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。

本发明提供一种托盘式热轧钢卷运输线的托盘跟踪装置及方法。

如图1所示，该装置安装于托盘运输设备，托盘运输设备包括托盘和运输辊道，托盘包括托卷架1和支撑架2，托卷架1固定在支撑架2上，钢卷3置于托卷架1上，运输辊道由若干长度相同的辊道组不间断地相互衔接组成，每个辊道组包含若干的辊子，由1台电机驱动组内辊子旋转，通过辊子的转动输送托盘，辊子由轮轴4和辊轮5组成，轮轴4两端分别安装一个辊轮5，支撑架2两侧底面与辊轮5接触，具体的，该装置包括、仪表和仪表定位装置，仪表通过仪表定位装置安装在托盘行驶时支撑架2底面所在水平面的下方，仪表定位装置能够调整仪表在X轴、Y轴和Z轴方向上的位置，其中，X轴为托盘行驶方向，Y轴为轮轴4轴向，Z轴为垂直地面方向。

其中，辊道组数量不少于15组，每个辊道组内的棍子数量不少于7个；托盘行驶方向与轮轴4轴向的夹角为90°。

如图2所示，仪表定位装置20包括第一十字固定夹31、第二十字固定夹32、基座41、仪表支架51和X轴定位销61，第一十字固定夹31和第二十字固定夹32结构相同，均有两个销孔，两个销孔的夹角为90°，能够分别通过螺栓锁紧，基座41包括基座本体42和Z轴定位销43，Z轴定位销43竖直安装在基座本体42上，Z轴定位销43上部穿过第一十字固定夹31的一个销孔，X轴定位销61一端穿过第一十字固定夹31的另一个销孔，另一端穿过第二十字固定夹32的其中一个销孔，第二十字固定夹32的另一个销孔内穿过Y轴定位销53，形成X轴、Y轴和Z轴的空间结构；仪表支架51包括支架本体52和Y轴定位销53，支架本体52连接Y轴定位销53，支架本体52上设置一个销孔54，Y轴定位销53与轮轴4平行，X轴定位销61与托盘行驶路径平行。

上述第一十字固定夹31和第二十字固定夹32的销孔内均固定圆柱销。

仪表10为接近开关，仪表10包括仪表感应面11、仪表线缆端12和六角螺母13，仪表感应面11向上，仪表线缆端12向下，与地面垂直，仪表通过销孔54插入，通过两个六角螺母13锁紧。

如图3所示，该装置中，以仪表感应面11为底、仪表检测距离S为高的圆柱体空间为跟踪装置的有效检测区14；在具体设计中，S为10mm。以托盘行驶过程中，托盘支撑架2与运输辊道的辊轮5相接触的底面为托盘的被感应面6；以仪表的开关量信号反馈作为跟踪装置的托盘检出信号，托盘的被感应面6进入有效检测区14时，仪表感应到托盘，托盘检出信号为1；托盘的被感应面6离开有效检测区14时，仪表感应不到托盘，托盘检出信号为0。

如图7所示，该装置的应用方法具体为：首先，按照物流方向，在各辊道组依次设置跟踪区，跟踪区TZ_i的边界位置与辊道组TB_i的边界位置一致，每个跟踪区安装一套托盘跟踪装置TP_i，托盘跟踪装置TP_i安装在辊道组同侧最末端两个相邻的辊轮5之间；然后，进行托盘跟踪装置调试；最后，托盘跟踪装置投入使用，当托盘驶入或离开托盘跟踪装置的仪表上方时，托盘检出信号的对应值为1或0，将K个托盘跟踪装置的托盘检出信号实时反馈给PLC控制器；

其中，i为序号，i＝1，2，3，...K，K为辊道组数量；

LP_i表示托盘跟踪装置TP_i的仪表感应面的中心线，LB_i-1表示辊道组TB_i和TB_i-1的边界线，D₁表示LP_i与LB_i-1在X轴上的距离，D₁满足L_T＜D₁＜L_P+D_Δ1，L_T为辊道组长度，L_P为托盘支撑架底面长度，D_Δ1为托盘跟踪装置的仪表感应面的中心线与辊道组TB_i和TB_i-1的边界线在X轴上允许的位置误差，D_Δ1值的范围为0～100mm。

如图5所示，托盘跟踪装置调试具体包括步骤如下：

S1：将一条槽钢7两端搭在与跟踪装置相邻的两个辊轮5上作为位置参照物，槽钢7宽度小于等于托盘的被感应面6宽度；

S2：分别沿X轴、Y轴、Z轴方向调节仪表支架51的位置，使仪表感应面11位于槽钢7下方；

S3：调整仪表的位置，使仪表感应面11与槽钢7底面的距离S₁不超过仪表的检测距离S，S₁取5～10mm；

S4：仪表上电，托盘检出信号应为1，否则检测仪表自身状态和线路，或调整仪表的位置，直到托盘检出信号为1为止；

S5：锁紧仪表定位装置的各零件，将仪表固定。

在PLC控制器中，为每个跟踪区定义一个托盘标志变量PF_i，当托盘完全进入跟踪区TZ_i时，PF_i为1，否则PF_i为0；在托盘行驶过程中，各跟踪区随托盘行驶经过的顺序，其托盘标志变量依次产生、消失，PLC控制器实时更新各跟踪区的托盘标志变量，从而实现托盘跟踪；

其中，PLC控制器更新跟踪区托盘标志变量的方法是：跟踪装置TP_i的托盘检出信号从0变为1时，如果收到辊道组TB_i的正转信号，则跟踪区TZ_i的托盘标志变量PF_i赋值1，上游相邻跟踪区TZ_i-1的托盘标志变量PF_i-1赋值0；PLC控制器以固定的扫描周期依次对各跟踪区执行上述跟踪逻辑。扫描周期与PLC控制器控制辊道组的控制周期保持一致，使跟踪结果可直接用于设备控制，扫描周期一般为10～100ms。控制周期最大值取决于控制精度需要。例如：托盘运输速度0.5m/s，100ms控制周期可以保证位置控制精度达到0.05m。控制周期最小值取决于PLC的负荷，若控制周期太短，PLC会出现超时停机故障。综上，控制周期应满足达到设备控制精度要求且PLC负荷不会太高。

PLC控制器要对跟踪结果进行校验和连锁，具体为：跟踪装置TP_i的托盘检出信号从1变为0时，启动辊道组TB_i的速度积分，当积分值大于设定值I_set后，如果跟踪区TZ_i的托盘标志变量PF_i仍为1，则判断跟踪区TZ_i跟踪故障，通过监控画面给出报警提示，辊道组TB_i电机停止转动并锁定；通过监控画面确认故障后，PF_i赋值0，辊道组TBi电机解锁，PLC控制器以固定的扫描周期对各跟踪区执行上述跟踪校验和连锁逻辑；

其中，设定值I_set的计算公式I_set＝(D₂-L_P)·α，α为容错系数，取1.1～1.2，在调试时确定，相邻跟踪装置的仪表感应面中心线在X轴上的距离为D₂，D₂＝L_T+D_Δ2，L_T为辊道组长度，D_Δ2为相邻跟踪装置的仪表感应面中心线在X轴上允许的位置误差，D_Δ2的值为相邻跟踪装置的D_Δ1值之和，D_Δ2值的范围为-200～200mm。

在具体实施中，跟踪装置可以从X轴，Y轴，Z轴三个方向调整仪表的位置，使仪表感应面处于托盘行驶路径的下方。仪表感应到托盘时，托盘检出信号为1。仪表未感应到托盘时，托盘检出信号为0。托盘检出信号实时反馈到PLC控制器。该装置使得仪表感应面处于托盘运行轨迹之外，且使经过仪表的托盘的被感应面始终处于仪表的有效检测区内，提高了仪表检测信号的可靠性。且该装置调试步骤简单，可节省大量调试时间。

具体实施中，在运输线辊道上，按照物流方向，在各辊道组依次设置跟踪区。跟踪区TZ_i的边界位置与辊道组TB_i的边界位置一致。每个跟踪区安装1套本发明提供的跟踪装置，用TP_i表示。跟踪装置安装在辊道组同侧最末端两个相邻的辊轮之间。当托盘驶入或离开跟踪装置的仪表上方时，托盘检出信号的对应值为1或0。K个跟踪装置的托盘检出信号实时反馈给PLC控制器。具体地，如图6所示，相邻两个跟踪区为跟踪区一101和跟踪区二102。每个辊道组含7对辊轮5。跟踪装置一111安装在辊道组同侧第6个辊轮一131和第7个辊轮一141之间；跟踪装置二112安装在辊道组同侧第6个辊轮二132和第7个辊轮二142之间。

i为序号，i为序号，i＝1，2，3，...K，K为辊道组数量。本实施例中，K为70。

LP_i表示托盘跟踪装置TP_i的仪表感应面的中心线，LB_i-1表示辊道组TB_i和TB_i-1的边界线122。D₁表示LP_i与LB_i-1在X轴上的距离，D₁应满足L_T＜D₁＜L_P+D_Δ1。L_T为辊道组长度，L_P为托盘支撑架底面长度，本实施例中，D_Δ1为0～100mm。

在PLC控制器中，为每个跟踪区定义1个“托盘标志”变量PF_i，当托盘完全进入跟踪区TZ_i时，PF_i为1，否则PF_i为0。在托盘行驶过程中，各跟踪区随托盘行驶经过的顺序，其“托盘标志”变量依次产生，消失。PLC控制器实时更新各跟踪区的“托盘标志”变量，从而实现托盘跟踪。

PLC控制器更新跟踪区“托盘标志”变量的方法是：跟踪装置TP_i的托盘检出信号从0变为1时，如果收到辊道组TP_i的正转信号，则跟踪区TZ_i的“托盘标志”变量PF_i赋值1，上游相邻跟踪区TZ_i-1的“托盘标志”变量PF_i-1赋值0。PLC控制器以固定的扫描周期依次对各跟踪区执行上述跟踪逻辑。

PLC控制器对跟踪结果进行校验和连锁的方法是：跟踪装置TP_i的托盘检出信号从1变为0时，启动辊道组TB_i的速度积分。当积分值大于设定值I_set后，如果跟踪区TZ_i的“托盘标志”变量PF_i仍为1，则判断跟踪区TZ_i跟踪故障，通过监控画面给出报警提示，辊道组TB_i电机停止转动并锁定。通过监控画面确认故障后，PF_i赋值0，辊道组TB_i电机解锁。PLC控制器以固定的扫描周期对各跟踪区执行上述跟踪校验和连锁逻辑。

设定值I_set的计算公式I_set＝(D₂-L_P)·α，α为容错系数，本实施例中，α＝1.2。相邻跟踪装置的仪表感应面中心线在X轴上的距离为D₂，D₂＝L_T+D_Δ2，L_T为辊道组长度，本实施例中，D_Δ2为-200～200mm。

本实施例，采用S7-400 PLC控制器的定时中断OB35对所有跟踪区的检出信号进行逻辑处理，设置定时中断OB35的循环扫描周期T_scan＝100ms。具体地，如图7所示，本实施例的跟踪方法的“托盘标志”变量更新、校验及连锁的PLC控制器控制流程如下：

(1)启动定时中断OB35。

(2)等待定时中断OB35启动本次循环扫描。

(3)令i＝1。

(4)取跟踪装置TP_i的检出信号在本扫描周期的值VT_i，与该信号上一扫描周期的值VL_i进行比较，如果VL_i值为0，VT_i值为1，且辊道TB_i正转，则跟踪区TZ_i的“托盘标志”变量PF_i赋值1，跟踪区TZ_i-1的“托盘标志”变量PF_i-1赋值0；

(5)如果VL_i值为0，VT_i值为0，则启动辊道组TB_i的速度积分。当积分值大于设定值I_set后，如果“托盘标志”变量PF_i仍为1，则PLC控制器判断跟踪故障，将辊道组TB_i停车并锁定，通过监控画面给出跟踪区TZ_i跟踪故障报警提示。I_set＝(D₂-L_P)·α，α＝1.2。

(6)如果监控画面提示跟踪区TZ_i跟踪故障，则可通过监控画面确认故障解除，将“托盘标志”变量PF_i赋值0，辊道TB_i解锁。

(7)记录取跟踪装置TP_i的检出信号的值，为下一扫描周期使用，即：令VL_i＝VT_i。

(8)如果i＝K，返回第(2)步；如果i＜K，则令i＝i+1，返回第(4)步。

本实施例提供的跟踪方法通过将运输辊道划分为若干相互衔接的跟踪区，在每个跟踪区安装1个托盘跟踪装置用于托盘检测，跟踪装置的托盘检出信号实时反馈到PLC控制器。生产过程中，PLC控制器按固定扫描周期对运输线所有跟踪装置的托盘检出信号进行逻辑处理，以跟踪区为单位得到托盘跟踪结果，方便程序以辊道组为单位进行控制。PLC控制器还可以通过辊道速度反馈积分校验跟踪结果，及时发现跟踪错误并锁定相应区域设备，提示操作工处理。

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。