對邊控制系統在箔材軋機重卷機上的運用

楊君+史繼強

摘 要：使用全數字控制系統對軋機重卷機進行改造，實現帶箔材在上卷和下卷時的自動對邊，提高帶卷質量和工作效率，并與主控制系統通過PROFIBUS總線進行數據通訊，形成下卷時重卷機組對邊控制的自動化系統。為后續帶箔材的軋制提供技術保障。

關鍵詞：全數字自動對邊控制；軋機；自動化

中圖分類號：TH137 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）24-0147-02

前言

寶鈦集團德國森德威20輥帶箔材軋機機組中的重卷機，對邊控制系統原采用光電傳感器等分立元件控制，運行多年，控制精度和響應速度均下降較為嚴重，故障頻繁，維修困難，且與軋機主控制系統不能通訊，無法協同一體化控制。現采用德國EMG公司SPC全數字自動對邊控制系統進行改造，該系統是一個連續的閉環跟蹤調節系統：在鈦帶上、下卷過程中由探測頭連續的測量出鈦帶一側邊緣的相對位置，并轉化為數字信號輸入到電控器，與位置預設值比較、處理產生位置偏差信號；位置偏差信號由控制系統經過電液轉換后輸出到液壓控制站的電液伺服閥，伺服閥驅動與卷取機相連的液壓缸垂直于軋機中心線移動；以調整跑偏的鈦帶回到預定的位置上，實現鈦帶在機組預定位置運行的功能，并將運行狀態等信息經總線傳輸給機組主控制系統。

1 控制原理

系統簡介：

EMG公司生產的對邊控制器控制模式可分為內部控制和外部控制，均可在操作面板進行設置，本次改造利用PROFIBUS通訊協議的強大功能，方便簡潔的將控制器狀態、板帶位置信息、操作方式等傳送至PLC中，進行集中控制。

下卷時開卷機會將正在開卷的料卷沿與機組垂直方向作橫向移動，直到移至預先設定的位置為止。開卷機是否移動取決于鈦帶的橫向偏差。探測頭從一個參考位置測量得到鈦帶位置的偏差值，將其傳輸給電控放大調節器，放大器的輸出與一個電液伺服閥相連，通過連續控制伺服閥驅動開卷機滾架的液壓缸作相應的移動。

由于下卷時要求卷取機收卷筒帶卷一邊平齊，所以光電式測量傳感器及光源裝設在離收卷筒最近的剪切機機架上，剪切機由液壓油缸垂直于帶卷方向驅動，液壓缸前后安裝行程開關。傳感器的縱向位置調整依靠剪切機機架的調整來實現。

2 控制實現

2.1 自動對邊系統元件組成

系統核心組成如圖1所示，主要由探測頭、數字電控器、線性位置傳感器、電液伺服閥、液壓站等所構成。詳細參數見表1。

本次改造，對邊控制系統采用兩種控制模式，分別為自動和手動。

手動模式用于箔材帶卷初始上卷時，依靠安裝在與上卷機隨動的線性位移傳感器測量到下卷機的實際位置與設定位置進行對比和校正，一般運行在下卷機游動缸的中間位置，便于箔材鈦帶帶頭的上卷對中夾持。

上卷機采用自動模式時，首先進行箔材的對邊，并且上卷機和下卷機之間必須保持設定的張力且靜止。將轉換開關旋轉至“對邊”，測光頭可在任意位置進行回退，當測光頭到達末端限位時，進行反向前移，尋找帶材邊緣。測光頭由高頻光源發射器和光電傳感器組成，高頻光源發射器定向發射頻率為20MHz的光由光電傳感器的測頭接收。在完全無遮擋的情況下，狀態字中帶鋼位置數據為+500，完全遮擋為-500，當光頭運行至帶材邊緣，理想狀態下，只有一半的光線被光電傳感器所接收，其“帶鋼位置數據”為0。正常運行進行收卷作業時，由于系統的機械振動和箔材邊沿的不規則將導致系統的測量數據的震蕩，從而影響收卷機縱向移動的抖動，為了避免這種情況的發生，依據工藝要求對邊精度達到+/-1mm，在PLC編程時將帶鋼位置校正控制字數據寫入對邊控制系統，將帶鋼位置數據控制在一定的范圍內，從而不引起伺服閥的動作，當測量數據大于該校正值時，伺服閥動作，收卷機相應縱向平移。當下卷機和上卷機之間的帶材形成張力并且測光頭自動尋找到帶卷的邊沿后，上卷機開始帶張力旋轉，系統始終保證帶卷一側的平齊。

2.2 自動化系統的組成

SPC控制器使用PROFIBUS通訊板與原系統的西門子S7-400PLC通訊，EMG作為系統從站使用，通過總線將接口信號傳輸到PLC。

EPC系統PLC地址的分配：

依據對邊控制器說明書提供的主從界面通訊協議的定義，在系統硬件組態后進行該控制器在系統集成后的控制字及狀態字的地址分配如圖2所示。

對邊控制器可使用的控制字為2個16位數據，狀態字為5個16位數據分別對控制器的控制模式及實時狀態進行自動控制。詳細參數見表2。

本次改造完成后，有效的解決了鈦帶箔材在收卷時的帶卷一側不齊的情況，卷取的齊整度控制在±1mm范圍內，精度、穩定性均很高，完全達到后續軋制或成品的工藝要求。

參考文獻：

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[2]EMG公司.SPC compact操作手冊[Z].

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