傳感器在液壓AGC中的應用

李巖

【摘 要】傳感器是一種檢測裝置，能夠檢測到被測量的信息，并將能檢測感受到的信息，按一定規律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的輸出、處理、記錄、控制等要求，是實現自動檢測和自動控制的首要環節。

【關鍵詞】中厚板軋機；傳感器；位置控制

前言

安陽鋼鐵集團總公司第二軋鋼廠，建于上個世紀90年代初，主要產品為中厚板，采用雙機架進行軋制。軋機為四輥軋機。其2800mm中厚板軋機HAGC自動化控制系統由基礎自動化L1系統、過程計算機L2系統和HMI系統組成。

軋機HAGC控制系統由兩部分組成。一部分是軋前的輥縫自動位置控制（APC）預置系統，即在指定的時刻將控制對象的位置自動的調節到預先由過程機或是HMI給出的目標值上，這是一個電動/液壓混合壓下位置控制系統，由壓下電機和液壓伺服系統聯合驅動調節，又稱為（EGC/HGC）；另一部分為軋制過程中的板厚控制系統，這是一個液壓伺服系統，稱為液壓AGC。

全線自動化檢測儀表和傳感器包括紅外測溫儀、熱金屬檢測器（HMD）、油壓傳感器、位移傳感器、頂帽傳感器

（1）HMD：熱金屬檢測器，用于熱坯和軋線上軋件頭尾檢測，產生軋件跟蹤信號。

（2）紅外高溫計：用于測量坯料或軋件的表面溫度。在一些重要地方，可用兩臺高溫計，以相互對照，提高測量精度和可靠性。

（3）油壓傳感器：用于測量液壓缸油壓，并可轉換為軋制壓力。

（4）位移傳感器和頂帽傳感器：用于測量壓下絲杠位移和液壓缸柱塞位移

HAGC控制系統是保證鋼板厚度精度的最重要的手段。HAGC系統由高性能的伺服閥、液壓缸和高精度的傳感器提供高相應、高精度的位置和壓力控制。

1.液壓缸位置控制

液壓缸位置控制是控制液壓缸的基本模式。位置控制提供基本的內部控制環，這個內部控制環和AGC功能結合使用。

在液壓缸位置控制中，位置的反饋信號是通過每個液壓缸上裝有的數字位置傳感器來獲得。然后該信號同位置基準信號進行對比，它們之間的偏差用來調整伺服閥，從而確保偏差能夠降到零。

而且每一個液壓缸位置控制，一種附加的控制環可以使得驅動側和非驅動側的液壓缸的同步運動，從而當液壓缸運動到一個新的設定位置時保持兩個液壓缸位置差異。這種附加控制環提高了位置閉環的穩定性并且阻止由于伺服閥的性能差異帶來位置的誤差。

位置控制環使用的位置參考是根據當前操作方式下基準的混合值。在軋制時，這種位置基準是輥縫參考值（用軋機零點數據值來計算液壓缸位置）和各種補償微調的總和。對于其它方式，一種直接液壓缸位置參考值來自于軋機順序功能，如軋機調零、軋機模數或換輥等。

2.液壓缸壓力控制

軋制力（載荷）控制為液壓缸控制提供一個第二內部控制環。在這種控制方式下，通過固定在液壓缸上的壓力傳感器來測量液壓缸載荷。測量到的壓力與壓力參考值進行比較，然后將它們之間的差值傳遞給伺服閥，從而決定液壓油是流入還是流出液壓缸，從而使測量到液壓缸壓力與壓力基準值之間的差值降到零。

液壓缸壓力控制在中板軋機中并不是典型的使用，主要用于現場測試過程中。可以提供一種平穩的轉換器來確保位置控制與壓力控制之間的一種平滑過渡。

3.伺服閥壓力降補償

伺服閥中的液壓油的流量是由閥門上的壓力降來決定的。可以通過使用伺服閥壓力降補償來消除伺服閥壓力降對液壓油帶來的影響。

伺服閥壓力降補償依賴于伺服閥的壓力因子增益，這種壓力因子增益可以沿著液壓缸的伸長、液壓缸的壓力和運動方向進行連續的計算。這種補償確保在整個壓力控制范圍內，液壓缸的響應是線性的，而且位置控制環響應是對于液壓缸上的上升或下降是對稱的。

4.壓下絲杠位置控制

同液壓缸位置控制結合在一起，壓下絲杠位置控制可以用來設定所需要的輥縫。這種控制環取一個壓下絲杠位置測量值，然后同絲杠位置參考值進行比較。在實際位置和目標位置之間的任何偏差都會產生一個與之成比例的速度參基準，從而對壓下速度進行調節。這種速度基準一直保持到實際位置同目標位置間的偏差降到一個設定的死區。任何壓下絲杠位置偏差作為調整量被輸入液壓缸位置參考值。同樣的，輥縫設定精度僅取決于壓下絲杠位置的測量設備。取決于液壓缸的有效行程，可以實現在精軋機實現全自動液壓壓下。

5.位置參考值計算

二級過程機系統在道次軋制前就要對該道次的軋制輥縫進行計算。然后再計算有軋制載荷時的液壓缸位置和絲杠的位置。作為道次規程的一部分，這些位置參考值傳給AGC系統。

參考文獻：

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[2]張進之。壓力AGC系統與其他厚控制系統共用的相關性分析，冶金自動化。1987.

[3]郝付國。動態設定型AGC在中厚板軋機上的應用. 鋼鐵 1995.

[4]康永林。軋制工程學.北京冶金工業出版社.2004