邹剑

关键词：ABB板形仪测量原理 组成 通讯 控制 应用

1  引言

在自动化程度较高的轧钢生产过程中，随着冷轧带钢对产品质量要求不断地增长，带钢平直度也越来越受到重视。带钢平直度（即板形）不仅是产品质量特性最重要的指标之一，对冷轧操作本身也具有特殊意义。因此板形控制成为板带轧制领域的核心关键技术，它直接影响到带钢的质量。对板形进行准确地测量和有效的控制，可以更加充分地发挥设备能力，从而保证产品质量，满足用户对冷轧带钢产品的高要求。唐山国丰第一冷轧镀锌技术有限公司1450mm酸连轧生产线采用的是瑞典ABB公司提供的板形仪控制系统，该套板形仪在板形控制方面有着自己独特的优势，其特点是画面操作简单、信号采集保真率高、实时测量精度高、设备故障率低、使用寿命长、适应长期在恶劣环境中运行等等，这样可以保障轧钢生产顺利平稳地进行。本文主要介绍ABB板形仪的工作原理以及在1450mm冷轧机生产中的应用。

2  测量原理及特点

ABB板形测量系统采用的是基于磁致弹性效应的压磁式传感器技术，传感器由硅钢片、初级线圈和次级线圈组成，4列传感器沿测量辊辊身方向并列排放，当带钢建张与板形仪测量辊形成包角使传感器承受负载时，初级线圈与次级线圈产生磁耦合，次级线圈输出电压信号，其数值与负载的大小成线性关系，测量辊每旋转一周就能实时输出4次测量值，其特点是高精度、高稳定性并且适用于苛刻的测量环境。

3  设备组成

一套完整的设备是由测量辊和板形控制系统组成。测量辊包括25个测量区，总共有100个传感器;里面包括STU信号传输单元，用于信号传输;外面包括空气加湿单元，用于对碳粉进行加湿处理;附件包含一套标定装置，用于对每个区域的测量传感器进行标定使用。板形控制系统主要是对测量数据进行采集和处理，最后将计算的结果送入到自动化系统进行相应的控制输出调整。

4  通讯方式

在ABB板形仪中是通过TCP/IP协议进行通讯的，其中包括TCP、UDP、IP和ARP，采用工业标准插接编程接口进行访问。在物理标准上，链路有标准的IEEE802.3（以太网）多站式总线组成，带CSMA/CD媒体通路。全部数据都按照整数长度传送，传输速度可以达到10-100Mbit/s。

5  控制手段

1）工作輥弯辊控制主要处理对称的平直度误差，它是通过调节工作辊的正负弯辊来改变工作辊弯曲度从而消除带钢中间浪和双边浪的缺陷。

2）中间辊弯辊控制主要校正中间浪以及和工作辊弯辊配合消除四分之一浪，它是通过调节中间辊的窜辊量来消除带钢的中间浪和双肋浪缺陷。

3）倾斜控制主要处理非对称的不平直度误差，它是通过调整压下的单侧摆动来调节带钢单边的压下量，从而达到消除带钢单边浪的目的。

4）分段冷却控制主要是消除板形局部不平直度误差，它是由计算机按照程序设定的采样周期来取用剩余偏差，从而确定与之对应的冷却喷嘴的开关状态来调整板形。

6   ABB板形仪在冷轧机中的应用

6.1 系统概述

唐山国丰第一冷轧镀锌技术有限公司1450mm冷轧机使用的ABB板形仪，安装于轧机的F5机架后。板形仪主要用来测量带钢的平直度，实现高精度的板形控制，从而使生产线上带钢满足生产和工艺的相关要求，确保轧机产品的质量合格。

6.2 功能简述

1）人机界面操作：ABB板形控制系统具有良好的人机操作画面，此画面可以准确、直观地反映出实际板形的情况，轧制的相关参数以及控制功能选项都在画面上有所显示，画面的操作方法简单并且直观清楚，操作人员可以按照要求进行相应的操作。

2）基础测量工具：在工程师站里面有基础测量工具，它的功能可以说是非常强大的，既包含了过程数据状态显示也包含了系统基本维护操作。在基础测量工具里面可以查看传感器的测量数据的反馈情况，可以切换系统的测量模式，可以查看输入输出信号状态并且可以进行基础标定操作以及进行相关数据的备份和存储操作。有了基础测量工具，从维护方面来看，板形仪的故障查询以及状态查看操作是相当方便的。

3）目标曲线设定：在板形闭环控制系统中，其中有一项很重要的工作就是制定板形目标曲线，所谓的板形目标曲线就是板形控制系统调节带钢板形所要达到的目标。板形控制系统一般会只是给出几条相对典型的目标曲线，这些目标曲线不一定适用于实际的生产要求。我们必须结合实际情况现场，根据来料质量状况、轧制工艺条件、轧制规格等进行大量的有针对性的生产试验，不断修改、不断优化目标曲线，最终确定出一系列符合现场要求并且适用于不同材质、不同轧制规格和工艺要求的板形目标曲线。

4）目标补偿功能：在带钢实际的轧制过程中，各种数据量都是实时变化的，有些变化板形辊是无法检测到的，例如温度、轧辊凸度以及边部覆盖等各种因素。 目标补偿的目的就是在轧制过程中通过动态调整消除上述因素对于板形的影响，以达到我们所期望的板形。

7   结束语

ABB公司是在1976年全球第一家实现板形闭环控制的，在板形控制领域有着独特的技术专利和诀窍。精确快速的测量及独特的控制手段可以保证ABB板形控制系统从轧制速度0.5米/分钟以上就能实现闭环控制，这可以极大地减少料头及料尾的废料的浪费，显著地提高产品成材率。唐山国丰第一冷轧镀锌技术有限公司1450mm冷轧机使用的就是ABB板形仪测量系统，自2009年投产以来，它在实际生产中表现出了测量精度髙、稳定性强、使用寿命长等特点，轧出的板材平直度好、成材率高，既满足了生产和工艺的实际需要，又保证了带钢产品的质量要求，同时也获得了良好的经济效益。

参考文献：

[1]徐利璞，尤磊，王大号.ABB板形仪在冷轧带钢生产中的应用.中国冶金，2014年11期

[2]丁震.ABB板形测量系统介绍和应用.数字化用户，2013年第04期

[3]侯玉伟.ABB板形仪在安钢1550冷轧机上的应用.河南科技，2018年第16期

[4]ABB公司.用户手册（Stressometer 7.0 FSA User Manual）.设备资料，2008年