張志宏

摘要: 在板帶的運(yùn)行中，各種各樣的原因都可以使板帶運(yùn)行跑偏，進(jìn)而對(duì)產(chǎn)品造成傷害。因此板帶位置控制器的作用就是及時(shí)檢測板帶的運(yùn)行位置，并得以糾正。在全自動(dòng)控制過程中由于有許多的附屬設(shè)備，尤其是在開卷機(jī)中，有時(shí)不能將測量設(shè)備安裝在距開卷機(jī)很近的位置上，只能安裝在導(dǎo)向輥之后，因此開卷機(jī)和檢測位置之間存在一個(gè)時(shí)間的延遲，尤其是板帶低速運(yùn)行時(shí)。

關(guān)鍵詞: 檢測傳感器控制器執(zhí)行器反饋機(jī)構(gòu)液壓單元

中圖分類號(hào)：TB4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

在帶鋼正常生產(chǎn)時(shí)，由于不同的原因，如帶鋼來料差（例如邊浪、鐮刀彎或浪形，帶鋼焊縫處的錯(cuò)位或歪斜等），也可能是機(jī)組上的設(shè)備問題，使帶鋼的運(yùn)行軌跡和輥軸線不成90度，從而導(dǎo)致帶鋼偏離中心線，為了保證帶鋼的生產(chǎn)質(zhì)量采用帶鋼自動(dòng)對(duì)中系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以下元件組成：檢測傳感器、控制器、執(zhí)行器、反饋機(jī)構(gòu)、液壓單元。

1 系統(tǒng)基本組成

1.1傳感器

傳感器用于帶鋼運(yùn)行時(shí)中心位置的檢測，主要為電感式和參比式共兩種。下面分別介紹。

1.1.1 電感式傳感器

1) 工作原理分析

感應(yīng)式帶鋼對(duì)中控制系統(tǒng)的測量設(shè)備，由一對(duì)或二對(duì)發(fā)送和接收傳感器組成。一對(duì)傳感器中分別安裝了一個(gè)發(fā)送和接收線圈，并有一套單獨(dú)的附加電路（在高溫或危險(xiǎn)的環(huán)境情況下）補(bǔ)償測量設(shè)備和電路之間線/電纜的損失。

為了檢測金屬帶鋼的中心位置，設(shè)備采用了兩對(duì)傳感器。這些傳感器被安裝在同機(jī)組中心相對(duì)稱的位置。每對(duì)傳感器分別用于檢測帶鋼的一個(gè)邊，其中一個(gè)傳感器用作發(fā)射裝置，相對(duì)應(yīng)的另一個(gè)用作接收裝置。

每對(duì)線圈本身又是有方向的空心變壓器。帶鋼在通過這些接收器和發(fā)送器時(shí)，在所連接的線圈之間回產(chǎn)生磁通量差異，該差異就被作為測量結(jié)果。

發(fā)射線圈提供一個(gè)有規(guī)則的正弦電壓波形。根據(jù)帶鋼在框架中的位置，在接收線圈中將感應(yīng)產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)的電壓波形。

兩個(gè)接收通道值相減并放大，我們就可以得出帶鋼偏離機(jī)組中心線的一個(gè)連續(xù)位置信號(hào)。

2) 優(yōu)缺點(diǎn)

像光學(xué)式傳感器，光源易受粉塵堆積影響而產(chǎn)生測量誤差，而電感式傳感器，基于其檢測原理，所以檢測系統(tǒng)對(duì)污染的干擾是不敏感的，它不受電衰減，電場，濕氣，油霧及帶鋼高度變化等地影響。并且電感式對(duì)中檢測傳感器無移動(dòng)部件，帶鋼通過檢測框架時(shí)和框架沒有接觸，所以具有無損耗和免維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)。

1.1.2 參比式傳感器

1) 工作原理原理分析

生產(chǎn)線自動(dòng)化的高速發(fā)展和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，要求對(duì)帶鋼在作業(yè)線上的邊部位置及帶鋼寬度進(jìn)行連續(xù)檢測合控制。為了這一目的，我們采用了EVK/EVM 型傳感器。

在運(yùn)行帶鋼的上部，至少安裝了一臺(tái)接收器調(diào)節(jié)裝置。如果用于帶鋼中線控制和寬度檢測，則安裝兩臺(tái)完整的接收器調(diào)節(jié)裝置。一臺(tái)由檢測接收器和參考接收器組成的HF 交錯(cuò)光檢測單元固定在滑動(dòng)導(dǎo)軌上。系統(tǒng)內(nèi)部，一個(gè)用于檢測實(shí)際位置的旋轉(zhuǎn)電位計(jì)連接在直流電機(jī)上。

在運(yùn)行帶鋼的下部，安裝了一臺(tái)1000HZ的高頻光帶。光帶和接收器調(diào)節(jié)裝置電源的供應(yīng)是由安裝在一個(gè)單獨(dú)座子上的電源供應(yīng)包來完成的。HF 交錯(cuò)光檢測設(shè)備的處理由接收器調(diào)節(jié)裝置的電氣系統(tǒng)完成。

帶鋼邊部由帶馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的接收器調(diào)節(jié)裝置探測，接收器調(diào)節(jié)裝置裝配有不受外部光源影響的HF 交錯(cuò)檢測裝置LS3 和LS4。如果帶鋼邊部位置不對(duì)，則有可能是帶鋼寬度發(fā)生了變化或跑偏，該變化由光檢測器探測。LS3對(duì)準(zhǔn)光帶并使帶鋼邊部保持遮住光電檢測量檢測范圍的一半。

為了補(bǔ)償光帶亮度的變化，采用了LS4參考檢測器。這樣在每一套檢測設(shè)備上裝配一個(gè)檢測接收器和一個(gè)參考接收器，它們同時(shí)聚焦在同一光點(diǎn)。檢測接收器探測帶鋼邊部的最新位置，參考接收器檢測光點(diǎn)的亮度。檢測到的帶鋼偏差信號(hào)送給控制器，經(jīng)放大處理后送給伺服閥，驅(qū)動(dòng)糾偏輥調(diào)節(jié)帶鋼的位置。

2) 優(yōu)缺點(diǎn)

參比式對(duì)中系統(tǒng)相對(duì)于電感式對(duì)中系統(tǒng)，具有高精度的對(duì)中及測寬功能。但在維護(hù)方面，需要定期清潔光源，并且EVK/EVM檢測單元移動(dòng)元件移動(dòng)頻繁，易產(chǎn)生損耗。由于現(xiàn)場振動(dòng)等原因，接收傳感器位置會(huì)有松動(dòng)，從而產(chǎn)生誤差，需定期標(biāo)定。

1.2 控制器

控制器面板顯示單元包含了一個(gè)功能鍵區(qū)、控制按鈕區(qū)及參數(shù)顯示區(qū)域，在“P”參數(shù)模式下，通過組合鍵F ? MFENTER，可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)定。在控制按鈕區(qū)，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)對(duì)中，手動(dòng)移動(dòng)液壓缸位置，自動(dòng)對(duì)中，以及通過選擇EXTERN，實(shí)現(xiàn)通過外部信號(hào)控制，來實(shí)現(xiàn)對(duì)中控制。常用控制器插件采用MCU 16 中央處理單元，它包括： 16 bit 處理器、RS 232 PC 接口、和外圍通訊用的CANbus·5個(gè) 模擬量輸入TEA16， 操作參數(shù)設(shè)定及顯示單元和4行LCD 顯示等組成。

2 糾偏方式

2.1 比例調(diào)節(jié)糾偏P

當(dāng)需要改變兩個(gè)帶鋼運(yùn)行高度時(shí)(例如在活套的出入口)，必須使用帶有比例調(diào)節(jié)作用的糾偏機(jī)架，這種類型的糾偏機(jī)架，其優(yōu)點(diǎn)是：只需要較短的自由進(jìn)帶和出帶距離，因此，可以安裝在機(jī)組設(shè)備較密集的部位。

該糾偏機(jī)架的工作原理是：糾偏輥在進(jìn)帶平面圍繞一個(gè)固定轉(zhuǎn)軸而轉(zhuǎn)動(dòng)，由此將帶鋼的出帶部分做橫向移動(dòng)，雖然經(jīng)過糾偏輥本生不能糾正進(jìn)帶的偏差，但能糾正出帶位置，使帶鋼回到預(yù)定的中心位置上來。

帶鋼運(yùn)行時(shí)的糾正量與糾偏機(jī)架的調(diào)節(jié)距離成比例。進(jìn)帶和出帶與轉(zhuǎn)動(dòng)平面成90度，其最大的糾偏能力取決于進(jìn)帶和出帶之間的間距。

2.2積分調(diào)節(jié)糾偏機(jī)架I

在有較長自由進(jìn)帶距離的情況下，可以采用積分調(diào)節(jié)糾偏機(jī)架。當(dāng)帶鋼出現(xiàn)偏差時(shí)，糾偏輥會(huì)擺動(dòng)一個(gè)角度，這時(shí)進(jìn)帶平面與糾偏輥的棍軸形成一定的夾角，通過輥旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的“卷效應(yīng)”作用，使帶鋼與輥的接觸面以螺旋線軌跡運(yùn)行，最終使帶鋼回到中心線上，為了防止輥擺動(dòng)過度引起的系統(tǒng)振蕩，必須配有機(jī)械位置反饋信號(hào)裝置。

2.3比例積分調(diào)節(jié)糾偏機(jī)架PI

該類型的糾偏機(jī)架在這里的功能是保證帶鋼進(jìn)入活套前有很好的對(duì)中，經(jīng)過一段較長的自由進(jìn)帶距離后，帶鋼成90度通過一個(gè)糾偏輥，利用卷繞效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，主要的帶鋼偏差會(huì)被糾正，在此，兩倍與最大帶寬的自由出帶距離就足夠了。當(dāng)自由進(jìn)帶和出帶距離較長時(shí)，也可以將帶鋼成180度通過糾偏輥。通過兩根傾斜的連桿來轉(zhuǎn)動(dòng)裝有糾偏輥的機(jī)架，使帶鋼與棍軸之間形成一定的角度（積分調(diào)節(jié)部分），同時(shí)又能使帶鋼橫向移動(dòng)（比例調(diào)節(jié)部分），兩者的恰當(dāng)組合構(gòu)成了比例積分調(diào)節(jié)。這種類型除了對(duì)出帶位置進(jìn)行精確的糾正之處，對(duì)進(jìn)帶又能有一定的糾正效果。

參考文獻(xiàn)

[1] 王廷溥.板帶材生產(chǎn)原理與工藝, 冶金工業(yè)出版社, 1995.

[2] 孫一康.帶鋼熱連軋模型與控制,冶金工業(yè)出版社, 2002.