張?jiān)倥d 郭建軍 河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份公司自動化公司 063000

光電糾偏系統(tǒng)在帶鋼生產(chǎn)中的應(yīng)用

張?jiān)倥d 郭建軍 河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份公司自動化公司 063000

本文介紹了河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼熱軋1810平整分卷線的光電糾偏裝置的工作原理、設(shè)備構(gòu)成和主要技術(shù)性能。并對CPC/EPC控制系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行描述，詳細(xì)介紹了如何利用CPC/EPC系統(tǒng)調(diào)整帶鋼在機(jī)組運(yùn)行過程中的跑偏和對邊問題。

CPC；EPC系統(tǒng)；平整分卷；對中；對

邊

前言

在帶鋼生產(chǎn)線上，帶鋼的跑偏可能由于不同的原因所產(chǎn)生的。跑偏可能導(dǎo)致產(chǎn)品的損壞和生產(chǎn)設(shè)備的損壞。為了避免帶鋼跑偏，帶鋼對中控制系統(tǒng)應(yīng)安裝在生產(chǎn)線的合適位置，以確保帶鋼能夠保證在機(jī)組中心線。

1 系統(tǒng)組成及原理

糾偏系統(tǒng)包括CPC（centre position control）和EPC（edge position control）兩種控制方式，前者使帶鋼運(yùn)行軸線與生產(chǎn)軸線對中，后者使帶鋼運(yùn)行在卷曲過程中邊部對齊。

CPC/EPC系統(tǒng)主要由液壓站、探測裝置、控制箱和操作盤、液壓隨動缸、伺服閥、位移傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成?？蓪?shí)現(xiàn)手動糾偏、自動邊位控制、自動對中（對邊）三種工作方式。

CPC/EPC控制系統(tǒng)自成一體，為連續(xù)閉環(huán)式電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)帶鋼偏離生產(chǎn)線愛你規(guī)定的位置時(shí)。測量系統(tǒng)測出板帶位置偏差，并將偏差值輸入到電控系統(tǒng)。電控系統(tǒng)的輸出與液壓伺服系統(tǒng)相連，液壓系統(tǒng)驅(qū)動糾偏執(zhí)行機(jī)構(gòu)做相應(yīng)移動。這樣，板帶就準(zhǔn)確的進(jìn)行在預(yù)先調(diào)整好的中心（對邊）位置上。系統(tǒng)示意圖見圖1。

圖1

液壓隨動缸的運(yùn)動方向和速度有伺服閥控制，伺服閥前設(shè)EMV控制箱及操作盤。光電探測裝置將帶鋼的中位（邊位）信號輸入給EMV控制器，通過電液伺服閥控制放大器來控制伺服閥正或負(fù)開通，帶動糾偏的開卷（卷曲）的卷筒滑動基座，實(shí)現(xiàn)對中（對邊）自動控制。

2 系統(tǒng)概述

2.1 CPC控制系統(tǒng)的工作原理

CPC裝置共有兩組光電探測裝置和兩個光源組成，如圖2所示。在被測帶鋼兩個邊緣的垂直方向,均安置了該測量系統(tǒng)。系統(tǒng)由平行光投射照明系統(tǒng)(主要由Chip LED陣列和柱面透鏡構(gòu)成)、光電探測裝置、及其驅(qū)動器、數(shù)據(jù)采集和后續(xù)處理電路等組成。Chip LED陣列發(fā)出的光束經(jīng)柱面透鏡匯聚后，形成高亮度的、照度均勻的平行光束平面投射到被測帶鋼的下表面，沒有被帶鋼遮擋的平行光束必然會垂直向上照射。此時(shí)，兩組光電探測裝置會在伺服電機(jī)的帶動下由兩側(cè)同時(shí)向中心位置移動，當(dāng)任意一組裝置先檢測到光束時(shí)記錄其移動的位移S1，然后繼續(xù)向中心位置移動直至另外一側(cè)的裝置檢測到光束為止，并記錄其移動的位移S2。根據(jù)事先已確定的帶鋼中心位置和兩個邊緣的初始位置，便可測量出帶鋼兩個邊緣的位置及其變化，進(jìn)而確定出帶鋼中心位置的變化量S0，并將觸發(fā)伺服閥推動卷筒滑動基座達(dá)到目標(biāo)值（基座移動的位移由線性脈沖傳感器反饋數(shù)值）。不難看出，該系統(tǒng)可以同時(shí)測量帶鋼的寬度。

圖2

1.驅(qū)動器接線盒 2.光源（Chip LED）

a.測量帶鋼最大寬度 b.測量帶鋼最小寬度 c.設(shè)備中心位置 d.參考探測裝置 e.有效光源

L.光源與探測裝置的距離 L=300...4000mm.

X.光源與帶鋼的距離 X ≥ 175 + 0.13·L

因此，得出卷筒滑動基座應(yīng)該移動的位移和帶鋼的寬度W

2.2 EPC控制系統(tǒng)的工作原理

EPC裝置共有一組光電探測裝置和一個光源組成，如圖3所示。在被測帶鋼某一邊緣的垂直方向,安置了該測量系統(tǒng)。同CPC檢測原理一樣，首先從初始位置移動到帶鋼邊緣并采集數(shù)值，在生產(chǎn)過程中，如果邊緣位置發(fā)生了變化，探測裝置也同時(shí)響應(yīng)并記錄移動的位移，進(jìn)而確定出帶鋼邊緣位置的變化量。也就是說帶鋼的偏離值就等于卷筒滑動基座向反方向移動的位移（同樣由傳感器反饋數(shù)值）。

圖3

3 明光源的選擇

本系統(tǒng)的光源采用的是Chip LED光源，一般不采用日光燈作為光源。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)證明:1)若采用日光燈從帶鋼背部照明，雖然探測裝置能夠接收到光束，但由于帶鋼生產(chǎn)工況條件較差、振動大、灰塵較多及污染較重等，使得該照明方案難以滿足實(shí)際工程要求，存在后期維護(hù)量過大的問題；2）采用日光燈照明，由于光強(qiáng)度不足以及光束的發(fā)散性，很難準(zhǔn)確的得到帶鋼邊緣的信息；3)考慮在日光燈前加一光束會聚系統(tǒng)，但由于日光燈管體積較大，所以也不可取。同時(shí)，一般也不采用激光作為光源，其原因?yàn)?1)激光束光強(qiáng)的高斯分布會使光場的光強(qiáng)分布不均,因此不利于信號采集時(shí)的線性響應(yīng)；2）帶鋼生產(chǎn)過程中，環(huán)境溫度高且變化較大，而LD的溫度漂移使得激光束的功率變化，輸出光信號不穩(wěn)定；3) 帶鋼邊緣不平整，存在著少許毛刺。這樣，具有良好相干性的激光束就會在帶鋼邊緣處產(chǎn)生衍射，導(dǎo)致帶鋼邊緣不清晰。實(shí)驗(yàn)表明，若采用激光束來照明并提取帶鋼邊緣的話，難以滿足EPC/CPC測量精度的要求。

LED是一種具有高亮度、節(jié)能、抗震性能強(qiáng)、環(huán)境適應(yīng)性好及耐各種惡劣條件的固體光源，實(shí)驗(yàn)表明，采用由Chip LED陣列和柱面透鏡組成的平行光投射照明系統(tǒng)，能很好地避免上述幾種照明方案的缺點(diǎn)。同時(shí)，只要調(diào)節(jié)外部電源所供給的電流大小，就可以在保證照度依然均勻的前提下，獲得不同的LED發(fā)光亮度。這樣，可以得到很好的帶鋼邊緣圖像，確EPC/CPC測量的穩(wěn)定和精度要求。

總結(jié)

此糾偏裝置在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，能夠很好地滿足生產(chǎn)的需要，能夠?qū)⒊善返木砬肺惶岣咭粋€檔次。并且此設(shè)備工作狀態(tài)非常穩(wěn)定，抗干擾性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單，便于維護(hù)。在近幾年的實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)揮了很顯著的作用。

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PracticalApplication Of the Correction System in Hot Rolling Strip Steel

Zhang Zaixing Guo Jianjun Hebei Iron and Steel Group Tang Steel Corporation Automation Company

This article introduce Correction system which worked in Hot Skinpass and Dividing Line of 1810mm,Tang Steel, HBIS, the theory of measurement, equipment composing and technical capability.This article describes the basic principle of CPC/EPC control system and how it deals with the issues of strip running-off and alignment during the running of rolling mill.

CPC/EPC control system; Skin pass &diving;centering; alignment

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.07.080

張?jiān)倥d，男，1983年出生，河北唐山市人，助理工程師，從事電氣相關(guān)工作。