一种退火炉内张力控制方法及控制系统技术领域
本发明涉及冷轧技术领域，尤其涉及一种退火炉内张力控制方法及控制系统。
背景技术
冷轧退火炉是连退线和镀锌线上的关键设备，退火炉是否能稳定运行直接影响整
条产线的运行状况。张力计作为检测退火炉区带钢张力的测量设备，如果在产线运行时，其
中一个或多个张力计出现故障会导致退火炉内张力控制失控，进而导致停车，严重时甚至
会导致退火炉内带钢断带，造成产线长时间停产。
发明内容
本发明实施例通过提供一种退火炉内张力控制方法及退火炉内张力控制系统，解
决了现有技术中张力计出现故障会导致退火炉内张力控制失控的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供一种退火炉内张力控制方法，所述退火炉内张力控
制方法包括：在线监测所述退火炉内各张力区的张力计是否发生故障；监测到张力计发生
故障的第一张力区时，切换至所述第一张力区的张力计算值与补偿系数的乘积结果作为所
述第一张力区的张力反馈值，以调控所述第一张力区内的张力，否则保持以所述第一张力
区内的张力计的张力测量值作为所述第一张力区的张力反馈值，以调控所述第一张力区的
张力，其中，所述第一张力区为所述退火炉内各张力区中的任一个。
优选的，所述在线监测所述退火炉内各张力区的张力计是否发生故障，包括：
按照预设扫描周期进行检测各张力区的张力计的张力测量值；在当前扫描周期检
测到各张力区的张力计的张力测量值时，基于当前扫描周期的张力测量值进行判断各张力
区的张力计是否满足至少一个张力计故障判断条件；满足至少一个所述张力计故障判断条
件的张力计确定为发生故障。
优选的，每个扫描周期检测到的所述各张力区的张力计的张力测量值均包括操作
侧张力和传动侧张力时，所述张力计故障判断条件包括：
上一扫描周期的传动侧张力与当前扫描周期的传动侧张力之间的差值大于传动
侧张力设定差值，和/或上一扫描周期的操作侧张力与当前扫描周期的操作侧张力之间的
差值大于操作侧张力设定差值，和/或上一扫描周期的张力总值与当前扫描周期的张力总
值之间的差值大于总张力设定差值，其中，每个扫描周期的张力总值分别为操作侧张力与
传动侧张力之和；
当前扫描周期的操作侧张力或当前扫描周期的传动侧张力小于单侧张力设定值，
和/或当前扫描周期的张力总值大于总张力设定值；
当前扫描周期的张力总值与当前扫描周期的张力计算值之间的差值大于计算张
力设定差值；
当前扫描周期的操作侧张力与当前扫描周期的传动侧张力之间的差值大于侧间
张力设定差值。
优选的，在所述切换至所述第一张力区的张力计算值与补偿系数的乘积结果作为
所述第一张力区内的张力反馈值，以调控所述第一张力区内的张力之后，所述退火炉内张
力控制方法还包括：
在检测到所述第一张力区的张力计恢复正常时，切换至从所述第一张力区的张力
计读取张力测量值作为所述第一张力区的张力反馈值。
优选的，在所述切换至所述各张力区的张力计算值与补偿系数的乘积结果作为所
述第一张力区的张力反馈值，以调控所述第一张力区内的张力之前，所述退火炉内张力控
制方法还包括：
获取所述第一张力区内所有炉辊作用在带钢上的合力Fr，以及获取在所述第一张
力区的前一张力区的出口的带钢张力Ff；
计算所述带钢张力Ff与所述合力Fr之差为所述第一张力区的张力计算值F：F＝Ff-
Fr。
优选的，在所述在线监测所述退火炉内各张力区的张力计是否发生故障之后，所
述退火炉内张力控制方法还包括：
在监测到至少一个张力区的张力计发生故障时，输出用于提示所述至少一个张力
区对应的张力计发生故障的故障提示信息。
优选的，在所述切换至所述第一张力区的张力计算值与补偿系数的乘积结果作为
所述第一张力区的张力反馈值，以调控所述第一张力区内的张力之前，所述退火炉内张力
控制方法还包括：
按照所述预设扫描周期调整当前扫描周期的补偿系数为上一扫描周期从所述张
力计检测到的张力测量值与上一扫描周期计算的张力计算值的比例值。
第二方面，本发明实施例提供了一种退火炉内张力控制系统，包括：
监测单元，用于在线监测所述退火炉内各张力区的张力计是否发生故障；
第一切换单元，用于监测到张力计发生故障的第一张力区时，切换至所述第一张
力区的张力计算值与补偿系数的乘积结果作为所述第一张力区的张力反馈值，以调控所述
第一张力区内的张力，否则保持以所述第一张力区内的张力计的张力测量值作为所述第一
张力区的张力反馈值，以调控所述第一张力区的张力，其中，所述第一张力区为所述退火炉
内各张力区中的任一个。
优选的，所述监测单元包括：
检测子单元，用于按照预设扫描周期进行检测各张力区的张力计的张力测量值；
判断子单元，用于在当前扫描周期检测到各张力区的张力计的张力测量值后，基
于当前扫描周期的张力测量值进行判断各张力区的张力计是否满足至少一个张力计故障
判断条件；
确定子单元，用于满足至少一个所述张力计故障判断条件的张力计确定为发生故
障。
优选的，每个扫描周期检测到的所述各张力区的张力计的张力测量值均包括操作
侧张力和传动侧张力时，所述张力计故障判断条件包括：
上一扫描周期的传动侧张力与当前扫描周期的传动侧张力之间的差值大于传动
侧张力设定差值，和/或上一扫描周期的操作侧张力与当前扫描周期的操作侧张力之间的
差值大于操作侧张力设定差值，和/或上一扫描周期的张力总值与当前扫描周期的张力总
值之间的差值大于总张力设定差值，其中，每个扫描周期的张力总值分别为操作侧张力与
传动侧张力之和；
当前扫描周期的操作侧张力或当前扫描周期的传动侧张力小于单侧张力设定值，
和/或当前扫描周期的张力总值大于总张力设定值；
当前扫描周期的张力总值与当前扫描周期的张力计算值之间的差值大于计算张
力设定差值；
当前扫描周期的操作侧张力与当前扫描周期的传动侧张力之间的差值大于侧间
张力设定差值。
优选的，所述退火炉内张力控制系统还包括：
第二切换单元，用于在检测到所述第一张力区的张力计恢复正常时，切换至从所
述第一张力区的张力计读取张力测量值作为所述第一张力区的张力反馈值。
优选的，所述退火炉内张力控制系统还包括：
获取单元，用于获取所述第一张力区内所有炉辊作用在带钢上的合力Fr，以及获
取在所述第一张力区的前一张力区的出口的带钢张力Ff；
计算单元，用于计算所述带钢张力Ff与所述合力Fr之差为所述第一张力区的张力
计算值F：F＝Ff-Fr。
优选的，所述退火炉内张力控制系统还包括：
输出单元，用于在监测到至少一个张力区的张力计发生故障时，输出用于提示所
述至少一个张力区对应的张力计发生故障的故障提示信息。
优选的，所述退火炉内张力控制系统还包括：
调整单元，用于按照所述预设扫描周期调整当前扫描周期的补偿系数为上一扫描
周期从所述张力计检测到的张力测量值与上一扫描周期计算的张力计算值的比例值。
本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
由于在线监测退火炉内各张力区的张力计是否发生故障，在监测到张力计发生故
障时，切换至该张力计所在张力区的张力计算值与补偿系数的乘积结果，作为该张力区内
的张力反馈值，以调控该张力区内的张力，否则保持以该张力区张力计的张力测量值为该
张力区的张力反馈值以调控该张力区内的张力。从而实现在线对张力区内张力计状态的监
控，并在监测到张力计发生故障时将张力控制闭环的张力反馈值从读取张力计的张力测量
值切换为张力计算值与补偿系数的乘积结果，从而避免了张力控制闭环接收到故障张力计
错误的张力测量值，进而提高了张力控制系统的可用性及故障容错能力，以使即使在张力
计发生故障时也能保证各张力区的张力控制始终稳定，进而有效解决了现有技术中张力计
出现故障会导致退火炉内张力控制失控的技术问题，从而保证了产线的稳定运行。
进一步，在张力计故障时张力计算值与补偿系数的乘积结果，作为各张力区内的
张力反馈值以调控各张力区的张力，就能够在不停机状态下对故障张力计进行修复和更
换，避免了因张力计故障造成退火炉产线长时间停产。
进一步，由于采用了按照预设扫描周期调整当前扫描周期的补偿系数为上一扫描
周期从张力计检测到的张力测量值与上一扫描周期的张力计算值的比例值，从而实现了实
时调整张力测量值与张力计算值之间的补偿系数，保证了在瞬间切换时的张力平稳。
进一步，由于采用了在检测到张力计恢复正常时，切换至从张力计读取张力测量
值作为各张力区内张力控制闭环的张力反馈值，能够在张力计故障处理完后自动切换回读
取张力计的张力测量值为张力控制闭环的反馈，因此保证了张力计从发生故障到张力计重
新投入使用均不需要停车，从而提高了生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据
提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中退火炉内张力控制方法的流程图；
图2为本发明实施例中退火炉内张力控制系统的模块图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例
中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供的退火炉内张力控制方法应用于连退退火炉产线或镀锌退火
炉产线。连退退火炉内对应8个张力区，具体的，在8个张力区的每个张力区的最后一根炉辊
处安装张力计，则连退退火炉内安装8个张力计。镀锌退火炉内对应4个张力区，在4个张力
区的每个张力区最后一根炉辊处安装一个张力计，则镀锌退火炉内安装4个张力计。本发明
实施例提供的退火炉内张力控制方法应用于针对退火炉内的某个张力区的张力计，或同时
独立应用于退火炉内的多个张力计或全部张力计，本发明实施例仅对一个张力区的张力控
制方法进行说明，其他张力区的张力控制方法与本发明实施例相同或相似，为了说明书的
简洁，本文不进行阐述。
参考图1所示，本发明实施例提供的退火炉内张力控制方法包括如下步骤S101～
S102：
S101、在线监测退火炉内各张力区的张力计是否发生故障。
在一实施例中，按照预设扫描周期检测各张力区的张力计的张力测量值，在当前
扫描周期检测到各张力区的张力计的张力测量值后，基于当前扫描周期的张力测量值判断
各张力区的张力计是否满足至少一个张力计故障判断条件；满足至少一个所述张力计故障
判断条件的张力计确定为发生故障。
具体的，预设扫描周期根据实际需求设置。比如，以预设扫描周期为0.1秒为例，则
每间隔0.1S检测一次各张力区的张力计的张力测量值，则在0S，0.1S，0.2S，0.3S，0.4S…依
次进行检测各张力区的张力计的张力测量值。比如，以预设扫描周期为1秒为例，则每间隔
1S检测一次各张力区的张力计的张力测量值，则在0S，1S，2S，3S，4S…依次进行检测张力计
的张力测量值。
具体的，各张力区的张力计安装在所在张力区的最后一根炉辊处，张力计包括两
个压头，两个压头对应进行带钢两侧的张力测量，则每个扫描周期检测张力计的张力测量
值均包括传动侧张力和与操作侧张力。
具体的，张力计故障判断条件包括如下至少四个：
第一个故障判断条件包括：上一扫描周期的传动侧张力与当前扫描周期的传动侧
张力之间的差值大于传动侧张力设定差值，和/或上一扫描周期的操作侧张力与当前扫描
周期的操作侧张力之间的差值大于操作侧张力设定差值，和/或上一扫描周期的张力总值
与当前扫描周期的张力总值之间的差值大于总张力设定差值，其中，每个扫描周期的张力
总值分别为该扫描周期下操作侧张力与传动侧张力这两者之和。
具体的，传动侧张力设定差值、操作侧张力设定差值、总张力设定差值分别根据实
际退火炉产线设置。比如，在一实施例中，传动侧张力设定差值、操作侧张力设定差值均设
置为1000N，总张力设定差值设置为2000N。当然，传动侧张力设定差值与操作侧张力设定差
值也可以不同。
第二个张力计故障判断条件包括：当前扫描周期的传动侧张力或当前扫描周期的
操作侧张力小于单侧张力设定值，和/或当前扫描周期的张力总值大于总张力设定值。其
中，当前扫描周期的张力总值为：当前扫描周期张力计的两个张力压头测量的张力测量值
之和(即：张力总值等于当前扫描周期下：传动侧张力和操作侧张力之和)
具体的，单侧张力设定值、总张力设定值均根据实际退火炉产线设置，比如，在一
具体实施例中，单侧张力设定值设置为100N，总张力设定值设置为200N。
第三个张力计故障判断条件包括：当前扫描周期的张力总值与张力计算值之间的
差值大于计算张力设定差值。同样的，当前扫描周期的张力总值为：当前扫描周期张力计的
两个张力压头测量的张力测量值之和(即：张力总值等于当前扫描周期下：传动侧张力和操
作侧张力之和)。
具体的，计算张力设定差值实际退火炉产线设置。在一具体实施例中，计算张力设
定差值设置为4500N。
第四个张力计故障判断条件为：当前扫描周期的操作侧张力与当前扫描周期的传
动侧张力之间的差值大于侧间张力设定差值。
具体的，侧间张力设定差值根据实际退火炉产线设置，在一具体实施例中，侧间张
力设定差值设置为3500N。
通过上述设置的四个张力计故障判断条件同时用于判断张力计是否发生故障，能
够准确判断出张力计各种情况下发生的故障。
S102、监测到张力计发生故障的第一张力区时，切换至第一张力区的张力计算值
与补偿系数的乘积结果作为第一张力区的张力反馈值，以调控第一张力区内的张力，否则
保持以第一张力区内的张力计的张力测量值作为第一张力区的张力反馈值，以调控第一张
力区的张力。
具体的，第一张力区为退火炉内各张力区中的任一个，则在各张力区的任一个或
多个张力计发生故障时，均执行步骤S102。
具体的，在监测到张力计发生故障时，或在监测到张力计发生故障之前，计算各张
力区的张力计算值：下面以其中一个张力区(第一张力区)为例进行描述计算每个张力区的
张力计算值：获取第一张力区内所有炉辊作用在带钢上的合力Fr，以及获取在第一张力区
的前一张力区的出口的带钢张力Ff；计算带钢张力Ff与合力Fr之差为所述第一张力区的张
力计算值F：F＝Ff-Fr。
合力Fr为一个张力区内所有炉辊作用在带钢上的力之和，则计算单个炉辊作用在
带钢上的力为：负载带钢时该单个炉辊的电机输出扭矩减去空载时该单个炉辊的电机输出
扭矩。在具体实施过程，空载时该单个炉辊的电机输出扭矩为预先测量并预置于退火炉内
张力控制系统中，负载带钢时实时测量单个炉辊的电机输出扭矩。每个炉辊作用在带钢上
的力相加得到合力Fr。在每个张力区的前一张力区出口的带钢张力Ff等于负载带钢时前一
张力区出口炉辊的电机输出扭矩减去空载时前一张力区出口炉辊的电机输出扭矩计算得
到。
通过上述步骤S101～S102实现了对各张力区的张力计状态的监控，并在监测到张
力计故障时将张力控制闭环的张力反馈值从张力计读取张力测量值切换为张力计算值与
补偿系数的乘积结果，从而避免了错误的张力测量值造成退火炉内带钢张力的不受控，也
能够因此在产线不停机状态下对故障张力计进行修复和更换，从而达到退火炉产线的稳定
长时间的运行。
进一步的，在执行S102之后，所述退火炉内张力控制方法还包括：在检测到发生故
障的张力计恢复正常时，切换至从恢复正常的张力计读取张力测量值为该张力计所在张力
区内的张力反馈值以调控该张力区内的张力。比如：在检测到第一张力区的张力计恢复正
常时，切换至从第一张力区的张力计读取张力测量值作为第一张力区的张力反馈值。
进一步的，在执行S101之后，所述退火炉内张力控制方法还包括：在监测到至少一
个张力区的张力计发生故障时，输出用于提示对应的张力计发生故障的故障提示信息，从
而能够及时提醒对发生故障的张力计进行维修和更换。
进一步的，在执行S102之前所述退火炉内张力控制方法还包括：按照预设扫描周
期调整当前扫描周期的补偿系数为上一扫描周期从张力计检测到的张力测量值与上一扫
描周期计算的张力计算值的比例值。从而使乘积结果实时与实际的、正确的张力测量值更
接近，则保证了在计算乘积结果时所用补偿系数的准确度，能够防止在切换至张力计算值
与补偿系数的乘积结果为该张力区内的张力反馈值时张力闭环控制出现较大波动。
举例来讲，上一扫描周期从张力计检测到的张力测量值为100N，上一扫描周期计
算的张力计算值为125N，则当前扫描周期对应的补偿系数调整为0.8：100N/125N＝0.8。又
比如上一扫描周期从张力计检测到的张力测量值为75N,上一扫描周期计算的张力计算值
为125N，则当前扫描周期的补偿系数调整为75N/125N＝0.6。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种退火炉内张力控制系统，参考图2所
示，包括：
第二方面，本发明实施例提供了一种退火炉内张力控制系统，包括：
监测单元201，用于在线监测所述退火炉内各张力区的张力计是否发生故障；
第一切换单元202，用于监测到张力计发生故障的第一张力区时，切换至所述第一
张力区的张力计算值与补偿系数的乘积结果作为所述第一张力区的张力反馈值，以调控所
述第一张力区内的张力，否则保持以所述第一张力区内的张力计的张力测量值作为所述第
一张力区的张力反馈值，以调控所述第一张力区的张力，其中，所述第一张力区为所述退火
炉内各张力区中的任一个。
优选的，所述监测单元201包括：
检测子单元，用于按照预设扫描周期进行检测各张力区的张力计的张力测量值；
判断子单元，用于在当前扫描周期检测到各张力区的张力计的张力测量值后，基
于当前扫描周期的张力测量值进行判断各张力区的张力计是否满足至少一个张力计故障
判断条件；
确定子单元，用于满足至少一个所述张力计故障判断条件的张力计确定为发生故
障。
优选的，每个扫描周期检测到的所述各张力区的张力计的张力测量值均包括操作
侧张力和传动侧张力时，所述张力计故障判断条件包括：
上一扫描周期的传动侧张力与当前扫描周期的传动侧张力之间的差值大于传动
侧张力设定差值，和/或上一扫描周期的操作侧张力与当前扫描周期的操作侧张力之间的
差值大于操作侧张力设定差值，和/或上一扫描周期的张力总值与当前扫描周期的张力总
值之间的差值大于总张力设定差值，其中，每个扫描周期的张力总值分别为操作侧张力与
传动侧张力之和；
当前扫描周期的操作侧张力或当前扫描周期的传动侧张力小于单侧张力设定值，
和/或当前扫描周期的张力总值大于总张力设定值；
当前扫描周期的张力总值与当前扫描周期的张力计算值之间的差值大于计算张
力设定差值；
当前扫描周期的操作侧张力与当前扫描周期的传动侧张力之间的差值大于侧间
张力设定差值。
优选的，所述退火炉内张力控制系统还包括：
第二切换单元，用于在检测到所述第一张力区的张力计恢复正常时，切换至从所
述第一张力区的张力计读取张力测量值作为所述第一张力区的张力反馈值。
优选的，所述退火炉内张力控制系统还包括：
获取单元，用于获取所述第一张力区内所有炉辊作用在带钢上的合力Fr，以及获
取在所述第一张力区的前一张力区的出口的带钢张力Ff；
计算单元，用于计算所述带钢张力Ff与所述合力Fr之差为所述第一张力区的张力
计算值F：F＝Ff-Fr。
优选的，所述退火炉内张力控制系统还包括：
输出单元，用于在监测到至少一个张力区的张力计发生故障时，输出用于提示所
述至少一个张力区对应的张力计发生故障的故障提示信息。
优选的，所述退火炉内张力控制系统还包括：
调整单元，用于按照所述预设扫描周期调整当前扫描周期的补偿系数为上一扫描
周期从所述张力计检测到的张力测量值与上一扫描周期计算的张力计算值的比例值。
本实施例退火炉内张力控制系统应用前述退火炉内张力控制方法实施例的设备，
退火炉内张力控制系统的具体实施细节参考前述退火炉内张力控制方法实施例，为了说明
书的简洁，本文不再赘述。
通过上述本发明实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或
优点：
由于在线监测退火炉内各张力区的张力计是否发生故障，在监测到张力计发生故
障时，切换至该张力计所在张力区的张力计算值与补偿系数的乘积结果，作为该张力区内
的张力反馈值，以调控该张力区内的张力，否则保持以该张力区张力计的张力测量值为该
张力区的张力反馈值以调控该张力区内的张力。从而实现在线对张力区内张力计状态的监
控，并在监测到张力计发生故障时将张力控制闭环的张力反馈值从读取张力计的张力测量
值切换为张力计算值与补偿系数的乘积结果，从而避免了张力控制闭环接收到故障张力计
错误的张力测量值，进而提高了张力控制系统的可用性及故障容错能力，以使即使在张力
计发生故障时也能保证各张力区的张力控制始终稳定，进而有效解决了现有技术中张力计
出现故障会导致退火炉内张力控制失控的技术问题，从而保证了产线的稳定运行。
进一步，在张力计故障时张力计算值与补偿系数的乘积结果，作为各张力区内的
张力反馈值以调控各张力区的张力，就能够在不停机状态下对故障张力计进行修复和更
换，避免了因张力计故障造成退火炉产线长时间停产。
进一步，由于采用了按照预设扫描周期调整当前扫描周期的补偿系数为上一扫描
周期从张力计检测到的张力测量值与上一扫描周期的张力计算值的比例值，从而实现了实
时调整张力测量值与张力计算值之间的补偿系数，保证了在瞬间切换时的张力平稳。
进一步，由于采用了在检测到张力计恢复正常时，切换至从张力计读取张力测量
值作为各张力区内张力控制闭环的张力反馈值，能够在张力计故障处理完后自动切换回读
取张力计的张力测量值为张力控制闭环的反馈，因此保证了张力计从发生故障到张力计重
新投入使用均不需要停车，从而提高了生产效率。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造
性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优
选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精
神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围
之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。