2005．8．25 99407 7.75×1250 94.6 平均命中率为：（99.4+98.4+98.0+98.2+99.2+92.3+98.4+97.6+99.9+94.6）/10=97.6
压上AGC支承辊换辊时油缸卸荷，使用方便快速,AGC维修方便,缸体移动而活塞不动;轧制线调整放上面,采用丝杆螺母带编码器传动斜块,自锁靠丝杆,辊径重磨量较大时可加阶梯垫板,上支承辊平衡一般采用镶块上油缸来平衡,AGC位移传感器一般放外面,如缸两侧索尼磁尺,日本公司如三菱,日立多采用此方式,压上方式平整机相对比轧机用得多.
压下AGC机架顶部打孔,AGC位移传感器一般内置式,活塞移动而缸体固定在机架上,轧制线调整放下面,一般采用油缸带位移传感器来驱动斜块,设计要考虑斜块自锁,上支承辊平衡一般采用吊挂式,欧洲厂家多采用此方式,换辊时轧制线下降,压下方式支承辊换辊时间较压上方式要长,轧机比平整机用得相对较多。
磁致伸缩位移传感器在液压轧机控制系统中的应用
西安艾蒙希科技有限公司自动化部 （西安 710075）
摘要：磁致伸缩技术越来越广泛地应用于测控领域，本文以美国MTS公司Temposonics Ⅲ 带CANbus输出磁致伸缩位移传感器在液压轧机控制系统中的应用为例，详细描述了MTS公司磁致伸缩位移传感器的原理、接口、特性，以及具体使用过程中的安装和编程方法。
关键词：磁致伸缩，CANbus，位移传感器，自动厚度控制 1 应用概述
黑色和有色的板带材生产的主要设备液压轧机，主要指标有板带厚差、板形、产量，其中板带厚差是设备生产的主要指标。厚差控制是整个轧制生产中最关键的控制环节，控制环节中油缸位置的检测(即辊缝检测)是最重要一环，油缸位置值就是辊缝控制闭环的反馈量。根据轧机弹跳原理，辊缝控制也就控制了板带材的轧制厚度。液压轧机基本辊缝控制原理如图一所示。
纵观国内外液压轧机自动厚度控制系统（AGC）,其液压油缸位置检测通常采用的传感器有线性差动变压器（LVDT）,磁尺。随着磁致伸缩传感器设计制造越来越成熟，其市场化产品在冶金、航空、木材加工、石油、工业车辆、桥梁监测等领域逐步应用，陕西海泰电子有限公司开发的液压轧机厚控系统，其油缸位置检测大胆的采用了美国MTS公司的总线式磁致伸缩位移传感器。
图一 辊缝控制基本内环原理图
2 磁致伸缩技术原理
磁致伸缩技术原理是利用两个不同磁场相交产生一个应变脉冲信号，然后计算这个信号被探测所需的时间周期，从而换算出准确的位置。这两个磁场一个来自在传感器外面的活动磁铁，另一个则源自传感器内波导管（Waveguide）的电流脉冲，而这个电流脉冲其实是由传感器头的固有电子部件所产生的。当两个磁场相交时，所产生的一个应变脉冲（Strain Pulse）会以声音的固定速度运行回电子部件的感测线圈。从产生电流脉冲的一刻到测回应变脉冲所需要的时间周期乘以这个固定速度，我们便能准确的计算出位置
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磁铁的变动。如图二所示。这个过程是连续不断的，所以每当活动磁铁被带动时，新的位置很快就会被感测出来。由于输出信号是一个真正的绝对位置输出，而不是比例的或需要再放大处理的信号，所以不存在信号飘移或变值的情况，因此不必像其它位移传感器一样需要定期重标和维护。
图二 磁致伸缩位移传感器原理图
磁致伸缩位移传感器利用非接触之科技监察著活动磁铁的位移，由于磁铁和传感器并无直接之接触，因此传感器在恶劣的工业环境下，例如易受油渍、溶液、尘埃或其他的污染，并不构成问题。此外，传感器更能承受高温、高压和高振荡的环境。传感器输出信号为绝对数值，所以假使电源中断重接也不会对数据接收构成问题，更无须重新归回零位。最后，由于传感元件都是非接触的，所以就算感测过程是不断重复的，也不会对传感器造成任何磨损。
因此磁致伸缩位移传感器非常适合这种工作在比较恶劣环境轧机设备。 3 MTS传感器特性
MTS系统公司是市场上提供磁致伸缩（Magnetostrictive）位移测量技术的开拓者，创新的科技和支援使MTS公司的产品一直处于市场领导地位。其产品包括TEMPOSONICSIII、TEMPOSONICSII、TEMPOSONICS E、TEMPOSONICS L四个系列。其中TEMPOSONICSIII系列输出形式有模拟输出、数字和总线形式输出，总线输出有CANbus、DeviceNet、Profibus等，我们设计中选择了CANbus输出总线形式。如图三所示。
图三 Temposonics Ⅲ型CANbus传感器结构图
控制器区域网（Controller Area Network）CAN现场总线已经成为在仪表装置通讯的新标准。它提供高速数据传送，极适合在高速的工业自控应用上。CAN总线可在同一网络上连接多种不同功用的传感器（如位置、温度或压力等），或加进其它仪表如显示器或驱动器。它实际上是一个广播系统，所有连网的装置以标志（Node）定位，随时准备在收到指示后马上发出信号。其连接图如图四所示。
图四 CANbus总线接连图
Temposonics Ⅲ 带CANbus输出的位移传感器因内置微机处理器，所以在数据处理及传送能够做到极准确和极高速又可靠。再者，微机更可将采样的位置值经过计算转换成速度输出。同时更可将设定点存入记忆体内。就是说，MTS磁致伸缩位移传感器既有位移输出也有速度输出。所以我们通过传感器也能监测油缸活塞杆移动速度。
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该传感器属智能型位移传感器、高速、两线数据输送，内置诊断程序，自我检查、状态报告，具有2um分辨率，具有位置和速度输出、可连网，一个总线系统可容多达32个装置、多重位置测量、提供5点定位，最高速率达1Mbit/Sec。
4 CANbus总线接口和编程
轧机AGC系统中，为了采集MTS传感器的位移和速度信息，我们选用了台湾研华公司双端口隔离CAN总线接口卡PCL-841。该卡可同时操作两个独立的CAN网络口、高达1Mbps的传输速率、16MHz的CAN控制器频率、占用4Kb的地址空间，C800H到EF00H之间的40个调整的基地址、1000VDC光隔离保护、确保系统可靠、各端口自由的IRQ选择。并且开发商向用户提供了LIB和DLL库，便于用户二次开发和使用。
读写位移和速度程序流程如图五所示：
图五 读写位移程序流程图
5 传感器安装
图六 油缸位移传感器安装图
位移传感器安装示意如图六。位移传感器安装在传感器的使用中，占据非常重要的地位，安装方式和安装精度直接影响到测试精度。在轧机油缸位置处油渍、金属屑较多，所以传感器安装设计时外加保护套、密封圈。工作时位移传感器磁环随油缸活塞一起移动，磁环上下移动感测的位移即活塞移动的位移，也就是油缸上下移动的位移。安装设计时务必考虑传感器传感杆的三个区域：零区、死区、有效行程区。零区、死区是磁环感测的无效区，磁环移动有效范围即为传感杆有效行程区。
6 结束语
在为广州有色集团设计的两套液压轧机生产线上，成功使用了MTS公司的CANbus Temposonics Ⅲ磁致伸缩位移传感器，使用结果表明：传感器的可靠性和工作精度都达到了出厂指标，保证了成品带材的纵向厚差在0.1±0.002mm范围内。特别是传感器内置了故障代码，非常便于传感器故障定位，使系统维护更加
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方便。
液压系统调试
1、确认液压系统净化符合标准后，向油箱加入规定的介质。加入介质时一定要过滤，滤芯的精度要符合要求，并要经过检测确认。
2、检查液压系统各部，确认安装合理无误。
3、向油箱灌油，当油液充满液压泵后，用手转动联轴节，直至泵的出油口出油并不见气泡时为止。有泄油口的泵，要向泵壳体中灌满油。
4、放松并调整液压阀的调节螺钉，使调节压力值能维持空转即可。调整好执行机构的极限位置，并维持在无负载状态。如有必要，伺服阀、比例阀、蓄能器、压力传感器等重要元件应临时与循环回路脱离。节流阀、调速阀、减压阀等应调到最大开度。
5、接通电源、点动液压泵电机，检查电源连线是否正确。延长启动时间，检查空运转有无异常。按说明书规定的空运转时间进行试运转。此时要随时了解滤油器的滤芯堵塞情况，并注意随时更换堵塞的滤芯。 6、在空运转正常的前提下，进行加载试验，即压力调试。加载可以利用执行机构移到终点位置，也可用节流阀加载，使系统建立起压力。压力升高要逐级进行，每一级为1MPa，并稳压5分钟左右。最高试验调整压力应按设计要求的系统额定压力或按实际工作对象所需的压力进行调节。
7、压力试验过程中出现的故障应及时排除。排除故障必须在泄压后进行。若焊缝需要重焊，必须将该件拆下，除净油污后方可焊接。
8、调试过程应详细记录，整理后纳入设备档案。
9、注意：不准在执行元件运动状态下调节系统压力；调压前应先检查压力表，无压力表的系统不准调压；压力调节后应将调节螺钉锁住，防止松动。 浅谈工程机械闭式液压系统的安装与调试 1、安装前的准备
保持系统零部件的清洁：仔细检查泵和马达以及所有的系统部件：油箱，管路，阀，接头，散热器等，确保无损坏，无污染，阀块的加工部位的切屑要清理干净并进行清洗。
液压油的清洁：注意油液的污染度及湿度，避免任何污物进入油箱。加油时必须经过过滤器，油箱内部如果涂有涂层的话，必须与所使用的油液相容。 2、安装过程的实施
禁止使用强力作用于液压系统，以避免使管路系统和元器件承受横向作用力及内部应力，一定要注意保护管路系统！
禁止使用麻线，胶粘剂作为密封材料，否则会污染系统，并可能造成系统故障。 正确布置软管，避免软管的扭转、憋劲、擦伤和磕碰。
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系统的联接一定要符合推荐标准，全部系统管路要联接和密封要可靠，无渗漏现象出现。 3、投入运行、调试
如果液压系统按要求安装完毕后，就可以开始投入运行，进行液压系统的调试。在调试前，液压油箱中要加入尽可能多的干净的液压油，同时要对泵、马达壳体、主系统管路等进行注油，主要是由于油的粘度大、管道长，油泵吸油管路中的空气排不出去，如果再加上调试下线时安装工人在30秒内将柴油机的速度从启动急升速到最高转速，补油泵的早期磨损不可避免。
在系统最初启动时，最好按下述的规程进行操作，以便最大限度的保护泵、马达等液压元件： (1) 在补油压力测压口安装适当量程的压力表，以便在启动调试过程中检测补油压力。 (2) 断开泵的输入控制信号（机械联杆，液控管路，电控插头等），以确保泵处在中位状态。 (3) 采取必要的方式卸掉系统载荷（架起主机使驱动轮离开地面，断开马达负载的联接，等等）。 (4) 以转速尽可能低的方式启动原动机，直至建立起补油压力。
(5) 补油压力建立起来之后，将原动机增至额定转速，检测补油压力数值，如果补油压力不符合要求，要立即关掉原动机，查明原因并予以解决；如补油压力正常，则关掉原动机，联接好泵的控制信号并重新起动原动机，检查泵的中位状态是否良好。
(6) 将原动机增至额定转速，向泵输入控制信号，使系统尽可能慢地投入工作并检查系统的正反向工作状况。（注：在典型的系统配置中，当系统脱离中立位置，处于正反向工作状态时，补油压力值将有少许降低。）
(7) 连续慢慢地让系统正反向交替工作至少五分钟。 (8) 关掉原动机，检查油箱油面，如有必要，加油至规定值。
(9) 如果油液中气泡较多，需等待气泡消失后，再次起动原动机，让系统正反向交替工作几分钟。然后再关掉原动机。如有必要，这个过程要反复进行多次，直至气泡完全消失。
(10) 检查所有的管路和接头，确保无渗漏和松动现象，确保油箱不会进水和其他杂质。
总之，只有对闭式液压系统的安装与调试按照正确的操作方法进行，才能充分的保护泵、马达等液压元件，使其发挥其最大功能，使主机的故障频率大大下降。
AGC系统设备构成
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