及轧钢技术领域，更具体地说，本申请涉及一种卷材自动分卷控制方法及相关设备。
相关背景技术
[0002] 冷轧镀锡机组属连续型生产线，来料卷在入口与上一卷带尾完成焊接进入产线，在出口飞剪处完成分切，产出成品卷。相关技术中，镀锡机组出口分卷二级自动化根据PES(Production Execution System，生产管理系统)发送的钢卷主数据完成分卷预计算，但是在一、二级系统协调完成自动分卷的计算中，由于缺少精确的物料跟踪计算方法二级自动化无法依据实时、准确的带钢剩余量进行分切策略的优化。镀锡操作工只能根据现有的物料跟踪数据，按照订单要求粗略的计算分卷长度，然后在HMI(Human‑Machine Interface，人机界面)操作界面手动键入分卷长度执行分卷。然而，手动分卷操作影响产线自动化水平，不仅工作效率低，人为操作容易出错，还不能实时的优化分卷策略，容易造成切废多，影响成材率，增加生产成本。
具体实施方式
[0039] 本申请实施例提出的卷材自动分卷控制方法通过自动化控制系统创建实时、准确的带钢跟踪计算方法，充分考虑影响分卷长度计算镀锡机组产线中的板材长度以及焊接位置信息给出最优的剪切策略，实现镀锡出口精准的自动分卷控制。
[0040] 本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0041] 1420镀锡机组自动控制系统由普瑞特开发设计，钢卷自动分卷功能由过程自动化(二级自动化)和PLC自动化(一级自动化)系统协调配合完成。首先，二级自动化根据PES下发的钢卷主数据和订单要求，按照分卷策略进行分卷预计算。而在实际应用中，缺陷切废、取样检测等操作均由现场带钢的实际运行情况来确定，不计取样、切废长度、卸尾卷长度导致分切子卷偏小，活套内带钢长度计算不精确、开卷机上尾卷长度不确定等因素也将造成二级自动分卷计算不准确，不能实现钢卷分切最优化，甚至导致自动优化分卷策略出现分卷逻辑混乱，自动分卷失败。
[0042] 目前，锡机组出口分卷二级自动化根据PES发送的钢卷主数据完成分卷预计算，但是在一、二级系统协调完成自动分卷的计算中，由于缺少精确的物料跟踪计算方法(尤其是对开卷机带钢甩尾剩余量、活套内带钢量的计算、取样、切废长度)，故二级自动化无法依据实时、准确的带钢剩余量进行分切策略的优化。镀锡操作工只能根据现有的物料跟踪数据，按照订单要求粗略的计算分卷长度，然后在HMI操作界面手动键入分卷长度执行分卷。然而，手动分卷操作影响产线自动化水平，不仅工作效率低，人为操作容易出错，还不能实时的优化分卷策略，容易造成切废多，影响成材率，增加生产成本。
[0043] 请参阅图1，为本申请实施例提供的一种卷材自动分卷控制方法流程示意图，具体可以包括：
[0044] S110、获取母卷剩余长度信息和焊缝位置信息，其中，上述母卷剩余长度信息包括开卷机芯轴上的剩余长度信息、开卷机与横切剪的距离信息、横切剪到焊机的距离信息和焊机到飞剪的带钢长度信息；
[0045] 示例性的，如图2所示为一种镀锡机组产线布置示意图，包括开卷机、入口横切剪、焊机、活套、出口飞剪和卷取机。母卷剩余长度信息包括括开卷机芯轴上的剩余长度信息、开卷机与横切剪的距离信息、横切剪到焊机的距离信息和焊机到飞剪的带钢长度信息。焊缝位置为多个钢带进行传输链接时需要通过焊接进行多个钢带的焊接以保证连续传送。但在进入卷曲机前需要对焊缝进行切除，避免成品卷料中间出现焊缝。
[0046] 通过图纸标定和实际测量对比，确定飞剪在产线中的实际物理位置。母卷剩余总长度Lremain为开卷机芯轴上带钢剩余长度L0、开卷机到横切剪的固定距离L1、横切剪到焊机的固定距离L2、焊机到飞剪的带钢长度L3之和。
[0047] Lremain＝L0+L1+L2+L3
[0048] S120、根据上述母卷剩余长度信息、分卷目标和分卷策略确定分卷计划信息；示例性的，从生产管理系统获取钢卷主数据，依据分卷目标和分卷策略进行分卷预计算，确定分卷计划信息即每卷需要多少长度的材料。
[0049] S130、根据上述焊缝位置信息和上述分卷计划信息控制出口飞剪进行剪断操作。
[0050] 示例性的，根据分卷计划信息以及当前是否有焊缝控制出口飞剪是否进行剪短操作。通过精确计算镀锡机组产线中的板材长度以及焊接位置信息，实现对卷材自动分卷控制。
[0051] 综上，本申请实施例提出的卷材自动分卷控制方法通过自动化控制系统创建实时、准确的带钢跟踪计算方法，充分考虑影响分卷长度计算镀锡机组产线中的板材长度以及焊接位置信息给出最优的剪切策略，实现镀锡出口精准的自动分卷控制。
[0052] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0053] 获取出口裁剪长度信息和卸尾卷长度信息，其中，上述出口裁剪长度包括出口切废长度和取样带钢长度；
[0054] 根据上述母卷剩余长度信息、上述出口裁剪长度信息和上述卸尾卷长度信息确定母卷剩余长度修正信息；
[0055] 根据上述母卷剩余长度修正信息、上述分卷目标和上述分卷策略确定分卷计划信息。
[0056] 示例性的，母卷剩余的长度还需要考虑出口切废长度和取样带钢长度、卸尾卷长度对母卷剩余长度进行修正，并根据卷目标和分卷策略进行分卷预计算。成品卷的两个分卷目标为：①按重量上限分切成品卷；②按平均重量分切成品卷。卷板材卸尾卷是指在卷板材生产过程中，将卷板材从卷筒上解卷下来的操作。卸尾卷通常是在卷板机或卷板生产线的尾部进行的。这个过程需要将卷板材逐渐解开，使其平铺在工作台上或输送带上，以便进行后续的加工或使用。取样带钢为进行理化相关试验裁剪的材料。
[0057] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0058] 根据上述开卷机芯轴上的剩余长度信息、上述开卷机与横切剪的距离信息、上述横切剪到焊机的距离信息和上述焊机到飞剪的带钢长度信息的和值确定上述母卷剩余长度信息。
[0059] 示例性的，卷剩余总长度Lremain为开卷机芯轴上带钢剩余长度L0、开卷机到横切剪的固定距离L1、横切剪到焊机的固定距离L2、焊机到飞剪的带钢长度L3之和：
[0060] Lremain＝L0+L1+L2+L3
[0061] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0062] 根据开卷机上的刚卷内径信息、钢卷外径信息和钢卷厚度信息确定上述开卷机芯轴上的剩余长度信息。
[0063] 示例性的，入口开卷机上的钢卷剩余长度是由钢卷内径信息、钢卷外径信息和钢卷厚度信息计算得出。
[0064] 具体可以通过下式计算：
[0065]
[0066] 其中，Din为钢卷内径信息、Dout为钢卷外径信息、Th为钢卷厚度信息。
[0067] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0068] 根据钢卷实际厚度信息和钢卷厚度上下限范围信息确定上述钢卷厚度信息。
[0069] 示例性的，开卷机上钢卷剩余长度计算时使用二级下发的母卷厚度Th，但在实际生产中该值与一级测得的原料厚度偏差较大。为了防止二级下发的母卷厚度值偏差大，导致分切卷重计算不准确的问题。开卷机上剩余带钢长度计算时，一级为母卷厚度值定义上下限(0.12‑0.55mm)。当下发母卷厚度在上下限范围内时，一级在计算中使用了二级下发的母卷厚度；当母卷厚度超出上限范围时，一级选择使用上限或下限的边界值参与计算。
[0070] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0071] 获取活套道次信息、顶辊直径信息、底辊直径信息、顶辊距离信息和活套小车运行高度信息；
[0072] 根据上述活套道次信息、上述顶辊直径信息、上述底辊直径信息、上述顶辊距离信息和活套小车运行高度信息确定上述焊机到飞剪的带钢长度信息。
[0073] 示例性的，焊机到飞剪的带钢长度为焊机到飞剪的物理距离加上活套内带钢套量。带钢套量为变化的，并且由于底辊和顶辊并非垂直分布，因此带钢的分布在垂直方向上存在角度，如图3所示，具体可以通过下式计算焊机到飞剪的带钢长度信息：
[0074]
[0075] 式中，N为活套道次信息(图3所示，N＝6)，d为顶辊和底辊直径信息，x为两顶辊距离信息(中心距离)，h为活套小车运行高度信息，活套小车运行高度信息通过活套小车编码器计数可得。
[0076] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0077] 根据目标材料的延伸率确定延伸修正系数；
[0078] 基于上述延伸修正系数对上述母卷剩余长度信息进行延伸修正。
[0079] 示例性的，物料在经过拉矫作用后带钢长度会有一定影响，虑带钢延伸率，修正剩余带钢长度值：(1+0.02)×Lact，计算得出钢卷的剩余重量，按分卷策略重新制定分卷方案。
[0080] 在一些实施方式中，可以通过一二级自动化系统协调完成自动分卷控制，如图4所示，为本申请提出的另一种卷材自动分卷控制方法原理性示意图，具体包括S210～S230：
[0081] S210、二级预分卷
[0082] 二级自动化系统从PES生产管理系统获取钢卷主数据，依据分卷目标和分卷策略进行分卷预计算。成品卷的两个分卷目标为：①按重量上限分切成品卷；②按平均重量分切成品卷。
[0083] S220、当产线无焊缝时，一、二级协作完成开卷机到飞剪的母卷剩余长度计算，二级重新执行分卷计算，二级下发分卷命令。
[0084] S2201、开卷机到飞剪的母卷剩余长度计算。
[0085] 通过图纸标定和实际测量对比，确定飞剪在产线中的实际物理位置，在二级中将飞剪物理位置作为参考点。母卷剩余总长度Lremain为开卷机芯轴上带钢剩余长度L0、开卷机到横切剪的固定距离L1、横切剪到焊机的固定距离L2、焊机到飞剪的带钢长度L3之和。
[0086] Lremain＝L0+L1+L2+L3 (1)
[0087] S2202、开卷机上剩余带钢长度计算，一级自动化为来料母卷厚度值定义上下限。
[0088] 入口开卷机上的钢卷剩余长度是由钢卷内径、外径和厚度计算得出。其中Din、Dout分别为钢卷内径和外径。
[0089] 开卷机上钢卷剩余长度计算时使用二级下发的母卷厚度Th，但在实际生产中该值与一级测得的原料厚度偏差较大。为了防止二级下发的母卷厚度值偏差大，导致分切卷重计算不准确的问题。开卷机上剩余带钢长度计算时，一级为母卷厚度值定义上下限(0.12‑0.55mm)。当下发母卷厚度在上下限范围内时，一级在计算中使用了二级下发的母卷厚度；
当母卷厚度超出上限范围时，一级选择使用上限或下限的边界值参与计算。
[0090] S2203、焊机到飞剪的带钢长度为焊机到飞剪的物理距离加上活套内带钢套量。带钢套量为变化的，并且由于底辊和顶辊并非垂直分布，因此带钢的分布在垂直方向上存在角度，如下图所示。
[0091]
[0092] N为活套道次，N＝6，d为顶辊和底辊直径，x为两顶辊中心距离，h为活套小车实际运行高度，通过活套小车编码器计数可得。
[0093] S2204、飞剪取样、切废张数全部使用一级设定，一级计算入口卸尾卷及出口切废、料取样的长度传给MTR，再将计算的剩余长度减去卸尾卷或切废料的长度发给二级。
[0094] Lact＝Lremain‑Lex‑cut‑Ltail (3)
[0095] Lremain母卷剩余总长度，Lact为母卷刨除切废、甩尾量后实际剩余带钢长度计算值，Lex‑cut为出口切废和取样带钢长度，Ltail为卸尾卷长度。
[0096] S2205、物料在经过拉矫作用后带钢长度会有一定影响，二级计算考虑带钢延伸率，修正剩余带钢长度值：(1+0.02)×Lact，二级计算得出钢卷的剩余重量，按分卷策略重新制定分卷方案。
[0097] S230、当产线有焊缝时，一级通过编码器计数和焊缝同步位进行焊缝跟踪，二级根据焊缝下发焊缝分切代码给一级。
[0098] 综上，二级自动化系统从PES生产管理系统获取钢卷主数据，依据分卷目标和分卷策略进行分卷预计算。同时，在自动化控制系统创建实时、准确的带钢跟踪计算方法，充分考虑影响分卷长度计算的延伸率、带钢厚度取值、取样和切废量、卸尾卷长度等因素。一级自动化实时将准确的母卷剩余长度反馈给二级系统，二级重新进行分卷计算，给出最优的剪切策略，实现镀锡出口精准的自动分卷控制
[0099] 请参阅图5，本申请实施例中卷材自动分卷控制装置的一个实施例，可以包括：
[0100] 获取单元21，用于获取母卷剩余长度信息和焊缝位置信息，其中，所述母卷剩余长度信息包括开卷机芯轴上的剩余长度信息、开卷机与横切剪的距离信息、横切剪到焊机的距离信息和焊机到飞剪的带钢长度信息；
[0101] 确定单元22，用于根据所述母卷剩余长度信息、分卷目标和分卷策略确定分卷计划信息；
[0102] 控制单元23，用于根据所述焊缝位置信息和所述分卷计划信息控制出口飞剪进行剪断操作。
[0103] 卷材自动分卷控制装置还可以运行下述方法：
[0104] 获取出口裁剪长度信息和卸尾卷长度信息，其中，上述出口裁剪长度包括出口切废长度和取样带钢长度；
[0105] 根据上述母卷剩余长度信息、上述出口裁剪长度信息和上述卸尾卷长度信息确定母卷剩余长度修正信息；
[0106] 根据上述母卷剩余长度修正信息、上述分卷目标和上述分卷策略确定分卷计划信息。
[0107] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0108] 根据上述开卷机芯轴上的剩余长度信息、上述开卷机与横切剪的距离信息、上述横切剪到焊机的距离信息和上述焊机到飞剪的带钢长度信息的和值确定上述母卷剩余长度信息。
[0109] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0110] 根据开卷机上的刚卷内径信息、钢卷外径信息和钢卷厚度信息确定上述开卷机芯轴上的剩余长度信息。
[0111] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0112] 根据钢卷实际厚度信息和钢卷厚度上下限范围信息确定上述钢卷厚度信息。
[0113] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0114] 获取活套道次信息、顶辊直径信息、底辊直径信息、顶辊距离信息和活套小车运行高度信息；
[0115] 根据上述活套道次信息、上述顶辊直径信息、上述底辊直径信息、上述顶辊距离信息和活套小车运行高度信息确定上述焊机到飞剪的带钢长度信息。
[0116] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0117] 根据目标材料的延伸率确定延伸修正系数；
[0118] 基于上述延伸修正系数对上述母卷剩余长度信息进行延伸修正。
[0119] 如图6所示，本申请实施例还提供一种电子设备300，包括存储器310、处理器320及存储在存储器310上并可在处理器上运行的计算机程序311，处理器320执行计算机程序311时实现上述卷材自动分卷控制的任一方法的步骤，具体包括：
[0120] 获取母卷剩余长度信息和焊缝位置信息，其中，上述母卷剩余长度信息包括开卷机芯轴上的剩余长度信息、开卷机与横切剪的距离信息、横切剪到焊机的距离信息和焊机到飞剪的带钢长度信息；
[0121] 根据上述母卷剩余长度信息、分卷目标和分卷策略确定分卷计划信息；
[0122] 根据上述焊缝位置信息和上述分卷计划信息控制出口飞剪进行剪断操作。
[0123] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0124] 获取出口裁剪长度信息和卸尾卷长度信息，其中，上述出口裁剪长度包括出口切废长度和取样带钢长度；
[0125] 根据上述母卷剩余长度信息、上述出口裁剪长度信息和上述卸尾卷长度信息确定母卷剩余长度修正信息；
[0126] 根据上述母卷剩余长度修正信息、上述分卷目标和上述分卷策略确定分卷计划信息。
[0127] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0128] 根据上述开卷机芯轴上的剩余长度信息、上述开卷机与横切剪的距离信息、上述横切剪到焊机的距离信息和上述焊机到飞剪的带钢长度信息的和值确定上述母卷剩余长度信息。
[0129] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0130] 根据开卷机上的刚卷内径信息、钢卷外径信息和钢卷厚度信息确定上述开卷机芯轴上的剩余长度信息。
[0131] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0132] 根据钢卷实际厚度信息和钢卷厚度上下限范围信息确定上述钢卷厚度信息。
[0133] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0134] 获取活套道次信息、顶辊直径信息、底辊直径信息、顶辊距离信息和活套小车运行高度信息；
[0135] 根据上述活套道次信息、上述顶辊直径信息、上述底辊直径信息、上述顶辊距离信息和活套小车运行高度信息确定上述焊机到飞剪的带钢长度信息。
[0136] 在一些实施方式中，上述方法还包括：
[0137] 根据目标材料的延伸率确定延伸修正系数；
[0138] 基于上述延伸修正系数对上述母卷剩余长度信息进行延伸修正。
[0139] 由于本实施例所介绍的电子设备为实施本申请实施例中一种卷材自动分卷控制装置所采用的设备，故而基于本申请实施例中所介绍的方法，本领域所属技术人员能够了解本实施例的电子设备的具体实施方式以及其各种变化形式，所以在此对于该电子设备如何实现本申请实施例中的方法不再详细介绍，只要本领域所属技术人员实施本申请实施例中的方法所采用的设备，都属于本申请所欲保护的范围。
[0140] 在具体实施过程中，该计算机程序311被处理器执行时可以实现图1对应的实施例中任一实施方式。
[0141] 需要说明的是，在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0142] 本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD‑ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0143] 本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式计算机或者其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0144] 这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0145] 这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0146] 本申请实施例还提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机软件指令，当计算机软件指令在处理设备上运行时，使得处理设备执行对应实施例中的卷材自动分卷控制的流程
[0147] 计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例的流程或功能。计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(digital subscriber line，DSL))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。计算机可读存储介质可以是计算机能够存储的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘(solid state disk，SSD))等。
[0148] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0149] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0150] 作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0151] 另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
[0152] 集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read‑Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0153] 以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
