拖輥式自動糾偏裝置在環形鋼帶運行中的應用

孫繼勇

【摘? 要】環形鋼帶傳送相比環形網帶和傳統皮帶有更大的優勢，鋼帶相比較網帶不會漏料，熱媒或冷媒可以在鋼帶背部與鋼帶表面的物料進行換熱，鋼帶相比較皮帶有更好的熱穩定性，不會發生冷卻變形，優質的鋼帶可以承受-40攝氏度到+300攝氏度之間的溫度。鋼帶傳送已經在工業領域有著不可取代的地位，在化工原料冷卻（如鋼帶結片機、造條機、造粒機等），食品隧道烤爐，食品冷卻傳送，人造板鋼帶壓機，鋼帶薄膜流延，鼓式硫化機等領域有著廣泛的應用。

托輥式自動糾偏裝置是一種用于糾正鋼帶跑偏的裝置。它包含了檢測傳感器裝置、基于PLC的糾偏控制系統、托輥機構。檢測傳感器檢測到了鋼帶跑偏信號，將信號輸入給PLC可編程邏輯控制器，PLC收到鋼帶跑偏信號后對信號進行處理并根據內部算法發出指令，PLC的輸出指令傳送給電機控制器，電機控制器再控制電機進行運轉，電機推動托輥對鋼帶進行自動糾偏調整，直到將鋼帶糾正到中間位置。

【關鍵詞】托輥式自動糾偏;環形鋼帶傳送;檢測傳感器;PLC

1引言

環形鋼帶輸送機的結構與皮帶輸送機原理很相似，鋼帶相比較于皮帶有自身比較明顯的優勢，皮帶在輸送物料時不能承受高溫或者低溫，也不能承受高壓，所以鋼帶輸送機在化工原料冷卻、食品烘烤、食品冷凍、連續壓機、鼓式硫化機、薄膜流延等工業領域有著不可取代的地位。但是鋼帶運輸機在運行中面臨著一個技術難點就是怎么實現環形鋼帶運輸機的自動調偏。

本論文主要介紹了托輥式自動糾偏，分析鋼帶運行中的跑偏問題，并提出托輥式自動糾偏方案對策，希望能對使用鋼帶運輸機的企業及正計劃使用鋼帶運輸機的企業業提供些許借鑒意義。

1.1鋼帶跑偏現象的原因分析

環形鋼帶傳送機在運行過程中由于外力或者鋼帶自身的原因造成鋼帶偏離其中心線，向一側或者兩側頻繁移動，稱為鋼帶跑偏。

鋼帶跑偏原因主要有以下幾種：

（1）機架水平度不夠或者直線度偏差;機架是指鋼帶和鋼帶張緊輪轂的支撐架，如果機架本身不夠水平，一邊高一邊低，或者兩側機架不平行，鋼帶運行時會偏離中心線，發生跑偏。

（2）張緊輪轂水平直線偏差;張緊輪轂是用來支撐和拉伸環形鋼帶，保證鋼帶張緊的裝置。如果張緊輪轂在加工過程中精度不夠，不是圓柱形，或者張緊輪轂安裝時水平度不夠，一邊高一邊低，運行時都會引起環形鋼帶跑偏。

（3）鋼帶支撐輪誤差;鋼帶傳送機一般比較長，大型傳送機可以達到上百米，鋼帶由于自身重量會下垂，支撐輪用來支撐鋼帶，減少鋼帶下垂。支撐輪由于加工精度的原因或者支撐安裝誤差等因素會在鋼帶運行中對鋼帶產生不同程度的摩擦力，這些摩擦力勢必會影響鋼帶的直線運行，是鋼帶產生跑偏現象的重要原因。

（4）鋼帶自身水平度和直線度偏差;鋼帶由于在生產制作過程中有多個環節，很難保證完美的水平度和直線度，如果鋼帶呈波浪型、環形鋼帶呈“S”型、環形鋼帶焊接后呈喇叭口（一邊周長比另一邊大很多）。這些問題都會造成鋼帶跑偏。

（5）原料和媒介對鋼帶造成形變;現有鋼帶傳送的物料可以達到零下40攝氏度（食品冷凍）最高300攝氏度（熱壓機），比如化工原料融點在280攝氏度是很常見的。由于熱脹冷縮效應，高溫和低溫都會使鋼帶產生變形，鋼帶發生形變就會發生跑偏現象。

綜上所述，環形鋼帶傳送設備跑偏現象是不可避免的，鋼帶跑偏就會碰撞切割鋼帶兩側的設備，鋼帶自身也會卷邊甚至斷裂，從而造成嚴重的生產事故。所以為了保證鋼帶連續平穩的在規定范圍內運行高精度的鋼帶自動糾偏裝置必不可少。本文所述的托輥式自動糾偏裝置已經成功應用于國內10多家企業，控制鋼帶跑偏范圍在正負5mm以內。得到了客戶的一致好評。

1.2托輥式糾偏裝置的組成

托輥式糾偏裝置由檢測傳感器裝置、基于PLC的糾偏控制系統、托輥機構等組成。

1.2.1檢測傳感器裝置;是一種用于檢測鋼帶邊緣位置的裝置。它包含檢測傳感器、可移動滑軌、固定支架和滾輪。可根據客戶需求制作成不銹鋼和碳鋼材質。它適用于600mm至3000mm鋼帶跑偏檢測。內部的兩個傳感器用于鋼帶邊緣位置檢測，兩側的兩個傳感器用于鋼帶極限位置檢測。可移動滑軌：當鋼帶推動滾輪，它可使得鋼帶跑偏距離直接反饋到傳感器。固定支架用于支撐整個檢測傳感器機構，固定支架可以固定到鋼帶機架上或者固定到MKCBT。MKBTD要求安裝在鋼帶居中的位置。首先調整鋼帶在中心位置，然后調整MKCBT的兩側滾輪和傳感器，使左右兩個滾輪離鋼帶左右邊緣的距離相等。

兩側滾輪距離鋼帶邊緣的距離應該在15mm左右。

當鋼帶推動滾輪時，滑軌移動，到達跑偏傳感器檢測位置，跑偏傳感器感應動作并將跑偏位置信號傳送給MKCBT（銘客小型成套自動糾偏裝置），

MKCBT根據收到的跑偏位置信號調整鋼帶實現自動糾偏。

當鋼帶跑偏到極限位置后，通過滾輪推動滑軌，跑偏極限位置傳感器將位置信號傳送給鋼帶驅動控制系統，客戶根據此信號確認停止鋼帶驅動電機。

四個檢測傳感器安裝孔適用于直徑12mm的圓柱形傳感器。建議使用電感式傳感器。

1.2.2基于PLC的糾偏控制系統;是一種用于檢測鋼帶邊緣位置的裝置。它包含檢測傳感器、可移動滑軌、固定支架和滾輪。可根據客戶需求制作成不銹鋼和碳鋼材質。它適用于600mm至3000mm鋼帶跑偏檢測。內部的兩個傳感器用于鋼帶邊緣位置檢測，兩側的兩個傳感器用于鋼帶極限位置檢測。可移動滑軌：當鋼帶推動滾輪，它可使得鋼帶跑偏距離直接反饋到傳感

1.2.3托輥機構;

糾偏機構由滾輪、支架、推桿電機等組成。滾輪采用包膠鋼輥，保證了其強度和彈性，在推動鋼帶的時候又不至于磨損鋼帶。支架個高度和長度可以根據客戶需求定制。推桿電機動作幅度較小，保證鋼帶平穩運行。

1.3托輥式糾偏裝置的原理

當鋼帶偏移到B1、B2傳感器檢測位置，跑偏傳感器感應動作并將跑偏位置信號傳送給箱體內PLC，PLC根據收到的跑偏位置信號調整鋼帶實現自動糾偏。當鋼帶跑偏到極限位置后，C1、C2跑偏報警位置傳感器將位置信號傳送PLC，PLC發出報警信號。D1、D2跑偏停機位置傳感器將位置信號傳送PLC，糾偏裝置停止運轉并且將信號輸出給鋼帶驅動控制系統，客戶根據此信號確認停止鋼帶驅動電機。

糾偏動作的算法如下：

（1）糾偏傳感器B無檢測信號，糾偏馬達不動。

（2）B1或B2有信號輸入，糾偏馬達轉動，轉動時間取決于T2（初始設置1.3S）。

（3）糾偏馬達第一次轉動之后，有一個暫停時間T3（T3初始設置為1分鐘），T3暫停時間內，E檢測到的脈沖數為C1（C1理解為鋼帶輪轂轉動圈數）。

（4）暫停過后，（暫停首次時間為T3，第二次時間為C1），糾偏馬達再次啟動，但是以相反的方向轉動，轉動時間為T1，T1=0.8*T1。

（5）糾偏馬達回轉之后，有一個等待時間T4（T4初始設置為1分鐘），如果該時間內B無信號輸入，糾偏馬達不會再次啟動。

（6）如果等待時間T4內B有信號輸入，開始一輪新的糾偏，重復2-5的動作。

注意：在第3步，糾偏馬達首次暫停時間為T3，但是計數器會記憶T3時間內E所檢測到的脈沖數C1。如果T3>C1，下一個周期糾偏馬達的暫停時間會以C1為標準，即：E所檢測到的脈沖數=C1時暫停結束。

但是，如果在T5（1S）時間內，檢測不到2個脈沖，則判斷為E故障，第3步的暫停時間重新為T3。

結束語

鋼帶跑偏是環形鋼帶傳送所面臨一個重要問題。鋼帶如果發生跑偏將會對設備造成破壞，高速運轉的鋼帶能達到100米/分鐘，跑偏時鋼帶產生巨大的切割力會損壞鋼帶兩邊的設備，還會使鋼帶自身發生卷邊，撕裂等損壞。環形鋼帶傳送設備一般要求工廠每天24小時連續運轉，要想在每年近8000工作時間內穩定運轉就要求配備鋼帶自動糾偏設備。本文所論述的托輥式糾偏裝置是由上海銘客傳動系統有限公司自主研發的鋼帶糾偏裝置，已經成功應用于國內十多家企業，解決了鋼帶跑偏問題。

參考文獻：

[1] LOGO！TD（文本顯示器）的使用，西門子自動化與驅動集團.2011年9月.

[3] 楊依領，謝龍漢編著.西門子S7-300 PLC程序設計及應用：清華大學出版社，2014.01月。

（作者單位：上海銘客傳動系統有限公司）