ABB张力测量仪表在轧钢控制系统中的应用

张志宏

摘要：轧钢控制系统中开卷机和卷取机需要张力控制，张力控制问题是整个系统的核心问题，采用恒张力控制是产品质量和数量的可靠保证。张力仪是轧钢控制系统中的重要器件。文章论述了ABB张力测量仪表在轧钢控制系统中的应用。

关键词：张力；张力传感器；张力控制；控制器

中图分类号：TG331 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）04-0070-02

ABB张力仪主要由张力传感器（下面简称压头）及电子控制设备组成。张力仪采用抗大过载的压头，指示系统故障，极少的维护和备件需求。可重复大过载容量，优秀的负载集合性能，低输出阻抗（10W），大功率传感器输出信号（500mV）。张力仪压头有几种形状：圆形、矩形和环形压磁式压头，压头由不锈钢制成，容量为0.63～60MN ，控制精度为：0.5%，在300%以内过载，其性能不变。700%过载，无机械损坏，电子控制设备采用微处理器，其输出电流为4～20mA或0～10V的电压信号，和系统PLC连接进行张力

控制。

一、张力系统的组成

张力系统主要有2个压头、1个接线盒和1个MC400P控制器组成。

（一）张力仪压头的工作原理

压磁头的测力原理基于磁弹性效应。即钢的磁化特性受作用于加在其上的机械负荷影响。对于Millmate压头，它的变送单元就是一个承力部件。它由一组一定形状的专用不锈钢叠片组成。这些叠片用一定材料粘合成一个整体，按大家熟知的ressducter原理穿入线圈。根据压头尺寸，一个压头内的测量单元可多达1500个。这样使得压头具有良好的负荷集中特性，因为压头的总体输出信号是由每个测量单元的信号合成的。用这样方法做成的压头，对作用其表面的力的变化的敏感性降低，从而提高了测量精度。每个测量单元有四个孔，穿入两组互成90°与测量力方向45°角的线圈。

（二）张力的测量原理

压头的初级线圈内有励磁电流，故在其周围形成磁场，但由于它和次级线圈成90°交角，故二者之间在无力作用下不产生磁耦合；当有力作用在测量单元上时，沿力方向的磁阻增加，磁通对称性产生变化，部分磁力线切割次级线圈产生感应电压，该电压数值与所加负载数值成正比例关系。每个压头都由许多这样的测量单元组成，作用在每个单元的负荷均在线性测量范围内。测压头将测出的信号传送到控制器中，由控制器来控制张力。

（三）控制器MC400P

控制器主要有励磁单元、2或4路模拟量输入、4路模拟量输出、8路数字量输入、8路数字量输出、2个RS-232接口、1个RS-485接口、1个“SYNC”接口、1个网络连接口组成。控制器MC400P的技术数据如表1所示：

表1控制器MC400P的技术数据

名称 数据 名称 数据

电压 85－264VAC 开关量信号延迟时间 15ms

保险丝

（F1，F2） 2A 模拟量输入信号范围 0±10VDC

功率 最大140W 模拟量输出信号范围 0±10V或4～20mA

功率因素 最小0.95在140W 励磁 330Hz，

0.5A ，10Ω

模拟量输出信号延迟时间 5ms（12～400ms带过滤） 数字量输出信号延迟时间 50ms

(四）张力的计算方法

张力计算方法如图1所示。其中水平方向的分力：FV =T（COSα-COSβ）

垂直方向的分力：FR=T（SINα+SINβ）T：实际张力；α：带钢与水平方向的夹角；β：带钢与水平方向的夹角。

二、现场调试方法

（一）张力仪参数设定前准备

在做参数设定前先检查设备状态、电缆的连接、供电单元是否正常。检查正常之后开始送电。先将控制器的主电源送上，在送操作单元的电源。

（二）参数设定方法

1．定义一个测量名称：在操作单元上选择SERVICE/SERVICE MENU3/DEFINE SYSTEM/SETUP OBJECT项定义一个名称。

2．在“select application”画面中选择测量的对象是“张力”。

3．在“select type”画面中选择测量的方式是“标准测量辊”。

4．在“object parameters”画面中选择测压头的型号，通过“chang LC type”这项来选择所需的压头型号。

5．在“Tension parameters”画面中输入测压头的测量范围和张力测量的增益，通过“change unit”画面来选择压头单位，通过“Calc.gain”画面来输入计算张力增益的角度类型。

6．定义模拟量的输出：在SERVICE/ SERVICE MENU3/ DEFINE SYSTEM//SETUP/ANALOG OUT画面里输入测量值的上、下限，输出的电压值，限制电压值。

7．定义数字量的输入：在SERVICE/ SERVICE MENU3/ DEFINE SYSTEM /O/DIGITAL I/O的画面里定义数字量输入、输出端口的信号名号。

8．定义模拟量的输入：在SERVICE/ SERVICE MENU3/ DEFINE SYSTEM/I/O/ANALOG I/O的画面里选择输入压头的测量型号。在张力仪的各个参数设定完以后，可以做一下仿真测试，选择SERVICE/ SERVICE MENU1/LC-EXC ON/OFF画面将测压头的励磁信号打到ON，再选择SERVICE/ SERVICE MENU2/ CHECK I/O画面，输入想要测试的张力值按“Change value”键进行测试，按“operation”键来看测试的结果。

三、结論

通过介绍ABB张力仪的原理和调试方法，经过在轧钢系统的应用，证明其调试方便、性能可靠。

参考文献

[1] 苏福明．宽带钢热轧机的机械化与自动化[M]．冶金工业出版社，1988．

[2]邹家祥．轧钢机械[M]．冶金工业出版社，2000.

（责任编辑：赵秀娟）