摘 要：现代热轧带钢生产线上，位移传感器（以下简称MTS）是一种应用广泛的电气传感器，用于精确测量机械位移或液压缸运动行程，如侧压机夹送辊下压行程，粗轧机水梁高度，精轧机阶梯板位置，卷取机侧导卫宽度等。本文是针对MTS传感器在电气控制系统中的介绍及故障的分析和处理。

关键词：位移传感器;MTS;故障处理

位移传感器是美国MTS公司生产的一种用于精确测量机械位移或液压缸运动位置的磁致伸缩式位移传感器，精度最高可达1μm，当两个不同的磁场相交时会产生一个应变脉冲信号，这两个磁场一个来自活动磁铁，另一个来自电子头产生的电流脉冲，这个脉冲信号沿着传感器内磁致伸缩材料制成的波导管，以声音的速度运行，从产生信号的一刻到返回信号被探测到所需的时间乘以固定的声音速度，便能准确的计算出磁铁的位置变动。

其结构包括位置磁铁、感应杆、电子头和电缆，电子头是通过内六角螺栓固定在压力外管上的;电缆分为自带线和外接航空插头两种方式连接在电子头上。电缆中一共有六根线，分别为数据+（粉）、数据-（灰）、时钟+（黄）、时钟-（绿）、24V（棕）、0V（白）。

在热轧恶劣的生产工况条件下，要求设备技术员对于电气控制系统的位置传感器有深刻的理解，能够准确及时地判断和处理，并同时具有相关设备维护经验。

1 位置传感器的电气控制回路介绍

在PLC系统中，通过美国公司的TP912M模块对 MTS传感器进行采样，该模块可同时对两个传感器同时采样，输出传感器反馈信号和状态字。

2 MTS传感器电气控制系统故障描述

（1）当MTS出现故障时，通常HMI画面有报警，此时TP912M模块上的相应通道也会出现报警。此时，查看程序中TP912M模块反馈的状态字便可以判断出故障原因。同时，还可以通过ODG（在线数据图形）软件，判断MTS传感器是否故障。示例图中是正常状态下MTS所反馈的位置波形，可以看出波形过渡平滑，运动过程中的斜率变化均匀。

（2）当MTS传感器出现数据线或电源线断线的故障，这时反馈的数值会非常大，所以在ODG的图形中可以看到状态1的情况。可以看出波形突然跃升，跃升后的数值非常大，最明显的特征就是数值为瞬间上升，在波形上的反应就是呈直角上升，斜率无穷大。同时，状态字也会产生变化，数据线断线情况下，通道1和通道2所接传感器状态字会变为9216和12288;电源线断线情况下则会变为13312和28672。

（3）当MTS传感器出现时钟断线的故障，这时反馈的数值会变为0，在ODG的图形中可以看到状态2的情况。可以看出波形数值瞬间变为0，在波形上的反应就是呈直角变化，斜率无穷大。同时，状态字也会产生变化，时钟线断线情况下，通道1和通道2所接传感器状态字也会变为9216和12288。

（4）无报警现象，这种情况的MTS故障没有任何报警，由于反馈的数值错误，会影响设备的控制，会导致油缸运动出现异常，导致比较严重的后果。这种没有报警的故障，只有通过观察ODG图形的变化来判断MTS的好坏。

大體的故障波形可以分为以下两种：

状态3的情况时，可以看出波形在正常运动过程中突然下降（或上升）至一个固定值，之后又突然恢复到正常值，产生了一个向下凹（或向上凸）的矩形波。如果波动的时间很短，可能对设备控制影响不大，但时间长且幅值变化大的波动会对设备运动造成很大影响。以上情况可能在设备运动的一个行程中出现若干次，在波形上体现就是出现大量毛刺，同样会对控制造成影响。

状态4的情况时，可以看出波形在正常运动过程中突然下降（或上升）至一个固定值，之后保持不变，产生了一个直角下降（或上升）。这种情况会导致设备运动不到位，造成较大影响。

3 MTS传感器故障原因

（1）断线情况，从源头到终端也就是PLC模板到现场传感器，可能经过了多级端子箱。PLC模板接线松动、端子箱接线松动、航空插头松动、电缆断裂，都会导致断线情况。

（2）电子头损坏，电子头内部为数字电路板，比较脆弱，一端可拆卸，通过两个内梅花螺丝固定，端盖下有密封圈。当密封出现问题，特别是在高湿度、强震动的情况下，电子头比较容易出现故障。电子头的工作电压为直流24V，当线路出现短路或接地的情况，可能会导致电子头电路损坏。

（3）波导杆故障，波导杆内部有磁致伸缩线，非常精密，当波导杆受到外力扭曲或者强震动，可能出现伸缩线断裂的情况，导致无法传递脉冲信号。

此外，TP912M模板的故障也会导致MTS的数据反馈异常。

4 MTS传感器故障处理方法

（1）根据上述方法判断出接线异常时，有航空插头的首先检查插头是否松动，自带线的检查接头是否完好，有无损伤，其次检查现场端子箱和PLC模板接线是否松动。如果检查完毕故障仍然存在，则需要校线，检查端子箱到PLC模板间的电缆是否断线、短路或接地。

（2）如果故障仍然存在，则电子头可能损坏，可以通过使用万用表测量MTS六根引线之间的电阻值来判断。一般数据+和数据-之间、时钟+和时钟-之间、24V和0V之间为千偶至兆欧级别，如果阻值很小，则电子头坏，需要更换MTS传感器。

（3）如果阻值正常，可能为波导杆故障，只有更换MTS传感器。

作者简介：李午辰（1990-），男，汉族，安徽马鞍山人，本科，工程师，研究方向：钢铁冶金设备技术改造和维护。