陶其樂

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司銅板帶有限公司，江西南昌 330096)

CPC在銅板帶側(cè)面銑上的運(yùn)用

陶其樂

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司銅板帶有限公司，江西南昌 330096)

隨著時(shí)代的發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)的革新，客戶對(duì)產(chǎn)品的要求也與日俱增、逐年提高，也對(duì)銅板帶加工技術(shù)提出了新的標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)表面質(zhì)量的控制更為苛刻。本文詳細(xì)介紹了CPC對(duì)中系統(tǒng)的工作原理、調(diào)試過程以及生產(chǎn)過程中運(yùn)用實(shí)踐和問題探討，為其提高工作效率和增加企業(yè)效益方面提供了有力依據(jù)。

cpc;質(zhì)量;精度;中心位;檢測(cè)

1 引言

在中國(guó)銅板帶生產(chǎn)出現(xiàn)飛速發(fā)展的狀況下，針對(duì)高精度銅板帶的銑面質(zhì)量，各方已經(jīng)提出了更高要求，這一點(diǎn)已經(jīng)越來越得到全行業(yè)的認(rèn)同。如何清除帶坯表面的氧化層、非金屬氧化物;清除表面?zhèn)酆土鸭y;保證帶坯的表面尺寸一致性等問題是生產(chǎn)高精度銅板帶生產(chǎn)必須解決的，這些提高表面質(zhì)量的方法已經(jīng)逐漸成為生產(chǎn)高精度銅板帶不可缺少的生產(chǎn)工藝。而近十年，因銅帶側(cè)表面質(zhì)量缺陷而導(dǎo)致成材率的下降，也逐步引起生產(chǎn)企業(yè)和設(shè)備制造商的關(guān)注。如何解決銅帶側(cè)邊的缺陷;如何保證高成材率的條件下，提出最優(yōu)良的銑邊工藝，這些成為了行業(yè)里最想解決的實(shí)際問題，銑面設(shè)備的更新改造已成大勢(shì)所趨。

由于每卷卷坯都有一定的塔形度，當(dāng)來料卷坯開卷后進(jìn)入面銑線，帶材有一定程度的橫向擺動(dòng)，微觀上形成一種蛇行前進(jìn)的過程［1］。如果僅僅靠普通的側(cè)銑裝置進(jìn)行銑削作業(yè)，就會(huì)產(chǎn)生側(cè)銑量不均勻，邊部形成連續(xù)不規(guī)則波浪，造成銑削量過大，從而影響成材率。如何嚴(yán)格控制銑削量，解決波浪現(xiàn)象是大家最關(guān)心的問題，而CPC裝置在解決這一問題方面起到了關(guān)鍵作用。

2 CPC的組成及檢測(cè)原理

CPC全稱Center Position Control，中文翻譯成中心位置糾偏控制系統(tǒng)［2］。這套系統(tǒng)主要由高強(qiáng)度進(jìn)口液壓缸，伺服比例閥，CPC光電自動(dòng)寬度檢測(cè)器，CPC檢測(cè)盒，兩個(gè)光反射回饋光電開關(guān)以及兩個(gè)SA600信號(hào)放大器組成。CPC控制功能由PLC完成，其主要控制原理是將帶材位置的檢測(cè)信號(hào)油缸位置反饋信號(hào)送至PLC，進(jìn)行運(yùn)算后，輸出信號(hào)控制側(cè)銑裝置移動(dòng)達(dá)到中心位置［3］。其中CPC光電自動(dòng)寬度檢測(cè)器是由上端的光源投光器、下端的光電接收器兩部分組成，主要用來監(jiān)測(cè)帶材的中心位置與銑屑中心線的偏移量，安裝在側(cè)銑機(jī)的入口處。光電接收器則采用了特殊吸光材料作為接收傳感器，CPC有效線性檢測(cè)長(zhǎng)度為單側(cè)450mm，全長(zhǎng)900mm［4］。

當(dāng)板帶材進(jìn)入側(cè)銑機(jī)，其入口處夾送輥前端的光反射回饋光電開關(guān)投射出的光射線被板帶材擋住后，回饋消失，觸發(fā)信號(hào)，液壓缸開始動(dòng)作，支撐在鋼架上的側(cè)銑削裝置在液壓推桿的作用下初次對(duì)中，其對(duì)中的參考中心線為機(jī)列工作側(cè)的中心線。隨著帶材繼續(xù)緩慢的伸入，當(dāng)夾送輥后端的光反射回饋光電開關(guān)投射出的光射線被帶材擋住，整個(gè)側(cè)銑削裝置再次進(jìn)行微調(diào)整，進(jìn)行精確對(duì)中過程，待穩(wěn)定后通過光電自動(dòng)寬度檢測(cè)器，再轉(zhuǎn)入電流控制方式，保證左右銑削量一致。

圖1 CPC測(cè)量原理圖

3 CPC的精度調(diào)節(jié)

但CPC的控制精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際生產(chǎn)的需要。僅僅以機(jī)列工作中心線為實(shí)際的對(duì)中線是不夠的，因?yàn)殂娤餮b置的中心線相對(duì)與機(jī)列工作中心線僅為一個(gè)大概值，需要通過對(duì)感應(yīng)器的電流調(diào)整來達(dá)到精確控制。這一調(diào)整過程是通過CPC檢測(cè)盒的模擬測(cè)試來實(shí)現(xiàn)的。

圖2 CPC檢測(cè)盒

3.1 靜態(tài)中心位的調(diào)整

首先把CPC控制旋鈕旋到CENT檔，用一根細(xì)綿線，由水平方向，將CPC光電投光器中心板的中點(diǎn)和后側(cè)喂料機(jī)中心板中點(diǎn)連接起來，再測(cè)量左右側(cè)銑刀中心到細(xì)繩的垂直距離是否相等，如不是，則用毫伏表量取CPC檢測(cè)盒上通道22的電壓值，根據(jù)電壓值的大小來調(diào)整傳感器上電位計(jì)的電阻，讓左右側(cè)銑刀中心到細(xì)繩垂直距離相等。完成后，在手動(dòng)操作下，通過測(cè)量調(diào)整CPC檢測(cè)盒上的通道12，來逐步確定銑削裝置左右移動(dòng)滿量程電壓范圍值為－2V～+2V，從而精確定位側(cè)銑裝置的靜態(tài)中心位。

3.2 CPC動(dòng)態(tài)控制調(diào)節(jié)

動(dòng)態(tài)中心點(diǎn)查找必須明確銑面線的來料范圍，由實(shí)際的來料范圍進(jìn)行模擬調(diào)節(jié)，為此需準(zhǔn)備兩塊長(zhǎng)度、厚度適中，寬度分別為300mm和450mm的泡沫塑料板來查找。而動(dòng)態(tài)控制有兩種方式:CPC控制和電流控制。而電流控制是基于CPC控制之上的控制模式，故須先將CPC控制的中心點(diǎn)調(diào)節(jié)完成。

先從最小寬度入手，將300mm寬的泡沫塑料板從水平方向緩慢的覆蓋夾送輥后端的光反射回饋光電開關(guān)，泡沫塑料板的中心要與光電開關(guān)的反射板中心平齊，調(diào)節(jié)用于CPC控制信號(hào)放大器SA600上的AW BAL點(diǎn)，使得CPC檢測(cè)盒上的通道9的電壓值為零。再將另一塊450mm寬泡沫塑料板換上，以同樣的操作覆蓋到光反射回饋光電開關(guān)上，繼續(xù)調(diào)整通道9的電壓為零。完成后，重復(fù)上述動(dòng)作10～12次，確保感應(yīng)器的精確度。

完成后，將EX BLAS開關(guān)檔打到ON，量取CPC檢測(cè)盒上通道30的電壓，如電壓值不為零，則需調(diào)整位置控制放大器上的EX BLAS ZERO使電壓值歸零。

圖3 SA600 EX BLAS通斷開關(guān)與P/I轉(zhuǎn)換開關(guān)

結(jié)束上述兩個(gè)調(diào)節(jié)后，就需要通過泡沫塑料板來調(diào)整側(cè)銑機(jī)的工作比例線，完成CPC動(dòng)態(tài)控制的調(diào)節(jié)。在調(diào)整比例線之前必須把CPC信號(hào)放大器SA600的模式設(shè)定為積分模式。操作面板上先設(shè)定好側(cè)銑裝置的偏移量為50mm，再將300mm寬的泡沫塑料板由水平方向放入側(cè)銑裝置，先向左平移50mm，看側(cè)銑裝置是否也向左偏移50mm，，如不是，則可調(diào)節(jié)SA600上的EX BLAS SPAN的旋鈕，使兩者移動(dòng)距離一致。然后將此泡沫塑料板放回零點(diǎn)原位，再向右偏移50mm，通過側(cè)銑裝置的偏移位置來調(diào)整旋鈕。

要注意的是，為使比例線一直保持線性狀態(tài)，選擇的偏移量一定為遞增量或者遞減量。再通過300mm和450mm兩塊泡沫塑料板反復(fù)左右偏移設(shè)定量來找到最精確的工作比例線。最后調(diào)整這個(gè)信號(hào)輸出的放大增益，使得CPC控制的靈敏度達(dá)到最佳［5］。

3.3 電流控制調(diào)節(jié)

CPC控制調(diào)節(jié)完畢后，就要開始進(jìn)行電流控制的調(diào)整。電流控制相對(duì)于CPC位置控制，它的靈敏度和精確度大大提高。當(dāng)帶材進(jìn)行銑邊時(shí)，帶材本身會(huì)有一定程度的橫向微擺動(dòng)，這種橫向微擺動(dòng)會(huì)使得左右銑刀的驅(qū)動(dòng)電機(jī)負(fù)荷電流大小有偏差，通過電流值的反饋，傳感器發(fā)出調(diào)整信號(hào)驅(qū)動(dòng)側(cè)銑裝置微動(dòng)，由于銑削是連續(xù)動(dòng)作，宏觀上觀察側(cè)銑裝置的動(dòng)作也隨著帶材擺動(dòng)而擺動(dòng)。電流控制的調(diào)節(jié)過程與CPC控制調(diào)節(jié)類似，不同點(diǎn)在電流控制由單獨(dú)的信號(hào)放大器SA600控制，而且需要調(diào)整伺服比例閥，旋轉(zhuǎn)比例閥下方控制彈簧旋鈕，直到比例閥的輸出電壓為零。

3.4 CPC對(duì)中模式

CPC對(duì)中在實(shí)際運(yùn)行中有兩種模式，I模式和P模式。I模式又稱為積分模式，在積分模式下，帶材偏離中心線時(shí)，自動(dòng)寬度檢測(cè)器檢測(cè)出的信號(hào)送入放大器，放大器發(fā)出控制信號(hào)，再驅(qū)動(dòng)液壓缸。液壓缸的動(dòng)作速度隨控制信號(hào)的大小而變化。帶卷偏差大時(shí)，液壓缸速度快，偏差小時(shí)，液壓缸速度慢。而在P(比例)模式下，實(shí)際上是一個(gè)以液壓缸缸位為內(nèi)環(huán)、帶材中心偏移量為外環(huán)的雙閉環(huán)控制，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性較高，響應(yīng)速度快，但會(huì)產(chǎn)生殘留的固定誤差;而在I模式下，不會(huì)產(chǎn)生固定誤差，控制精度較高，但響應(yīng)速度較慢。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中可根據(jù)工藝需要，選用適當(dāng)?shù)淖詣?dòng)運(yùn)行模式［6］。

4 存在的問題

在實(shí)際生產(chǎn)中，我們使用CPC控制和電流控制時(shí)，也遇到了很多問題，現(xiàn)對(duì)曾出現(xiàn)的一些主要問題和解決方法予以介紹。

4.1 CPC誤動(dòng)作

光反射回饋光電開關(guān)的光頭粘灰，光電開關(guān)和反射板錯(cuò)位等等原因都會(huì)造成CPC誤動(dòng)作，使銑刀裝置動(dòng)作，造成漏銑，錯(cuò)銑甚至?xí)蚵溷姷兜镀粌H會(huì)影響銑削質(zhì)量，也易損壞設(shè)備。

解決的辦法:

(1)定期對(duì)光頭表面進(jìn)行清理，擦拭、清灰，保證光源表面清潔;

(2)定期查看光電開關(guān)和反射板是否錯(cuò)位;

(3)保證光電開關(guān)輸入端為穩(wěn)定的直流24V;

(4)加強(qiáng)管理，減少人為損壞的因素。

4.2 側(cè)面漏銑

有些情況下，銑削時(shí)會(huì)發(fā)生帶材側(cè)面漏銑的情況，造成側(cè)銑質(zhì)量降低。

解決的辦法:

(1)將SA600上的增益放大量調(diào)整到最佳位置;

(2)必須量取每一卷帶材的厚度，以量取的厚度來調(diào)整側(cè)銑刀裝置的夾緊位置，既保證了夾緊效果，又能讓銑刀裝置能隨著帶材的蛇形擺動(dòng)而自由擺動(dòng);

(3)保證液壓油的容量和質(zhì)量，并調(diào)整好伺服比例閥的壓力比值;

(4)操作人員通過經(jīng)驗(yàn)判斷，合理地調(diào)整開卷機(jī)的相對(duì)位置來減少來料塔形度的影響。

4.3 液壓伺服系統(tǒng)故障

常見的伺服系統(tǒng)故障主要是失效，導(dǎo)致自動(dòng)控制系統(tǒng)的無法自動(dòng)運(yùn)作。

解決的辦法:

(1)由于液壓油的油污或品質(zhì)問題，伺服閥或過濾器常會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，應(yīng)定期檢查或更換過濾器;同時(shí)也要檢查伺服閥的堵塞情況，如堵塞可打開伺服閥端蓋進(jìn)行清理;

(2)定期檢查伺服閥內(nèi)的彈簧片是否能正常工作;

(3)查看液壓站的系統(tǒng)壓力是不是在側(cè)銑液壓系統(tǒng)的工作范圍之內(nèi);

(4)電磁閥是否有電信號(hào)，電壓是否正常;

(5)伺服閥長(zhǎng)期工作后機(jī)械零位會(huì)飄移，需進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。

5 結(jié)束語

經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐和探索，結(jié)果表明:現(xiàn)在對(duì)中系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，可靠性高，響應(yīng)快，糾偏精度可達(dá)±1mm，故障率有效降低，較好地滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的各種實(shí)際需要，成品卷形和質(zhì)量也受到了一致好評(píng)和肯定，相信隨著時(shí)代的發(fā)展，信號(hào)放大器的控制性能也能得到更進(jìn)一步的提高，也將得到更廣泛的應(yīng)用，為生產(chǎn)帶來更好的收益。

［1］寧鐵.高精度銅帶的離線雙面銑面技術(shù)［C］.2005中國(guó)首屆國(guó)際銅板帶研討會(huì)文集，2005:291.

［2］張學(xué)慶，黃立國(guó)，姜杰，宋曉云，李成鋒.CPC/EPC系統(tǒng)在冷軋酸洗生產(chǎn)線中的應(yīng)用［J］.一重技術(shù)，2007，(5).

［3］侯鋒，許瑞璋，向千江.冷軋帶鋼CPC電液伺服控制系統(tǒng)［J］.電氣傳動(dòng)，2007，(11):58.

［4］CPC對(duì)中伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的分析［C］.全國(guó)板帶生產(chǎn)設(shè)備學(xué)術(shù)研討會(huì)文集，1999:490.

［5］QJ2702.3－E.SA600 CPC AMPLIFIER手冊(cè)，2008，11.

［6］曹平，朱文華，徐寧.CPC帶卷對(duì)中系統(tǒng)在梅鋼平整線上的應(yīng)用［J］.冶金自動(dòng)化，2008，(1):66－67.

The Application of CPC on Side Milling Machine of Copper Strip

TAO Qi－Le

(JCC Copper Strip Company Limited，Nanchang，Jiangxi，China 330096)

With the development of production and technology innovation，customer requirements for products is also increased year by year.And also give copper strip process technology with a new standard，especially for high standard of copper strip surface quality.This paper describes the theory of centring CPC system，discuses the practise and problems during commissioning and production process.This paper provides efficient method for improving working efficiency and increasing enterprise revenue.

cpc;quality;accuracy;center position;detection

TP27

B

1009－3842(2011)03－0038－03

2011－04－02

陶其樂(1984－)，男，漢族，江西九江人，本科，現(xiàn)從事設(shè)備電氣管理維護(hù)工作，E－mail:latntql@sohu.com