一種新型的皮帶調偏控制技術

徐津

術語解釋：

1. 角位移傳感器：該傳感器采用特殊形狀的轉子和線繞線圈，模擬線性可變差動傳感器（LVDT）的線性位移，有較高的可靠性和性能，轉子軸的旋轉運動產(chǎn)生線性輸出信號，圍繞出廠預置的零位移動±60（總共120）度。此輸出信號的相位指示離開零位的位移方向。轉子的非接觸式電磁耦合使產(chǎn)品具有無限的分辨率，即絕對測量精度可達到零點幾度。

2. 比例閥：是一種新型的液壓控制裝置。在普通壓力閥、流量閥和方向閥上，用比例電磁鐵替代原有的控制部分，按輸入的電氣信號連續(xù)地、按比例地對油流的壓力、流量或方向進行遠距離控制。比例閥一般都具有壓力補償性能，輸出壓力和流量可以不受負載變化的影響

3. 調偏壓輪：是一種經(jīng)常使用在皮帶調偏上的壓輪，當壓輪壓著皮帶運行時，會對皮帶產(chǎn)生側向力，使皮帶側向運動，達到皮帶調偏目的；側向力的大小與壓輪的氣壓有關，氣壓越大，側向力越大，氣壓越小，側向力越小。

一、 技術領域

本控制技術涉及一種帶角位移傳感器、比例減壓閥和氣動調偏壓輪的皮帶調偏控制方法。該控制方法使用于中密度纖維板和刨花板生產(chǎn)線的鋪裝成型長皮帶上，可以檢測和控制長皮帶的跑偏。由于角位移傳感器和比例閥都采用了連續(xù)模擬量控制，這樣就有條件使皮帶兩側調偏壓輪始終有最低的壓力壓在皮帶上，并通過控制調偏壓輪壓力的變化，來達到調偏目的。這種調偏方法有以下幾個有優(yōu)點：

提高了皮帶調偏的控制精度，減少了鋪裝成型長皮帶的跑偏率。

減少了壓輪頻繁下壓造成皮帶橫向來回振蕩，延長了皮帶的使用壽命。

減少了皮帶上板坯橫向結構的破壞，提高了成品板的質量。

由于皮帶控制精度的提高，確保板坯以最小偏離生產(chǎn)線中心線的位置進入壓機，提高了壓機壓制板坯的質量，也間接減少了壓機鋼帶跑偏的概率。

二、背景技術

中密度纖維板和刨花板生產(chǎn)線上鋪裝成型的長皮帶原先采用的是開關量的調偏控制方法，即用開關量角位移傳感器和開關量閥來控制，隨著生產(chǎn)速度的不斷提高，經(jīng)常出現(xiàn)以下幾種現(xiàn)象：

1. 長皮帶調偏精度差，調偏范圍變大，很難達到完美的調偏效果，甚至經(jīng)常跑偏報警，增加了停機時間，影響了生產(chǎn)的連續(xù)性，并有可能造成設備損壞的嚴重后果；另外由于長皮帶的大范圍跑偏，長皮帶上的板坯也隨之偏離中心線，使板坯以遠離生產(chǎn)線中心線的位置進入壓機，直接影響后面板坯的壓制和成品板的質量，造成壓機鋼帶的嚴重跑偏，甚至造成設備損壞。

2. 由于開關量控制，調偏壓輪頻繁下壓，使皮帶橫向來回振蕩，容易破壞皮帶上板坯的橫向結構，降低了成品板的質量，另外皮帶的使用壽命也較短。

因此，原有長皮帶的開關量調偏方法已無法滿足目前高速生產(chǎn)要求，急需有新的方法去替代，來滿足生產(chǎn)和工藝的要求。

三、解決的技術問題

本控制技術涉及一種帶角位移模擬量傳感器、比例閥和調偏壓輪的皮帶調偏控制方法。該控制方法使用于中密度纖維板和刨花板生產(chǎn)線的鋪裝成型長皮帶上，可以檢測和控制皮帶的跑偏。本控制方法解決了以下幾個技術問題：

1. 長皮帶調偏精度差，調偏范圍變大，影響后工段壓機板坯壓制的質量，易造成壓機鋼帶的跑偏。

解決方法：原有的開關量角位移傳感器改成模擬量傳感器；普通開關閥改成模擬量控制的比例減壓閥。由于都采用了連續(xù)模擬量控制，所以其控制精度得到了很高的提升，減少了長皮帶的跑偏量和跑偏報警率，提高了后工段壓機壓制板坯的質量，減少了壓機鋼帶的跑偏，更好地滿足了生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)高速性、連續(xù)性的要求，減少了設備的停機率，降低了生產(chǎn)成本。

跑偏量比較：

原先開關量控制---皮帶跑偏左右范圍超過±5mm，甚至達到±10mm.

目前模擬量控制---皮帶跑偏左右范圍在±5mm內。

2. 由于開關量控制，調偏壓輪頻繁下壓，使皮帶橫向來回振蕩，容易破壞皮帶上板坯的橫向結構，降低了成品板的質量，另外皮帶的使用壽命也較短。

解決方法：由于角位移傳感器和比例閥都采用了連續(xù)模擬量控制，這樣就有條件使皮帶兩側調偏壓輪始終有最低的壓力壓在皮帶上，并通過控制調偏壓輪壓力的變化，來達到調偏目的。這種控制方法使皮帶調偏更平穩(wěn)，解決了由于開關量控制，調偏壓輪頻繁下壓，使皮帶橫向來回振蕩的問題，也降低了對皮帶上板坯的橫向結構的破壞，提高了成品板的質量，同時也延長了皮帶的使用壽命。

四、技術方案

本控制技術方案（如下附圖1所示）為：一種帶角位移模擬量傳感器（4）、比例減壓閥（1）和皮帶壓輪（2）的皮帶調偏控制方法，該角位移傳感器（4）固定在長皮帶（3）的一側，并以一定的彈簧力始終壓著皮帶邊緣，其目的是讓角位移傳感器隨著皮帶邊緣一起移動。隨著長皮帶的運行，皮帶會發(fā)生左右偏移，也會帶動角位移傳感器（4）的轉動，并發(fā)出角位移信號到PLC。在PLC里，根據(jù)角位移信號，我們就可以計算出皮帶的實際偏移量，通過P控制環(huán)可以得到一個調偏量，調偏量通過模擬量模塊輸出去控制減壓比例閥（1），來調節(jié)皮帶兩側的氣動壓輪（2）的壓力，以此來達到糾正皮帶跑偏的目的，同時還可以起到皮帶極限保護功能。

其控制方法的改進點：

由于角位移傳感器和比例減壓閥都采用了連續(xù)模擬量控制，所以其控制精度較高，極大地減小了皮帶的調偏量，避免了皮帶的來回強力振蕩，達到了完美的調偏效果。另外由于角位移傳感器和比例閥都采用了連續(xù)模擬量控制，這樣就有條件使皮帶兩側調偏壓輪始終有最低的壓力（本例為2pa）壓在皮帶上，并通過控制調偏壓輪壓力的變化，來達到調偏目的。這種控制方法使皮帶調偏更平穩(wěn)，解決了由于開關量控制，調偏壓輪頻繁下壓，使皮帶橫向來回振蕩的問題，也降低了對皮帶上板坯的橫向結構的破壞，提高了成品板的質量，同時也延長了皮帶的使用壽命，更好地滿足了生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)連續(xù)性的要求。

五：控制裝置實物附圖說明

六、控制方案的詳細闡述

首先，在皮帶運行前通過上位機上的零位校驗按鈕校驗角位移傳感器的零位值，使角位移的零位值與皮帶的中心值相對應，這樣皮帶的偏移值就能通過角位移的實際角度值來反映出來。當長皮帶在運行時，皮帶跑偏側移帶著角位移傳感器轉動，傳感器發(fā)出角度信號給PLC。PLC根據(jù)這個角度信號與零位作比較計算出一個偏移量，再通過P控制環(huán)得出一個調偏量（P值大小決定氣壓線的斜率），這個調偏量再加上最低壓力偏置值（OFF-SET，本案例為2bar）得到一個最終調偏量值，由這個最終調偏量值去控制左右兩側減壓比例閥，從而控制左右兩側的壓輪壓力，達到精確調偏的目的。

在上位機上，有3個與調偏有關的值可以看到，一個是皮帶跑偏實際角度值，一個是左比例閥控制值，一個是右比例閥控制值，這三個值中任何一個值有問題時（如超出極限、傳感器故障等），上位機上相應的值就會紅色閃爍，表示存在調偏報警或故障。

此控制方法由于采用了連續(xù)模擬量控制，所以其控制精度較高，極大地減小了皮帶的調偏量和跑偏報警率，提高了后工段壓機壓制板坯的質量，減少了壓機鋼帶的跑偏，減少了設備的停機率。另外由于角位移傳感器和比例閥都采用了連續(xù)模擬量控制，這樣就有條件使調偏壓輪始終有最低的壓力壓在皮帶上，并通過控制調偏壓輪壓力的變化，來達到調偏目的。這種控制方法由于皮帶兩側始終有壓力壓著，使皮帶調偏更平穩(wěn)，解決了由于開關量控制，調偏壓輪頻繁下壓，使皮帶橫向來回振蕩的問題，也降低了對皮帶上板坯的橫向結構的破壞程度，提高了成品板的質量，同時也延長了皮帶的使用壽命，更好地滿足了生產(chǎn)工藝對生產(chǎn)線高速連續(xù)的要求，降低了生產(chǎn)成本。

參考文獻

許翏 ，王淑英 電器控制與PLC控制技術 機械工業(yè)出版社 2005.5.1

西門子編程軟件 TIA PORTAL V14 西門子公司