ABB張力測量儀表在軋鋼控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

張志宏

摘要：軋鋼控制系統(tǒng)中開卷機(jī)和卷取機(jī)需要張力控制，張力控制問題是整個(gè)系統(tǒng)的核心問題，采用恒張力控制是產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量的可靠保證。張力儀是軋鋼控制系統(tǒng)中的重要器件。文章論述了ABB張力測量儀表在軋鋼控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：張力；張力傳感器；張力控制；控制器

中圖分類號(hào)：TG331 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）04-0070-02

ABB張力儀主要由張力傳感器（下面簡稱壓頭）及電子控制設(shè)備組成。張力儀采用抗大過載的壓頭，指示系統(tǒng)故障，極少的維護(hù)和備件需求。可重復(fù)大過載容量，優(yōu)秀的負(fù)載集合性能，低輸出阻抗（10W），大功率傳感器輸出信號(hào)（500mV）。張力儀壓頭有幾種形狀：圓形、矩形和環(huán)形壓磁式壓頭，壓頭由不銹鋼制成，容量為0.63～60MN ，控制精度為：0.5%，在300%以內(nèi)過載，其性能不變。700%過載，無機(jī)械損壞，電子控制設(shè)備采用微處理器，其輸出電流為4～20mA或0～10V的電壓信號(hào)，和系統(tǒng)PLC連接進(jìn)行張力

控制。

一、張力系統(tǒng)的組成

張力系統(tǒng)主要有2個(gè)壓頭、1個(gè)接線盒和1個(gè)MC400P控制器組成。

（一）張力儀壓頭的工作原理

壓磁頭的測力原理基于磁彈性效應(yīng)。即鋼的磁化特性受作用于加在其上的機(jī)械負(fù)荷影響。對于Millmate壓頭，它的變送單元就是一個(gè)承力部件。它由一組一定形狀的專用不銹鋼疊片組成。這些疊片用一定材料粘合成一個(gè)整體，按大家熟知的ressducter原理穿入線圈。根據(jù)壓頭尺寸，一個(gè)壓頭內(nèi)的測量單元可多達(dá)1500個(gè)。這樣使得壓頭具有良好的負(fù)荷集中特性，因?yàn)閴侯^的總體輸出信號(hào)是由每個(gè)測量單元的信號(hào)合成的。用這樣方法做成的壓頭，對作用其表面的力的變化的敏感性降低，從而提高了測量精度。每個(gè)測量單元有四個(gè)孔，穿入兩組互成90°與測量力方向45°角的線圈。

（二）張力的測量原理

壓頭的初級(jí)線圈內(nèi)有勵(lì)磁電流，故在其周圍形成磁場，但由于它和次級(jí)線圈成90°交角，故二者之間在無力作用下不產(chǎn)生磁耦合；當(dāng)有力作用在測量單元上時(shí)，沿力方向的磁阻增加，磁通對稱性產(chǎn)生變化，部分磁力線切割次級(jí)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓，該電壓數(shù)值與所加負(fù)載數(shù)值成正比例關(guān)系。每個(gè)壓頭都由許多這樣的測量單元組成，作用在每個(gè)單元的負(fù)荷均在線性測量范圍內(nèi)。測壓頭將測出的信號(hào)傳送到控制器中，由控制器來控制張力。

（三）控制器MC400P

控制器主要有勵(lì)磁單元、2或4路模擬量輸入、4路模擬量輸出、8路數(shù)字量輸入、8路數(shù)字量輸出、2個(gè)RS-232接口、1個(gè)RS-485接口、1個(gè)“SYNC”接口、1個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接口組成?？刂破鱉C400P的技術(shù)數(shù)據(jù)如表1所示：

表1控制器MC400P的技術(shù)數(shù)據(jù)

名稱 數(shù)據(jù) 名稱 數(shù)據(jù)

電壓 85－264VAC 開關(guān)量信號(hào)延遲時(shí)間 15ms

保險(xiǎn)絲

（F1，F(xiàn)2） 2A 模擬量輸入信號(hào)范圍 0±10VDC

功率 最大140W 模擬量輸出信號(hào)范圍 0±10V或4～20mA

功率因素 最小0.95在140W 勵(lì)磁 330Hz，

0.5A ，10Ω

模擬量輸出信號(hào)延遲時(shí)間 5ms（12～400ms帶過濾） 數(shù)字量輸出信號(hào)延遲時(shí)間 50ms

(四）張力的計(jì)算方法

張力計(jì)算方法如圖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：實(shí)際張力；α：帶鋼與水平方向的夾角；β：帶鋼與水平方向的夾角。

二、現(xiàn)場調(diào)試方法

（一）張力儀參數(shù)設(shè)定前準(zhǔn)備

在做參數(shù)設(shè)定前先檢查設(shè)備狀態(tài)、電纜的連接、供電單元是否正常。檢查正常之后開始送電。先將控制器的主電源送上，在送操作單元的電源。

（二）參數(shù)設(shè)定方法

1．定義一個(gè)測量名稱：在操作單元上選擇SERVICE/SERVICE MENU3/DEFINE SYSTEM/SETUP OBJECT項(xiàng)定義一個(gè)名稱。

2．在“select application”畫面中選擇測量的對象是“張力”。

3．在“select type”畫面中選擇測量的方式是“標(biāo)準(zhǔn)測量輥”。

4．在“object parameters”畫面中選擇測壓頭的型號(hào)，通過“chang LC type”這項(xiàng)來選擇所需的壓頭型號(hào)。

5．在“Tension parameters”畫面中輸入測壓頭的測量范圍和張力測量的增益，通過“change unit”畫面來選擇壓頭單位，通過“Calc.gain”畫面來輸入計(jì)算張力增益的角度類型。

6．定義模擬量的輸出：在SERVICE/ SERVICE MENU3/ DEFINE SYSTEM//SETUP/ANALOG OUT畫面里輸入測量值的上、下限，輸出的電壓值，限制電壓值。

7．定義數(shù)字量的輸入：在SERVICE/ SERVICE MENU3/ DEFINE SYSTEM /O/DIGITAL I/O的畫面里定義數(shù)字量輸入、輸出端口的信號(hào)名號(hào)。

8．定義模擬量的輸入：在SERVICE/ SERVICE MENU3/ DEFINE SYSTEM/I/O/ANALOG I/O的畫面里選擇輸入壓頭的測量型號(hào)。在張力儀的各個(gè)參數(shù)設(shè)定完以后，可以做一下仿真測試，選擇SERVICE/ SERVICE MENU1/LC-EXC ON/OFF畫面將測壓頭的勵(lì)磁信號(hào)打到ON，再選擇SERVICE/ SERVICE MENU2/ CHECK I/O畫面，輸入想要測試的張力值按“Change value”鍵進(jìn)行測試，按“operation”鍵來看測試的結(jié)果。

三、結(jié)論

通過介紹ABB張力儀的原理和調(diào)試方法，經(jīng)過在軋鋼系統(tǒng)的應(yīng)用，證明其調(diào)試方便、性能可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 蘇福明．寬帶鋼熱軋機(jī)的機(jī)械化與自動(dòng)化[M]．冶金工業(yè)出版社，1988．

[2]鄒家祥．軋鋼機(jī)械[M]．冶金工業(yè)出版社，2000.

（責(zé)任編輯：趙秀娟）