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一、引言
随着我国包装工业的快速发展，瓦楞纸箱印刷成套设备行业已经有了翻天覆地的变化，形成了一个基本的产业架构，基本上适应了我国瓦楞紙箱行业的发展。带钢纠偏控制系统的设计与实现是提高整线自动化程度的关键设备，具有自动化程度高，使用寿命长，提高成品率等特点，开发并产业化既是国内外市场对高效、节能瓦楞纸板包装机械的强烈需求所致，也是提高国产纸箱包装机械的技术水平，提高我国装备制造业国际竞争力的必需。
二、系统设计
带钢在运行中自行偏离生产线的中心，向辊子的一侧移动，称为带钢“跑偏”。理想情况下，带钢在辊子上行走，只要带钢和传送辊表面有接触，并在一定的摩擦阻力界限内，那么带钢的张力是平均分布的，即当带钢靠上辊子时，带钢就会垂直于辊子的中心轴行走。
带钢在运送辊上行走，如果传送辊是相互平行的，带钢与辊子之间接触在摩擦阻力界限之内，带钢平直，断面薄厚均匀，则作用在带钢上的张力分布均匀。这样，带钢在辊子上行走就不会“跑偏”。但实际上在带钢的运送上，会有各种扰动，从而带钢在运送中的“跑偏”。
主要影响因素有：带钢断面不均匀的影响（带钢镰刀弯）、辊子几何形状的影响、两运送辊轴向不平行的影响、辊面质量的影响、来料钢卷边缘部分影响等，总结起来都是由于受力不均引起，且极具随机性，跑偏是不可避免的。带钢边缘跑偏不仅使带卷边缘无法卷齐，而且会使带钢边缘碰撞、刮坏设备并造成严重的断带停产事故。因此，为确保带钢在作业线上在一定的横向误差范围内对准机组中心线（或设定位置），带钢的位置纠偏控制成为带钢连续作业线上必不可少的环节。例如，在带钢轧制、酸洗、退火、镀锡、镀锌等机组中，很多的地方设立纠偏装置。
针对以上问题，本项目设计一种带钢纠偏控制系统，由于生产线工况条件恶劣，振动大、噪声强、温度高、污染严重，所以对控制系统的要求必须有非常高的可靠性和处理速度。为此我们在系统设计中需采用特殊的光电传感器检测带钢偏移信号，控制器采用计算机控制系统和智能PI控制算法，以减小和消除超调，加快系统的动态响应;执行机构采用电液伺服阀控制液压缸，推动卷取机跟随钢带。原理图如图1所示：
控制算法采用智能PI算法，优化控制性能，这是该控制系统的关键部分;光电传感器采用特殊频率电源，提高抗干扰性能，有利于提高控制精度;该系统实现键盘自给定系统，在带钢宽度变化时自动调节光电传感器的光电头可以实现带钢边缘位置的准确定位。
三、数学建模
目前，一些控制系统在正常工作情况下是稳定的，但是调节时间偏长，而且在受到强干扰，控制性能有可能劣化，并且系统有很大的超调和震荡，所以需要设计更为可靠的控制器。本项目建立一种新的带钢纠偏控制系统，具体如下：
（1）由理论推导伺服阀的传递函数：
（2）开发适合于瓦纸板生产线环境的电子感应组件。
通过试验，开发出性价比更好更高的，适用瓦楞纸板生产线工作状况的纠偏电子感应组件。
（3）设计框架式张力控制整体纠偏的机械结构，使反应速度达到250米/分钟的高车速。
由于生产线需要连续长时间生产，机械需要根据电器系统反馈的信息进行相应的动作来完成纠偏工作，在连续高速运行的情况下，对机械和执行机构是一种高难度考验。
（4）根据纸板跑偏的方向、角度、速度等主要参数，设计精准纠偏控制算法，最终达到高速自动纠偏。
纸张运动过程中的左右运动趋势的提前判断是复杂的。必须经过多次现场生产实验，来确定纠偏控制算法。
（5）根生产线实时的张力需要，设计一款自动张力控制的六点刹车机构。
六点刹车张力自动控制，采用机械弹簧式卸载张力，气动自动调压阀式张紧，合理处理纸张的张力大小。
四、系统实现
纠偏控制系统如图2所示，主要包括有：纠偏框架、机电驱动器、感应器、卷材控制器等部件，通过监测纸板的宽度并将结果进行数字信号或者模拟信号输出，从而连接现场总线控制，杜绝纸张在生产时出现偏向而出现废品高，更避免由于张力的太松或太紧而出现断纸或粘合不良等现象，使整条流水线生产更流畅。实现现场如图3所示。
五、结语
本项目自主设计一种新的带钢纠偏控制系统，控制器对模型的依赖性较弱，在系统的模型不断变化中也能得到较好的效果，并达到纸张纠偏精度= ±2 mm，速度达到250米/分钟。操作者仅仅需要将原料纸板从起始位置送上桥架然后启动纠偏系统作业即可，无需任何调整和变动，可有效降低瓦楞纸板的废品率，增加产量，节约成本，为企业创造可观的经济效益。
（作者单位：肇庆市科技中心）
随着我国包装工业的快速发展，瓦楞纸箱印刷成套设备行业已经有了翻天覆地的变化，形成了一个基本的产业架构，基本上适应了我国瓦楞紙箱行业的发展。带钢纠偏控制系统的设计与实现是提高整线自动化程度的关键设备，具有自动化程度高，使用寿命长，提高成品率等特点，开发并产业化既是国内外市场对高效、节能瓦楞纸板包装机械的强烈需求所致，也是提高国产纸箱包装机械的技术水平，提高我国装备制造业国际竞争力的必需。
二、系统设计
带钢在运行中自行偏离生产线的中心，向辊子的一侧移动，称为带钢“跑偏”。理想情况下，带钢在辊子上行走，只要带钢和传送辊表面有接触，并在一定的摩擦阻力界限内，那么带钢的张力是平均分布的，即当带钢靠上辊子时，带钢就会垂直于辊子的中心轴行走。
带钢在运送辊上行走，如果传送辊是相互平行的，带钢与辊子之间接触在摩擦阻力界限之内，带钢平直，断面薄厚均匀，则作用在带钢上的张力分布均匀。这样，带钢在辊子上行走就不会“跑偏”。但实际上在带钢的运送上，会有各种扰动，从而带钢在运送中的“跑偏”。
主要影响因素有：带钢断面不均匀的影响（带钢镰刀弯）、辊子几何形状的影响、两运送辊轴向不平行的影响、辊面质量的影响、来料钢卷边缘部分影响等，总结起来都是由于受力不均引起，且极具随机性，跑偏是不可避免的。带钢边缘跑偏不仅使带卷边缘无法卷齐，而且会使带钢边缘碰撞、刮坏设备并造成严重的断带停产事故。因此，为确保带钢在作业线上在一定的横向误差范围内对准机组中心线（或设定位置），带钢的位置纠偏控制成为带钢连续作业线上必不可少的环节。例如，在带钢轧制、酸洗、退火、镀锡、镀锌等机组中，很多的地方设立纠偏装置。
针对以上问题，本项目设计一种带钢纠偏控制系统，由于生产线工况条件恶劣，振动大、噪声强、温度高、污染严重，所以对控制系统的要求必须有非常高的可靠性和处理速度。为此我们在系统设计中需采用特殊的光电传感器检测带钢偏移信号，控制器采用计算机控制系统和智能PI控制算法，以减小和消除超调，加快系统的动态响应;执行机构采用电液伺服阀控制液压缸，推动卷取机跟随钢带。原理图如图1所示：
控制算法采用智能PI算法，优化控制性能，这是该控制系统的关键部分;光电传感器采用特殊频率电源，提高抗干扰性能，有利于提高控制精度;该系统实现键盘自给定系统，在带钢宽度变化时自动调节光电传感器的光电头可以实现带钢边缘位置的准确定位。
三、数学建模
目前，一些控制系统在正常工作情况下是稳定的，但是调节时间偏长，而且在受到强干扰，控制性能有可能劣化，并且系统有很大的超调和震荡，所以需要设计更为可靠的控制器。本项目建立一种新的带钢纠偏控制系统，具体如下：
（1）由理论推导伺服阀的传递函数：
（2）开发适合于瓦纸板生产线环境的电子感应组件。
通过试验，开发出性价比更好更高的，适用瓦楞纸板生产线工作状况的纠偏电子感应组件。
（3）设计框架式张力控制整体纠偏的机械结构，使反应速度达到250米/分钟的高车速。
由于生产线需要连续长时间生产，机械需要根据电器系统反馈的信息进行相应的动作来完成纠偏工作，在连续高速运行的情况下，对机械和执行机构是一种高难度考验。
（4）根据纸板跑偏的方向、角度、速度等主要参数，设计精准纠偏控制算法，最终达到高速自动纠偏。
纸张运动过程中的左右运动趋势的提前判断是复杂的。必须经过多次现场生产实验，来确定纠偏控制算法。
（5）根生产线实时的张力需要，设计一款自动张力控制的六点刹车机构。
六点刹车张力自动控制，采用机械弹簧式卸载张力，气动自动调压阀式张紧，合理处理纸张的张力大小。
四、系统实现
纠偏控制系统如图2所示，主要包括有：纠偏框架、机电驱动器、感应器、卷材控制器等部件，通过监测纸板的宽度并将结果进行数字信号或者模拟信号输出，从而连接现场总线控制，杜绝纸张在生产时出现偏向而出现废品高，更避免由于张力的太松或太紧而出现断纸或粘合不良等现象，使整条流水线生产更流畅。实现现场如图3所示。
五、结语
本项目自主设计一种新的带钢纠偏控制系统，控制器对模型的依赖性较弱，在系统的模型不断变化中也能得到较好的效果，并达到纸张纠偏精度= ±2 mm，速度达到250米/分钟。操作者仅仅需要将原料纸板从起始位置送上桥架然后启动纠偏系统作业即可，无需任何调整和变动，可有效降低瓦楞纸板的废品率，增加产量，节约成本，为企业创造可观的经济效益。
（作者单位：肇庆市科技中心）