对中系统在轧钢生产线中的应用

张志宏

摘要: 在板带的运行中，各种各样的原因都可以使板带运行跑偏，进而对产品造成伤害。因此板带位置控制器的作用就是及时检测板带的运行位置，并得以纠正。在全自动控制过程中由于有许多的附属设备，尤其是在开卷机中，有时不能将测量设备安装在距开卷机很近的位置上，只能安装在导向辊之后，因此开卷机和检测位置之间存在一个时间的延迟，尤其是板带低速运行时。

关键词: 检测传感器控制器执行器反馈机构液压单元

中图分类号：TB4文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)02(c)-0000-00

在带钢正常生产时，由于不同的原因，如带钢来料差（例如边浪、镰刀弯或浪形，带钢焊缝处的错位或歪斜等），也可能是机组上的设备问题，使带钢的运行轨迹和辊轴线不成90度，从而导致带钢偏离中心线，为了保证带钢的生产质量采用带钢自动对中系统。该系统由以下元件组成：检测传感器、控制器、执行器、反馈机构、液压单元。

1 系统基本组成

1.1传感器

传感器用于带钢运行时中心位置的检测，主要为电感式和参比式共两种。下面分别介绍。

1.1.1 电感式传感器

1) 工作原理分析

感应式带钢对中控制系统的测量设备，由一对或二对发送和接收传感器组成。一对传感器中分别安装了一个发送和接收线圈，并有一套单独的附加电路（在高温或危险的环境情况下）补偿测量设备和电路之间线/电缆的损失。

为了检测金属带钢的中心位置，设备采用了两对传感器。这些传感器被安装在同机组中心相对称的位置。每对传感器分别用于检测带钢的一个边，其中一个传感器用作发射装置，相对应的另一个用作接收装置。

每对线圈本身又是有方向的空心变压器。带钢在通过这些接收器和发送器时，在所连接的线圈之间回产生磁通量差异，该差异就被作为测量结果。

发射线圈提供一个有规则的正弦电压波形。根据带钢在框架中的位置，在接收线圈中将感应产生一个相应的电压波形。

两个接收通道值相减并放大，我们就可以得出带钢偏离机组中心线的一个连续位置信号。

2) 优缺点

像光学式传感器，光源易受粉尘堆积影响而产生测量误差，而电感式传感器，基于其检测原理，所以检测系统对污染的干扰是不敏感的，它不受电衰减，电场，湿气，油雾及带钢高度变化等地影响。并且电感式对中检测传感器无移动部件，带钢通过检测框架时和框架没有接触，所以具有无损耗和免维护的优点。

1.1.2 参比式传感器

1) 工作原理原理分析

生产线自动化的高速发展和对产品质量要求的提高，要求对带钢在作业线上的边部位置及带钢宽度进行连续检测合控制。为了这一目的，我们采用了EVK/EVM 型传感器。

在运行带钢的上部，至少安装了一台接收器调节装置。如果用于带钢中线控制和宽度检测，则安装两台完整的接收器调节装置。一台由检测接收器和参考接收器组成的HF 交错光检测单元固定在滑动导轨上。系统内部，一个用于检测实际位置的旋转电位计连接在直流电机上。

在运行带钢的下部，安装了一台1000HZ的高频光带。光带和接收器调节装置电源的供应是由安装在一个单独座子上的电源供应包来完成的。HF 交错光检测设备的处理由接收器调节装置的电气系统完成。

带钢边部由带马达驱动的接收器调节装置探测，接收器调节装置装配有不受外部光源影响的HF 交错检测装置LS3 和LS4。如果带钢边部位置不对，则有可能是带钢宽度发生了变化或跑偏，该变化由光检测器探测。LS3对准光带并使带钢边部保持遮住光电检测量检测范围的一半。

为了补偿光带亮度的变化，采用了LS4参考检测器。这样在每一套检测设备上装配一个检测接收器和一个参考接收器，它们同时聚焦在同一光点。检测接收器探测带钢边部的最新位置，参考接收器检测光点的亮度。检测到的带钢偏差信号送给控制器，经放大处理后送给伺服阀，驱动纠偏辊调节带钢的位置。

2) 优缺点

参比式对中系统相对于电感式对中系统，具有高精度的对中及测宽功能。但在维护方面，需要定期清洁光源，并且EVK/EVM检测单元移动元件移动频繁，易产生损耗。由于现场振动等原因，接收传感器位置会有松动，从而产生误差，需定期标定。

1.2 控制器

控制器面板显示单元包含了一个功能键区、控制按钮区及参数显示区域，在“P”参数模式下，通过组合键F ? MFENTER，可对系统进行参数的设定。在控制按钮区，可实现手动对中，手动移动液压缸位置，自动对中，以及通过选择EXTERN，实现通过外部信号控制，来实现对中控制。常用控制器插件采用MCU 16 中央处理单元，它包括： 16 bit 处理器、RS 232 PC 接口、和外围通讯用的CANbus·5个 模拟量输入TEA16， 操作参数设定及显示单元和4行LCD 显示等组成。

2 纠偏方式

2.1 比例调节纠偏P

当需要改变两个带钢运行高度时(例如在活套的出入口)，必须使用带有比例调节作用的纠偏机架，这种类型的纠偏机架，其优点是：只需要较短的自由进带和出带距离，因此，可以安装在机组设备较密集的部位。

该纠偏机架的工作原理是：纠偏辊在进带平面围绕一个固定转轴而转动，由此将带钢的出带部分做横向移动，虽然经过纠偏辊本生不能纠正进带的偏差，但能纠正出带位置，使带钢回到预定的中心位置上来。

带钢运行时的纠正量与纠偏机架的调节距离成比例。进带和出带与转动平面成90度，其最大的纠偏能力取决于进带和出带之间的间距。

2.2积分调节纠偏机架I

在有较长自由进带距离的情况下，可以采用积分调节纠偏机架。当带钢出现偏差时，纠偏辊会摆动一个角度，这时进带平面与纠偏辊的棍轴形成一定的夹角，通过辊旋转所产生的“卷效应”作用，使带钢与辊的接触面以螺旋线轨迹运行，最终使带钢回到中心线上，为了防止辊摆动过度引起的系统振荡，必须配有机械位置反馈信号装置。

2.3比例积分调节纠偏机架PI

该类型的纠偏机架在这里的功能是保证带钢进入活套前有很好的对中，经过一段较长的自由进带距离后，带钢成90度通过一个纠偏辊，利用卷绕效应的优点，主要的带钢偏差会被纠正，在此，两倍与最大带宽的自由出带距离就足够了。当自由进带和出带距离较长时，也可以将带钢成180度通过纠偏辊。通过两根倾斜的连杆来转动装有纠偏辊的机架，使带钢与棍轴之间形成一定的角度（积分调节部分），同时又能使带钢横向移动（比例调节部分），两者的恰当组合构成了比例积分调节。这种类型除了对出带位置进行精确的纠正之处，对进带又能有一定的纠正效果。

参考文献

[1] 王廷溥.板带材生产原理与工艺, 冶金工业出版社, 1995.

[2] 孙一康.带钢热连轧模型与控制,冶金工业出版社, 2002.