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摘要：针对实际工作中的问题，将原有的手动纠偏装置改为自动纠偏控制系统。新系统可以很好的完成纠偏任务，降低了实验人员的劳动强度，消除了人工纠偏所带来的低精度问题，提高了工作效率和纠偏效果。
关键字：自动纠偏 位置控制 自学习
前言：带钢连续退火实验机是2009年太钢技术中心联合东北大学开发的实验设备，主要用于硅钢产品的研究和开发以及连续退火工艺的研究和优化。在使用过程中，原有的手动纠偏装置逐渐暴露出手动纠偏精度低、劳动强度大等问题。改造后的自动纠偏装置可在无人值守的情况下稳定运行，提高了纠偏效率，降低了带钢跑偏故障率，保证了系统的稳定运行。
一、 改造前的设备情况：
原有实验设备采用手动纠偏装置，用于调节带钢运行过程中的跑偏，结构如图1所示。纠偏装置设有跑偏检测传感器，一旦带钢跑偏严重，系统会发出声光报警信号。这时由人工调节纠偏装置的纠偏辊，使纠偏辊沿带钢前进方向伸出或缩回一段距离，带钢行进到纠偏辊上时，带钢两边的张力差增大，从而在辊面上产生滑动，使钢带向一侧偏移，从而使带钢对中。由于是全人工操作，纠偏效果往往不可预知，会发生纠偏效果不明显或矫枉过正的情况，轻则导致带材受损，重则导致设备损坏等问题。
二、 改造后的设备和控制方法：
EPC/CPC都是比较成熟的纠偏控制系统。一般由：液压站、伺服阀站、液压缸、光电检测装置和电控部分等组成。此次改造由于受到设备组成、成本、既有场地等原因制约，不使用液压站和伺服阀等设备，因此不能使用传统的EPC/CPC设备结构。
1改造后的系统组成：
根据原有的设备结构设计的新纠偏系统如图2所示。包括：超声波传感器、电动推杆、位移传感器，本地控制箱，PLC控制系统等。控制箱上设有跑偏声光报警器，手动/自动控制方式选择和手动控制开关等功能。超声波传感器用于检测带钢的位置，电动推杆用于替代原有的手摇丝杠，位移传感器用于检测电动推杆伸出的长度。以上控制系统使用整个退火机组的西门子S7-400PLC系统进行控制。
图1 改造前的纠偏设备结构 图2 改造后的纠偏系统结构
2新系统的工作原理：
根据新纠偏系统设备设计其工作原理如下：带材中心线与纠偏辊中心线在一个允许的范围内（-3mm~+3mm之间），调整超声波传感器使带材的的边部位于超声波传感器的0位（允许有1mm的误差），当超声波传感器检测到带材产生偏差时，PLC根据预设定动作曲线输出电压给伺服控制器，伺服控制器驱动电动推杆相应伸出或缩回一定距离，使带材与纠偏辊成一定的角度，此时带材两边张力有一个差值，此张力在纠偏辊上的分力所形成的摩擦力使带材产生回到中心的动力。当偏差减小时，推杆也做出相应的调整，使带材快速准确的回到中心位置。
3控制原理及流程图
纠偏控制系统框图如图3所示。当系统运行时，超声波传感器检测带钢位置，PLC判断带钢时时位置的偏差情况。如果在允许偏差范围内，纠偏辊不动作；如果在偏差允许范围之外，则按着预先设定好的偏差——位置调整曲线进行推杆的位置设定，从而使纠偏辊沿着带钢前进方向伸出或缩回相应的距离。此时检测推杆实际位置，若此位置与设定位置不相等，则按着位置——速度曲线给电动推杆的伺服控制器相应的工作电压，从而改变电动推杆的速度。最终实现改变纠偏辊位置达到纠偏的效果。
由于偏差——推杆位置预设定曲线对于纠偏的快速性和准确性都有着至关重要的影响，因此在偏差——位置预设定曲线的确定上，设定了自学习环节。本系统在纠偏时分为自动和手动两种工作模式。在自动模式下，纠偏系统根据超声波位置传感器检测到的位置偏差信号 ，对比偏差——推杆位置设定曲线确定推杆位置，从而确定推杆动作行程。纠偏力是张力 ，带材宽度 ，带材厚度 ，带材材质 ，包角 ，带材速度 ，S辊速度 ，纠偏辊辊径 ……的函数，即： 。在带材纠偏时位置偏差信号 和推杆移动距离的量化关系无法确定，因此只能用偏差——推杆位置设定曲线确定推杆位置。又因为张力是纠偏力函数中的主导因子，所以推杆的移动距离越大，推杆电机所需要施加的驱动力更大。所以推杆的驱动力也按着位置——速度设定曲线来给定。偏差——推杆位置设定曲线可以在手动模式下进行自学习修正。自学习过程如图4所示。
图3 纠偏系统框图 图4 自学习系统框图
结束语：
经过一段时间以来的运行，无论如何改变开卷、卷取张力及S辊的运行速度，三套纠偏装置均可稳定、迅速的消除跑偏现象，而且保证带材位置只有3mm的位置波动。
参考文献：
[1] 魏志毅，刘援朝，魏维刚，窦 锋，吴 量 CPC系统在铜轧机中的应用及改进 [J] 重型机械 2011(4)
[2] 欧阳克诚,方胜年. 转向单辊纠偏装置纠偏效果分析 [J] 重型机械 2000(2)
关键字：自动纠偏 位置控制 自学习
前言：带钢连续退火实验机是2009年太钢技术中心联合东北大学开发的实验设备，主要用于硅钢产品的研究和开发以及连续退火工艺的研究和优化。在使用过程中，原有的手动纠偏装置逐渐暴露出手动纠偏精度低、劳动强度大等问题。改造后的自动纠偏装置可在无人值守的情况下稳定运行，提高了纠偏效率，降低了带钢跑偏故障率，保证了系统的稳定运行。
一、 改造前的设备情况：
原有实验设备采用手动纠偏装置，用于调节带钢运行过程中的跑偏，结构如图1所示。纠偏装置设有跑偏检测传感器，一旦带钢跑偏严重，系统会发出声光报警信号。这时由人工调节纠偏装置的纠偏辊，使纠偏辊沿带钢前进方向伸出或缩回一段距离，带钢行进到纠偏辊上时，带钢两边的张力差增大，从而在辊面上产生滑动，使钢带向一侧偏移，从而使带钢对中。由于是全人工操作，纠偏效果往往不可预知，会发生纠偏效果不明显或矫枉过正的情况，轻则导致带材受损，重则导致设备损坏等问题。
二、 改造后的设备和控制方法：
EPC/CPC都是比较成熟的纠偏控制系统。一般由：液压站、伺服阀站、液压缸、光电检测装置和电控部分等组成。此次改造由于受到设备组成、成本、既有场地等原因制约，不使用液压站和伺服阀等设备，因此不能使用传统的EPC/CPC设备结构。
1改造后的系统组成：
根据原有的设备结构设计的新纠偏系统如图2所示。包括：超声波传感器、电动推杆、位移传感器，本地控制箱，PLC控制系统等。控制箱上设有跑偏声光报警器，手动/自动控制方式选择和手动控制开关等功能。超声波传感器用于检测带钢的位置，电动推杆用于替代原有的手摇丝杠，位移传感器用于检测电动推杆伸出的长度。以上控制系统使用整个退火机组的西门子S7-400PLC系统进行控制。
图1 改造前的纠偏设备结构 图2 改造后的纠偏系统结构
2新系统的工作原理：
根据新纠偏系统设备设计其工作原理如下：带材中心线与纠偏辊中心线在一个允许的范围内（-3mm~+3mm之间），调整超声波传感器使带材的的边部位于超声波传感器的0位（允许有1mm的误差），当超声波传感器检测到带材产生偏差时，PLC根据预设定动作曲线输出电压给伺服控制器，伺服控制器驱动电动推杆相应伸出或缩回一定距离，使带材与纠偏辊成一定的角度，此时带材两边张力有一个差值，此张力在纠偏辊上的分力所形成的摩擦力使带材产生回到中心的动力。当偏差减小时，推杆也做出相应的调整，使带材快速准确的回到中心位置。
3控制原理及流程图
纠偏控制系统框图如图3所示。当系统运行时，超声波传感器检测带钢位置，PLC判断带钢时时位置的偏差情况。如果在允许偏差范围内，纠偏辊不动作；如果在偏差允许范围之外，则按着预先设定好的偏差——位置调整曲线进行推杆的位置设定，从而使纠偏辊沿着带钢前进方向伸出或缩回相应的距离。此时检测推杆实际位置，若此位置与设定位置不相等，则按着位置——速度曲线给电动推杆的伺服控制器相应的工作电压，从而改变电动推杆的速度。最终实现改变纠偏辊位置达到纠偏的效果。
由于偏差——推杆位置预设定曲线对于纠偏的快速性和准确性都有着至关重要的影响，因此在偏差——位置预设定曲线的确定上，设定了自学习环节。本系统在纠偏时分为自动和手动两种工作模式。在自动模式下，纠偏系统根据超声波位置传感器检测到的位置偏差信号 ，对比偏差——推杆位置设定曲线确定推杆位置，从而确定推杆动作行程。纠偏力是张力 ，带材宽度 ，带材厚度 ，带材材质 ，包角 ，带材速度 ，S辊速度 ，纠偏辊辊径 ……的函数，即： 。在带材纠偏时位置偏差信号 和推杆移动距离的量化关系无法确定，因此只能用偏差——推杆位置设定曲线确定推杆位置。又因为张力是纠偏力函数中的主导因子，所以推杆的移动距离越大，推杆电机所需要施加的驱动力更大。所以推杆的驱动力也按着位置——速度设定曲线来给定。偏差——推杆位置设定曲线可以在手动模式下进行自学习修正。自学习过程如图4所示。
图3 纠偏系统框图 图4 自学习系统框图
结束语：
经过一段时间以来的运行，无论如何改变开卷、卷取张力及S辊的运行速度，三套纠偏装置均可稳定、迅速的消除跑偏现象，而且保证带材位置只有3mm的位置波动。
参考文献：
[1] 魏志毅，刘援朝，魏维刚，窦 锋，吴 量 CPC系统在铜轧机中的应用及改进 [J] 重型机械 2011(4)
[2] 欧阳克诚,方胜年. 转向单辊纠偏装置纠偏效果分析 [J] 重型机械 2000(2)