對中系統(tǒng)在軋鋼生產線中的應用

張志宏

摘要: 在板帶的運行中，各種各樣的原因都可以使板帶運行跑偏，進而對產品造成傷害。因此板帶位置控制器的作用就是及時檢測板帶的運行位置，并得以糾正。在全自動控制過程中由于有許多的附屬設備，尤其是在開卷機中，有時不能將測量設備安裝在距開卷機很近的位置上，只能安裝在導向輥之后，因此開卷機和檢測位置之間存在一個時間的延遲，尤其是板帶低速運行時。

關鍵詞: 檢測傳感器控制器執(zhí)行器反饋機構液壓單元

中圖分類號：TB4文獻標識碼：A文章編號：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

在帶鋼正常生產時，由于不同的原因，如帶鋼來料差（例如邊浪、鐮刀彎或浪形，帶鋼焊縫處的錯位或歪斜等），也可能是機組上的設備問題，使帶鋼的運行軌跡和輥軸線不成90度，從而導致帶鋼偏離中心線，為了保證帶鋼的生產質量采用帶鋼自動對中系統(tǒng)。該系統(tǒng)由以下元件組成：檢測傳感器、控制器、執(zhí)行器、反饋機構、液壓單元。

1 系統(tǒng)基本組成

1.1傳感器

傳感器用于帶鋼運行時中心位置的檢測，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

感應式帶鋼對中控制系統(tǒng)的測量設備，由一對或二對發(fā)送和接收傳感器組成。一對傳感器中分別安裝了一個發(fā)送和接收線圈，并有一套單獨的附加電路（在高溫或危險的環(huán)境情況下）補償測量設備和電路之間線/電纜的損失。

為了檢測金屬帶鋼的中心位置，設備采用了兩對傳感器。這些傳感器被安裝在同機組中心相對稱的位置。每對傳感器分別用于檢測帶鋼的一個邊，其中一個傳感器用作發(fā)射裝置，相對應的另一個用作接收裝置。

每對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，在所連接的線圈之間回產生磁通量差異，該差異就被作為測量結果。

發(fā)射線圈提供一個有規(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產生一個相應的電壓波形。

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

2) 優(yōu)缺點

像光學式傳感器，光源易受粉塵堆積影響而產生測量誤差，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。并且電感式對中檢測傳感器無移動部件，帶鋼通過檢測框架時和框架沒有接觸，所以具有無損耗和免維護的優(yōu)點。

1.1.2 參比式傳感器

1) 工作原理原理分析

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

在運行帶鋼的上部，至少安裝了一臺接收器調節(jié)裝置。如果用于帶鋼中線控制和寬度檢測，則安裝兩臺完整的接收器調節(jié)裝置。一臺由檢測接收器和參考接收器組成的HF 交錯光檢測單元固定在滑動導軌上。系統(tǒng)內部，一個用于檢測實際位置的旋轉電位計連接在直流電機上。

在運行帶鋼的下部，安裝了一臺1000HZ的高頻光帶。光帶和接收器調節(jié)裝置電源的供應是由安裝在一個單獨座子上的電源供應包來完成的。HF 交錯光檢測設備的處理由接收器調節(jié)裝置的電氣系統(tǒng)完成。

帶鋼邊部由帶馬達驅動的接收器調節(jié)裝置探測，接收器調節(jié)裝置裝配有不受外部光源影響的HF 交錯檢測裝置LS3 和LS4。如果帶鋼邊部位置不對，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對準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備上裝配一個檢測接收器和一個參考接收器，它們同時聚焦在同一光點。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的亮度。檢測到的帶鋼偏差信號送給控制器，經放大處理后送給伺服閥，驅動糾偏輥調節(jié)帶鋼的位置。

2) 優(yōu)缺點

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

1.2 控制器

控制器面板顯示單元包含了一個功能鍵區(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，可對系統(tǒng)進行參數(shù)的設定。在控制按鈕區(qū)，可實現(xiàn)手動對中，手動移動液壓缸位置，自動對中，以及通過選擇EXTERN，實現(xiàn)通過外部信號控制，來實現(xiàn)對中控制。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 模擬量輸入TEA16， 操作參數(shù)設定及顯示單元和4行LCD 顯示等組成。

2 糾偏方式

2.1 比例調節(jié)糾偏P

當需要改變兩個帶鋼運行高度時(例如在活套的出入口)，必須使用帶有比例調節(jié)作用的糾偏機架，這種類型的糾偏機架，其優(yōu)點是：只需要較短的自由進帶和出帶距離，因此，可以安裝在機組設備較密集的部位。

該糾偏機架的工作原理是：糾偏輥在進帶平面圍繞一個固定轉軸而轉動，由此將帶鋼的出帶部分做橫向移動，雖然經過糾偏輥本生不能糾正進帶的偏差，但能糾正出帶位置，使帶鋼回到預定的中心位置上來。

帶鋼運行時的糾正量與糾偏機架的調節(jié)距離成比例。進帶和出帶與轉動平面成90度，其最大的糾偏能力取決于進帶和出帶之間的間距。

2.2積分調節(jié)糾偏機架I

在有較長自由進帶距離的情況下，可以采用積分調節(jié)糾偏機架。當帶鋼出現(xiàn)偏差時，糾偏輥會擺動一個角度，這時進帶平面與糾偏輥的棍軸形成一定的夾角，通過輥旋轉所產生的“卷效應”作用，使帶鋼與輥的接觸面以螺旋線軌跡運行，最終使帶鋼回到中心線上，為了防止輥擺動過度引起的系統(tǒng)振蕩，必須配有機械位置反饋信號裝置。

2.3比例積分調節(jié)糾偏機架PI

該類型的糾偏機架在這里的功能是保證帶鋼進入活套前有很好的對中，經過一段較長的自由進帶距離后，帶鋼成90度通過一個糾偏輥，利用卷繞效應的優(yōu)點，主要的帶鋼偏差會被糾正，在此，兩倍與最大帶寬的自由出帶距離就足夠了。當自由進帶和出帶距離較長時，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動裝有糾偏輥的機架，使帶鋼與棍軸之間形成一定的角度（積分調節(jié)部分），同時又能使帶鋼橫向移動（比例調節(jié)部分），兩者的恰當組合構成了比例積分調節(jié)。這種類型除了對出帶位置進行精確的糾正之處，對進帶又能有一定的糾正效果。

參考文獻

[1] 王廷溥.板帶材生產原理與工藝, 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.