傳感器在液壓AGC中的應(yīng)用

李巖

【摘 要】傳感器是一種檢測(cè)裝置，能夠檢測(cè)到被測(cè)量的信息，并將能檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿(mǎn)足信息的輸出、處理、記錄、控制等要求，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】中厚板軋機(jī)；傳感器；位置控制

前言

安陽(yáng)鋼鐵集團(tuán)總公司第二軋鋼廠，建于上個(gè)世紀(jì)90年代初，主要產(chǎn)品為中厚板，采用雙機(jī)架進(jìn)行軋制。軋機(jī)為四輥軋機(jī)。其2800mm中厚板軋機(jī)HAGC自動(dòng)化控制系統(tǒng)由基礎(chǔ)自動(dòng)化L1系統(tǒng)、過(guò)程計(jì)算機(jī)L2系統(tǒng)和HMI系統(tǒng)組成。

軋機(jī)HAGC控制系統(tǒng)由兩部分組成。一部分是軋前的輥縫自動(dòng)位置控制（APC）預(yù)置系統(tǒng)，即在指定的時(shí)刻將控制對(duì)象的位置自動(dòng)的調(diào)節(jié)到預(yù)先由過(guò)程機(jī)或是HMI給出的目標(biāo)值上，這是一個(gè)電動(dòng)/液壓混合壓下位置控制系統(tǒng)，由壓下電機(jī)和液壓伺服系統(tǒng)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)，又稱(chēng)為（EGC/HGC）；另一部分為軋制過(guò)程中的板厚控制系統(tǒng)，這是一個(gè)液壓伺服系統(tǒng)，稱(chēng)為液壓AGC。

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

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

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

（3）油壓傳感器：用于測(cè)量液壓缸油壓，并可轉(zhuǎn)換為軋制壓力。

（4）位移傳感器和頂帽傳感器：用于測(cè)量壓下絲杠位移和液壓缸柱塞位移

HAGC控制系統(tǒng)是保證鋼板厚度精度的最重要的手段。HAGC系統(tǒng)由高性能的伺服閥、液壓缸和高精度的傳感器提供高相應(yīng)、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(nèi)部控制環(huán)，這個(gè)內(nèi)部控制環(huán)和AGC功能結(jié)合使用。

在液壓缸位置控制中，位置的反饋信號(hào)是通過(guò)每個(gè)液壓缸上裝有的數(shù)字位置傳感器來(lái)獲得。然后該信號(hào)同位置基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，它們之間的偏差用來(lái)調(diào)整伺服閥，從而確保偏差能夠降到零。

而且每一個(gè)液壓缸位置控制，一種附加的控制環(huán)可以使得驅(qū)動(dòng)側(cè)和非驅(qū)動(dòng)側(cè)的液壓缸的同步運(yùn)動(dòng)，從而當(dāng)液壓缸運(yùn)動(dòng)到一個(gè)新的設(shè)定位置時(shí)保持兩個(gè)液壓缸位置差異。這種附加控制環(huán)提高了位置閉環(huán)的穩(wěn)定性并且阻止由于伺服閥的性能差異帶來(lái)位置的誤差。

位置控制環(huán)使用的位置參考是根據(jù)當(dāng)前操作方式下基準(zhǔn)的混合值。在軋制時(shí)，這種位置基準(zhǔn)是輥縫參考值（用軋機(jī)零點(diǎn)數(shù)據(jù)值來(lái)計(jì)算液壓缸位置）和各種補(bǔ)償微調(diào)的總和。對(duì)于其它方式，一種直接液壓缸位置參考值來(lái)自于軋機(jī)順序功能，如軋機(jī)調(diào)零、軋機(jī)模數(shù)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(gè)第二內(nèi)部控制環(huán)。在這種控制方式下，通過(guò)固定在液壓缸上的壓力傳感器來(lái)測(cè)量液壓缸載荷。測(cè)量到的壓力與壓力參考值進(jìn)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(cè)量到液壓缸壓力與壓力基準(zhǔn)值之間的差值降到零。

液壓缸壓力控制在中板軋機(jī)中并不是典型的使用，主要用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試過(guò)程中。可以提供一種平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換器來(lái)確保位置控制與壓力控制之間的一種平滑過(guò)渡。

3.伺服閥壓力降補(bǔ)償

伺服閥中的液壓油的流量是由閥門(mén)上的壓力降來(lái)決定的?？梢酝ㄟ^(guò)使用伺服閥壓力降補(bǔ)償來(lái)消除伺服閥壓力降對(duì)液壓油帶來(lái)的影響。

伺服閥壓力降補(bǔ)償依賴(lài)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(zhǎng)、液壓缸的壓力和運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行連續(xù)的計(jì)算。這種補(bǔ)償確保在整個(gè)壓力控制范圍內(nèi)，液壓缸的響應(yīng)是線性的，而且位置控制環(huán)響應(yīng)是對(duì)于液壓缸上的上升或下降是對(duì)稱(chēng)的。

4.壓下絲杠位置控制

同液壓缸位置控制結(jié)合在一起，壓下絲杠位置控制可以用來(lái)設(shè)定所需要的輥縫。這種控制環(huán)取一個(gè)壓下絲杠位置測(cè)量值，然后同絲杠位置參考值進(jìn)行比較。在實(shí)際位置和目標(biāo)位置之間的任何偏差都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與之成比例的速度參基準(zhǔn)，從而對(duì)壓下速度進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種速度基準(zhǔn)一直保持到實(shí)際位置同目標(biāo)位置間的偏差降到一個(gè)設(shè)定的死區(qū)。任何壓下絲杠位置偏差作為調(diào)整量被輸入液壓缸位置參考值。同樣的，輥縫設(shè)定精度僅取決于壓下絲杠位置的測(cè)量設(shè)備。取決于液壓缸的有效行程，可以實(shí)現(xiàn)在精軋機(jī)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)液壓壓下。

5.位置參考值計(jì)算

二級(jí)過(guò)程機(jī)系統(tǒng)在道次軋制前就要對(duì)該道次的軋制輥縫進(jìn)行計(jì)算。然后再計(jì)算有軋制載荷時(shí)的液壓缸位置和絲杠的位置。作為道次規(guī)程的一部分，這些位置參考值傳給AGC系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]葛廷金。中厚板軋機(jī)厚度自動(dòng)控制裝置的綜述，冶金自動(dòng)化.1984.

[2]張進(jìn)之。壓力AGC系統(tǒng)與其他厚控制系統(tǒng)共用的相關(guān)性分析，冶金自動(dòng)化。1987.

[3]郝付國(guó)。動(dòng)態(tài)設(shè)定型AGC在中厚板軋機(jī)上的應(yīng)用. 鋼鐵 1995.

[4]康永林。軋制工程學(xué).北京冶金工業(yè)出版社.2004