对边控制系统在箔材轧机重卷机上的运用

杨君+史继强

摘 要：使用全数字控制系统对轧机重卷机进行改造，实现带箔材在上卷和下卷时的自动对边，提高带卷质量和工作效率，并与主控制系统通过PROFIBUS总线进行数据通讯，形成下卷时重卷机组对边控制的自动化系统。为后续带箔材的轧制提供技术保障。

关键词：全数字自动对边控制；轧机；自动化

中图分类号：TH137 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）24-0147-02

前言

宝钛集团德国森德威20辊带箔材轧机机组中的重卷机，对边控制系统原采用光电传感器等分立元件控制，运行多年，控制精度和响应速度均下降较为严重，故障频繁，维修困难，且与轧机主控制系统不能通讯，无法协同一体化控制。现采用德国EMG公司SPC全数字自动对边控制系统进行改造，该系统是一个连续的闭环跟踪调节系统：在钛带上、下卷过程中由探测头连续的测量出钛带一侧边缘的相对位置，并转化为数字信号输入到电控器，与位置预设值比较、处理产生位置偏差信号；位置偏差信号由控制系统经过电液转换后输出到液压控制站的电液伺服阀，伺服阀驱动与卷取机相连的液压缸垂直于轧机中心线移动；以调整跑偏的钛带回到预定的位置上，实现钛带在机组预定位置运行的功能，并将运行状态等信息经总线传输给机组主控制系统。

1 控制原理

系统简介：

EMG公司生产的对边控制器控制模式可分为内部控制和外部控制，均可在操作面板进行设置，本次改造利用PROFIBUS通讯协议的强大功能，方便简洁的将控制器状态、板带位置信息、操作方式等传送至PLC中，进行集中控制。

下卷时开卷机会将正在开卷的料卷沿与机组垂直方向作横向移动，直到移至预先设定的位置为止。开卷机是否移动取决于钛带的横向偏差。探测头从一个参考位置测量得到钛带位置的偏差值，将其传输给电控放大调节器，放大器的输出与一个电液伺服阀相连，通过连续控制伺服阀驱动开卷机滚架的液压缸作相应的移动。

由于下卷时要求卷取机收卷筒带卷一边平齐，所以光电式测量传感器及光源装设在离收卷筒最近的剪切机机架上，剪切机由液压油缸垂直于带卷方向驱动，液压缸前后安装行程开关。传感器的纵向位置调整依靠剪切机机架的调整来实现。

2 控制实现

2.1 自动对边系统元件组成

系统核心组成如图1所示，主要由探测头、数字电控器、线性位置传感器、电液伺服阀、液压站等所构成。详细参数见表1。

本次改造，对边控制系统采用两种控制模式，分别为自动和手动。

手动模式用于箔材带卷初始上卷时，依靠安装在与上卷机随动的线性位移传感器测量到下卷机的实际位置与设定位置进行对比和校正，一般运行在下卷机游动缸的中间位置，便于箔材钛带带头的上卷对中夹持。

上卷机采用自动模式时，首先进行箔材的对边，并且上卷机和下卷机之间必须保持设定的张力且静止。将转换开关旋转至“对边”，测光头可在任意位置进行回退，当测光头到达末端限位时，进行反向前移，寻找带材边缘。测光头由高频光源发射器和光电传感器组成，高频光源发射器定向发射频率为20MHz的光由光电传感器的测头接收。在完全无遮挡的情况下，状态字中带钢位置数据为+500，完全遮挡为-500，当光头运行至带材边缘，理想状态下，只有一半的光线被光电传感器所接收，其“带钢位置数据”为0。正常运行进行收卷作业时，由于系统的机械振动和箔材边沿的不规则将导致系统的測量数据的震荡，从而影响收卷机纵向移动的抖动，为了避免这种情况的发生，依据工艺要求对边精度达到+/-1mm，在PLC编程时将带钢位置校正控制字数据写入对边控制系统，将带钢位置数据控制在一定的范围内，从而不引起伺服阀的动作，当测量数据大于该校正值时，伺服阀动作，收卷机相应纵向平移。当下卷机和上卷机之间的带材形成张力并且测光头自动寻找到带卷的边沿后，上卷机开始带张力旋转，系统始终保证带卷一侧的平齐。

2.2 自动化系统的组成

SPC控制器使用PROFIBUS通讯板与原系统的西门子S7-400PLC通讯，EMG作为系统从站使用，通过总线将接口信号传输到PLC。

EPC系统PLC地址的分配：

依据对边控制器说明书提供的主从界面通讯协议的定义，在系统硬件组态后进行该控制器在系统集成后的控制字及状态字的地址分配如图2所示。

对边控制器可使用的控制字为2个16位数据，状态字为5个16位数据分别对控制器的控制模式及实时状态进行自动控制。详细参数见表2。

本次改造完成后，有效的解决了钛带箔材在收卷时的带卷一侧不齐的情况，卷取的齐整度控制在±1mm范围内，精度、稳定性均很高，完全达到后续轧制或成品的工艺要求。

参考文献：

[1]黄庆学.轧钢机械设计[M].冶金工业出版社，2007.

[2]EMG公司.SPC compact操作手册[Z].

[3]郑淑娟，贾建涛，段现银.比例阀控电业纠偏系统的设计与分析[J].机床与液压，2010，38（16）：57-59.endprint