光電糾偏系統在帶鋼生產中的應用

張再興 郭建軍 河北鋼鐵集團唐鋼股份公司自動化公司 063000

光電糾偏系統在帶鋼生產中的應用

張再興 郭建軍 河北鋼鐵集團唐鋼股份公司自動化公司 063000

本文介紹了河北鋼鐵集團唐鋼熱軋1810平整分卷線的光電糾偏裝置的工作原理、設備構成和主要技術性能。并對CPC/EPC控制系統的基本原理進行描述，詳細介紹了如何利用CPC/EPC系統調整帶鋼在機組運行過程中的跑偏和對邊問題。

CPC；EPC系統；平整分卷；對中；對

邊

前言

在帶鋼生產線上，帶鋼的跑偏可能由于不同的原因所產生的。跑偏可能導致產品的損壞和生產設備的損壞。為了避免帶鋼跑偏，帶鋼對中控制系統應安裝在生產線的合適位置，以確保帶鋼能夠保證在機組中心線。

1 系統組成及原理

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

CPC/EPC系統主要由液壓站、探測裝置、控制箱和操作盤、液壓隨動缸、伺服閥、位移傳感器和執行機構等組成。可實現手動糾偏、自動邊位控制、自動對中（對邊）三種工作方式。

CPC/EPC控制系統自成一體，為連續閉環式電液調節系統，當帶鋼偏離生產線愛你規定的位置時。測量系統測出板帶位置偏差，并將偏差值輸入到電控系統。電控系統的輸出與液壓伺服系統相連，液壓系統驅動糾偏執行機構做相應移動。這樣，板帶就準確的進行在預先調整好的中心（對邊）位置上。系統示意圖見圖1。

圖1

液壓隨動缸的運動方向和速度有伺服閥控制，伺服閥前設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開通，帶動糾偏的開卷（卷曲）的卷筒滑動基座，實現對中（對邊）自動控制。

2 系統概述

2.1 CPC控制系統的工作原理

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。系統由平行光投射照明系統(主要由Chip LED陣列和柱面透鏡構成)、光電探測裝置、及其驅動器、數據采集和后續處理電路等組成。Chip LED陣列發出的光束經柱面透鏡匯聚后，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，兩組光電探測裝置會在伺服電機的帶動下由兩側同時向中心位置移動，當任意一組裝置先檢測到光束時記錄其移動的位移S1，然后繼續向中心位置移動直至另外一側的裝置檢測到光束為止，并記錄其移動的位移S2。根據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，進而確定出帶鋼中心位置的變化量S0，并將觸發伺服閥推動卷筒滑動基座達到目標值（基座移動的位移由線性脈沖傳感器反饋數值）。不難看出，該系統可以同時測量帶鋼的寬度。

圖2

1.驅動器接線盒 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該移動的位移和帶鋼的寬度W

2.2 EPC控制系統的工作原理

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。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值，在生產過程中，如果邊緣位置發生了變化，探測裝置也同時響應并記錄移動的位移，進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值）。

圖3

3 明光源的選擇

本系統的光源采用的是Chip LED光源，一般不采用日光燈作為光源。因為實驗證明: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際工程要求，存在后期維護量過大的問題；2）采用日光燈照明，由于光強度不足以及光束的發散性，很難準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，但由于日光燈管體積較大，所以也不可取。同時，一般也不采用激光作為光源，其原因為:1)激光束光強的高斯分布會使光場的光強分布不均,因此不利于信號采集時的線性響應；2）帶鋼生產過程中，環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生衍射，導致帶鋼邊緣不清晰。實驗表明，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、節能、抗震性能強、環境適應性好及耐各種惡劣條件的固體光源，實驗表明，采用由Chip LED陣列和柱面透鏡組成的平行光投射照明系統，能很好地避免上述幾種照明方案的缺點。同時，只要調節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測量的穩定和精度要求。

總結

此糾偏裝置在實際的生產過程中，能夠很好地滿足生產的需要，能夠將成品的卷曲品位提高一個檔次。并且此設備工作狀態非常穩定，抗干擾性強，結構簡單，便于維護。在近幾年的實際生產中發揮了很顯著的作用。

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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

張再興，男，1983年出生，河北唐山市人，助理工程師，從事電氣相關工作。