EMG钢材对中系统分析
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的点 上 。见 图 ３ 。
根据公式（ ）， １ 我们可 以分髑种极限情 况来讨论测量头的寻边运动方向。
（） ａ．所有 测 量头均 未被遮 盖 。
此时计算 出的 Ｖ ＝ 一２ 表明主驱动 ０，
装置给定电压的负的最大值 ， 两侧测量头组
３ 使用效果
实践证 明， Ｍ Ｅ Ｇ系统具有极高 的抗 自 然光干扰和环境干扰能力 ， 即便 当测量头满 输出电压低至 ５ 以下 ， Ｖ 系统仍然能够正常 运行 ， 并且控制精度（ ＜ ± ｍ ）也不会发 １ｍ 生显著劣变。同时 ， 系统的 日常维护量也很 小， 测量头的清洗周期可长达数月之久。
Ｅ Ｇ钢材 对中 系统分析 Ｍ
冷 轧板厂 陈 骞
Ｅ Ｇ钢材对中系统是 由德国 Ｅ Ｇ公 司 Ｍ Ｍ 开发的， 主要用于板带材加工 、 线带材自动对 中控制的系统。它与别的纠偏系统最大的不 同在于 ：ａ Ｅ Ｇ对 中系统主要针对 的是带 （） Ｍ 材中心线一致性控制 （ 也可以用于边部对 中 控制）；ｂ 测量头具有 自动 寻边 部的功能 （）
图４ Ｅ ＭＧ测 量 头 示 意 图
原理分析 如下： 境污染 ， 环 比如油 、 、 雾 粉尘等对测量头表面的影响应该具有极大的
测量头和基准测量头）检测到的信号都经过 了相同的运算 。根据 图 ３所示 的运算框图， 将主驱动装置的给定电压用下式来描述 ：
相似性。或者就是说位置靠近的测量头检测 出来的电压因环境污染导致的变化程度应该 是相似的。根据图 ３， 每一侧测量头组 （ 包
系统。为了探测带钢位置 ， 使用 了两个位置
传感器 （ Ｖ ） Ｖ Ｅ Ｋ 。Ｅ Ｋ的接收器 安装 在电机 可调节滑道 上，并通过 各 自的光发射 器校
准 。依照特定的测量方法 ， 带钢距所要求位 置的偏差被测出并转为一个 电信号发给带钢 控制调节器 （ Ｌ ） Ｂ Ｒ 。电信号 由 Ｂ Ｒ处理后 Ｌ 用来控制伺服阀， 伺服阀再控制液压缸并带 动执行器（ 开卷机或对 中杆 ）， 这样 ， 保证钢 材两边缘处光电测量头检测到的光信号的一 致， 使钢材始终运 行在加工线 的 中心线 上。
．
２ ． ６
Ｅ ＭＧ测 量装 置 比一 般 的 纠 偏 和 对 中系 统 多
使用了两个基准测量头 ， 通过特殊 的算法处
理 ，能极 强 的抗 环境 污染 影 响 。
Ｅ Ｋ控制箱（ Ｖ 内置微型直流电机 ）通过齿形 皮带传动 ， 如图 ２所示 。当带材宽度发生变 化时 ， 带材两侧的两组测量头将对称地在各 自的轨道上沿带材宽度方向运动 ， 直到 两侧
发都有重要的意义。
１ 液膻及液鹾伺服系统； 电子控制耥 ； 一Ｅ Ｋ控制牵 一 ２一 ３ Ｖ ｆ １
１ 系统简介 பைடு நூலகம்
Ｅ Ｇ钢材 对 中系 统 采 用 的是 电 液伺 服 Ｍ
及光电测量头 ； 带材 ； 一 ４一 ５ 灯管 ； 开卷机 ； 一 ６一 ７ 原始化 传感器 ； 一 ８ 液压缸
图 １ Ｅ Ｇ结构简圈 Ｍ
一
研究 了超低碳钢中的 ｓ 含量和车削加工 时刀具 磨 损 量 的关 系。当 Ｓ含 量 增 加 到
方面： 利用高纯度铁 素体单相组织 ， 增
大材料的磁矩（ ≤ ．１ 。 Ｃ Ｏ ０ ％）
但是 ， ｓ 当 元素添加过多时 ， 材料的电磁 特性显著下降 ， 电磁特性的波动变大， 并且在
另一方面： 减少晶界面积， 从而降低磁畴 壁移动的阻力（ 降低 Ａ 、 ｌ Ｎ含量） 。 为提高软磁材料 的加工性 ， 采取 了以下
日本新 型软磁村料开发的技术思想
软磁材料的电磁特性是由材料的磁矩大 小、 晶粒大小和析 出物等因素决定 的。特别 ｂ增加 Ｓ ． 含量并使 Ｍ Ｓ ｎ 适度弥散 ， 以提 高切削性 （ Ｌ Ｈ Ｓ 。 Ｅ Ｃ ２ ）
是多晶体中晶界和析出物对磁因素壁移动的
钉扎作用是 多晶体电磁特性下 降的重 要原 因 。因此 ，Ｌ Ｉ Ｅ Ｃ＇ Ｉ ２系列 软 磁材 料 的 开 发从 以 ０ ０５ ．２ ％时 ， 刀具 的磨损量 比车削传统 纯铁 （ ０００ ） 减少一半 。 Ｓ＜ ．１％ 时 下两方面来提高材料的电磁特性。
的控制框图我们可 以看到 ， 用于驱动测量头
『
的电机采用的是主从式位置镜像控制 。位于 带材一侧的 Ｅ Ｋ 控制箱为主 ， Ｖ １ 而另一侧为 从 。我们将带材两侧的两组测量头检测电压 经过如图３所示的运算后得到的综合 电压信 号进行求和运算 ， 然后再将求和所得的电压
用 于驱 动 Ｅ Ｋ Ｖ １内的微 型 电机 ，由微 型 电机
况和 Ｉ 类似。Ⅲ的情况是带材刚好在加工中 心线上 ， 寻边动作结束时， 两侧 的测量头刚 好被带材半遮盖。
２ ．２ 寻边方 向 ．２
加工中心线运动 ， 以， 所 我们只需要将两组 测量头经过如图３ 所示运算后得出的测量信
号电压的差值来驱动一个伺服阀， 由伺服 并
阀来推动液压缸 ， 从而使得整个开卷机和卷 材（ 带材 ）产生沿带 材宽度方 向上 的位移 ， 最终稳定在两侧测量信号电压差值接近为零
括测量头和基准测量头 ）的输出电压可以表 示为 ： ＝ 一１ （ １ 一 Ｘ ） Ｘ Ｕ ０ Ｘ ２／２
式 中 ： 一 测量 头组 的输 出电压 ； ｕ Ｘｌ 一 测 量头 检测 电压 ； Ｘ 一 基 准测 量头 检测 电压 。 ２
ｖ：－ ０ 旦 ｌ×
Ａ 二 １‘
（） １
显然 ， 对于相 同的影 响系数 Ｋ， Ｕ值将 不变 。这表明 Ｅ Ｇ的测量系统对环境污染 Ｍ 的影响具有极强的抵抗能力。
２ ．２ 自动寻 边原 理
所以要使 Ｖ ＝０， 无非存在下述几个情况：
ＩＸ ＞Ｘ １ ２且 Ｙ ＜ Ｙ ； Ｉ ２
、
ⅡＸ ＜Ｘ １ ２且 Ｙ ＞ Ｙ ； １ ２ Ⅲ Ｙ ＝Ｙ １ ２且 Ｙ ＝ Ｙ ； Ｉ ２
措施 ： ａ降低 Ｓ 含量 、 ． ｉ 提高 ｂ 含量 ， Ｓ ｉ ｎ 使 无害 化 以提高冷锻性。
原始奥氏体晶界上有 ＦＳ析出。ＦＳ的存在 ｅ ｅ 降低了发挥磁矩作用韵铁素体相的比例并增
加了磁畴壁移动的阻力， 从而使材料的电磁 特性下降。因此 ， 改善切削性的 Ｅ Ｃ ２ ， Ｌ Ｈ Ｓ 在 增加 Ｓ含 量 的同 时 ， 对 Ｍ ／ 要 ｎ Ｓ比进 行 控 制
门
口
旧
圈 ３ Ｅ Ｇ 控 制 原 理 示 意 圈 Ｍ
１ ２
带动该侧测量头的运动。而从主驱动电机轴
上安装的电位器上取出的电压信号则被直接
用作从驱动电机位置控制环的给定。通过这 样的控制方式 ， Ｍ Ｅ Ｇ系统就实现 了两 侧测 量头组的对称运动。 ２ ．１ 寻边 结束条 件 ．２ 从 图 ３可以看 出， 每侧测量头组 （ 包括
一Ｖ 厂 ｈ 基三 １ 圈｛ — Ｅ 准 — Ｖ ＿ Ｋ 量ｌ ｌ ｝ 头 ｎ 卜 ５
基 ｏ Ｉ Ｅ 准 ． — 面 Ｖ 铡５ ｒＪ 量、 — 决 ！ ： Ｋ ２
—
的测量头刚好被带材半遮盖。以开卷侧的对 中控制为例 ， 其控制原理可简述如下 ： 从图３
２ ． 光 电测量装 置 ．１ ２
在对 中 工作 模 式 下 ，Ｅ ＭＧ 的光 电 测 量
装 置 由两侧 的光电测 屠头组 构成 。而每 一测
（ 即无论带材宽窄， 都不需要人员手动进行 操作）； Ｃ 能够对 由环境因素带来 的影响 （）
进行补偿。对 Ｅ Ｇ钢材对中系统进行深人 Ｍ 研究 ， 无论对于设备维修还是类似产品的研
式 中： ｌ一 主装置测量头检测电压 ； ｘ
Ｘ 一 主装置基 准测 量头 检测 电压 ； ２
Ｙ ｌ一 从装置测量头检测电压 ； Ｙ 一 从 装置 基准测 量头 检测 电压 。 ２
很显然 ，自动寻边结柬的理论条件是 Ｖ ＝ ０ 。我们 知道 ，ｘ 、２Ｙｌ和 Ｙ ｌｘ 、 ２均恒 大 于 ０ ，
图２ Ｍ Ｅ Ｇ测量系统示意 图
Ｌ１ Ｓ３和 Ｌ １ 有圆柱形的接收光孔道并 Ｓ４
与发光器的同一发光点对中。对中就是使当 测量接收器的孔道被钢带遮住一半时 ， 基准
见 为了避免夕部环境光源对光电检测系统 接收器 的孔道不 受钢带 位置 的影 响 （ 图 ｝ ｜ ） 的影响 ， 光发射器（ 即灯管）以 Ｉ０ Ｈ Ｏ０ Ｚ的高 ４ 。每一测量 头测量得到 的信 号在各 自通 放大 最终 频调制电源信号 ， 并且在其供电电路 中有 自 过一个带通滤波器后 ，经过整流 、 输 出一个比例于光接收量的电压信号 。由于 动亮度控制圆路 ， 以保证光强度的恒定。
以消除 ＦＳ ｅ。 （ 本刊讯）
・
２ ８・
Ｅ ＭＧ结构 简 图见 图 １ 。
量头 组 又由一 个 测量 头 Ｌ ｌ 一个 基 准 测 Ｓ ３和
量头 ｒ ｌ 成 ． 布置形 式参 见图 ２ Ｊ ４组 Ｓ 其
１一光 电测 量 头 ； ２一基 准测 量 头 ； ３一灯 管 ； ４一带 树
２ 工作原理
２ １ 光电检测系统 ．
２ ．１ 光 源 ．１
、
根据 Ｅ Ｇ提供 的调试资 料 ， Ｍ 我们知道
Ｅ Ｇ系统中位 于带材两侧 的光 电测量 Ｍ 头和基准测量头可以在一个有效宽度范围内
测量头的满输出被调整为 １Ｖ ， ０ 基准测量头
满输出被调整为 ５ ， Ｖ 同时参照图 ２的布置 要求 ： －
・
运动。每一侧 的两 个测量 头分别 由各 自的 ‘
２７ ・
对于 Ｉ 的情况 ， 我们可以理解为主驱动 侧 的测量头 的被遮盖部位小于 ｌ ， ／２ 而从 装置侧的测量头被遮盖部位大于 ｌ ／２， 这 时的情况是带材不在加工中心线上。 Ⅱ的情
心线的方向运动 ， 直到满足寻边结束条件。
２ 自动对 中控制 ．３
由于带 材两侧 的测 量头组 始终正 对称 于
根据公式（ ）， １ 我们可 以分髑种极限情 况来讨论测量头的寻边运动方向。
（） ａ．所有 测 量头均 未被遮 盖 。
此时计算 出的 Ｖ ＝ 一２ 表明主驱动 ０，
装置给定电压的负的最大值 ， 两侧测量头组
３ 使用效果
实践证 明， Ｍ Ｅ Ｇ系统具有极高 的抗 自 然光干扰和环境干扰能力 ， 即便 当测量头满 输出电压低至 ５ 以下 ， Ｖ 系统仍然能够正常 运行 ， 并且控制精度（ ＜ ± ｍ ）也不会发 １ｍ 生显著劣变。同时 ， 系统的 日常维护量也很 小， 测量头的清洗周期可长达数月之久。
Ｅ Ｇ钢材 对中 系统分析 Ｍ
冷 轧板厂 陈 骞
Ｅ Ｇ钢材对中系统是 由德国 Ｅ Ｇ公 司 Ｍ Ｍ 开发的， 主要用于板带材加工 、 线带材自动对 中控制的系统。它与别的纠偏系统最大的不 同在于 ：ａ Ｅ Ｇ对 中系统主要针对 的是带 （） Ｍ 材中心线一致性控制 （ 也可以用于边部对 中 控制）；ｂ 测量头具有 自动 寻边 部的功能 （）
图４ Ｅ ＭＧ测 量 头 示 意 图
原理分析 如下： 境污染 ， 环 比如油 、 、 雾 粉尘等对测量头表面的影响应该具有极大的
测量头和基准测量头）检测到的信号都经过 了相同的运算 。根据 图 ３所示 的运算框图， 将主驱动装置的给定电压用下式来描述 ：
相似性。或者就是说位置靠近的测量头检测 出来的电压因环境污染导致的变化程度应该 是相似的。根据图 ３， 每一侧测量头组 （ 包
系统。为了探测带钢位置 ， 使用 了两个位置
传感器 （ Ｖ ） Ｖ Ｅ Ｋ 。Ｅ Ｋ的接收器 安装 在电机 可调节滑道 上，并通过 各 自的光发射 器校
准 。依照特定的测量方法 ， 带钢距所要求位 置的偏差被测出并转为一个 电信号发给带钢 控制调节器 （ Ｌ ） Ｂ Ｒ 。电信号 由 Ｂ Ｒ处理后 Ｌ 用来控制伺服阀， 伺服阀再控制液压缸并带 动执行器（ 开卷机或对 中杆 ）， 这样 ， 保证钢 材两边缘处光电测量头检测到的光信号的一 致， 使钢材始终运 行在加工线 的 中心线 上。
．
２ ． ６
Ｅ ＭＧ测 量装 置 比一 般 的 纠 偏 和 对 中系 统 多
使用了两个基准测量头 ， 通过特殊 的算法处
理 ，能极 强 的抗 环境 污染 影 响 。
Ｅ Ｋ控制箱（ Ｖ 内置微型直流电机 ）通过齿形 皮带传动 ， 如图 ２所示 。当带材宽度发生变 化时 ， 带材两侧的两组测量头将对称地在各 自的轨道上沿带材宽度方向运动 ， 直到 两侧
发都有重要的意义。
１ 液膻及液鹾伺服系统； 电子控制耥 ； 一Ｅ Ｋ控制牵 一 ２一 ３ Ｖ ｆ １
１ 系统简介 பைடு நூலகம்
Ｅ Ｇ钢材 对 中系 统 采 用 的是 电 液伺 服 Ｍ
及光电测量头 ； 带材 ； 一 ４一 ５ 灯管 ； 开卷机 ； 一 ６一 ７ 原始化 传感器 ； 一 ８ 液压缸
图 １ Ｅ Ｇ结构简圈 Ｍ
一
研究 了超低碳钢中的 ｓ 含量和车削加工 时刀具 磨 损 量 的关 系。当 Ｓ含 量 增 加 到
方面： 利用高纯度铁 素体单相组织 ， 增
大材料的磁矩（ ≤ ．１ 。 Ｃ Ｏ ０ ％）
但是 ， ｓ 当 元素添加过多时 ， 材料的电磁 特性显著下降 ， 电磁特性的波动变大， 并且在
另一方面： 减少晶界面积， 从而降低磁畴 壁移动的阻力（ 降低 Ａ 、 ｌ Ｎ含量） 。 为提高软磁材料 的加工性 ， 采取 了以下
日本新 型软磁村料开发的技术思想
软磁材料的电磁特性是由材料的磁矩大 小、 晶粒大小和析 出物等因素决定 的。特别 ｂ增加 Ｓ ． 含量并使 Ｍ Ｓ ｎ 适度弥散 ， 以提 高切削性 （ Ｌ Ｈ Ｓ 。 Ｅ Ｃ ２ ）
是多晶体中晶界和析出物对磁因素壁移动的
钉扎作用是 多晶体电磁特性下 降的重 要原 因 。因此 ，Ｌ Ｉ Ｅ Ｃ＇ Ｉ ２系列 软 磁材 料 的 开 发从 以 ０ ０５ ．２ ％时 ， 刀具 的磨损量 比车削传统 纯铁 （ ０００ ） 减少一半 。 Ｓ＜ ．１％ 时 下两方面来提高材料的电磁特性。
的控制框图我们可 以看到 ， 用于驱动测量头
『
的电机采用的是主从式位置镜像控制 。位于 带材一侧的 Ｅ Ｋ 控制箱为主 ， Ｖ １ 而另一侧为 从 。我们将带材两侧的两组测量头检测电压 经过如图３所示的运算后得到的综合 电压信 号进行求和运算 ， 然后再将求和所得的电压
用 于驱 动 Ｅ Ｋ Ｖ １内的微 型 电机 ，由微 型 电机
况和 Ｉ 类似。Ⅲ的情况是带材刚好在加工中 心线上 ， 寻边动作结束时， 两侧 的测量头刚 好被带材半遮盖。
２ ．２ 寻边方 向 ．２
加工中心线运动 ， 以， 所 我们只需要将两组 测量头经过如图３ 所示运算后得出的测量信
号电压的差值来驱动一个伺服阀， 由伺服 并
阀来推动液压缸 ， 从而使得整个开卷机和卷 材（ 带材 ）产生沿带 材宽度方 向上 的位移 ， 最终稳定在两侧测量信号电压差值接近为零
括测量头和基准测量头 ）的输出电压可以表 示为 ： ＝ 一１ （ １ 一 Ｘ ） Ｘ Ｕ ０ Ｘ ２／２
式 中 ： 一 测量 头组 的输 出电压 ； ｕ Ｘｌ 一 测 量头 检测 电压 ； Ｘ 一 基 准测 量头 检测 电压 。 ２
ｖ：－ ０ 旦 ｌ×
Ａ 二 １‘
（） １
显然 ， 对于相 同的影 响系数 Ｋ， Ｕ值将 不变 。这表明 Ｅ Ｇ的测量系统对环境污染 Ｍ 的影响具有极强的抵抗能力。
２ ．２ 自动寻 边原 理
所以要使 Ｖ ＝０， 无非存在下述几个情况：
ＩＸ ＞Ｘ １ ２且 Ｙ ＜ Ｙ ； Ｉ ２
、
ⅡＸ ＜Ｘ １ ２且 Ｙ ＞ Ｙ ； １ ２ Ⅲ Ｙ ＝Ｙ １ ２且 Ｙ ＝ Ｙ ； Ｉ ２
措施 ： ａ降低 Ｓ 含量 、 ． ｉ 提高 ｂ 含量 ， Ｓ ｉ ｎ 使 无害 化 以提高冷锻性。
原始奥氏体晶界上有 ＦＳ析出。ＦＳ的存在 ｅ ｅ 降低了发挥磁矩作用韵铁素体相的比例并增
加了磁畴壁移动的阻力， 从而使材料的电磁 特性下降。因此 ， 改善切削性的 Ｅ Ｃ ２ ， Ｌ Ｈ Ｓ 在 增加 Ｓ含 量 的同 时 ， 对 Ｍ ／ 要 ｎ Ｓ比进 行 控 制
门
口
旧
圈 ３ Ｅ Ｇ 控 制 原 理 示 意 圈 Ｍ
１ ２
带动该侧测量头的运动。而从主驱动电机轴
上安装的电位器上取出的电压信号则被直接
用作从驱动电机位置控制环的给定。通过这 样的控制方式 ， Ｍ Ｅ Ｇ系统就实现 了两 侧测 量头组的对称运动。 ２ ．１ 寻边 结束条 件 ．２ 从 图 ３可以看 出， 每侧测量头组 （ 包括
一Ｖ 厂 ｈ 基三 １ 圈｛ — Ｅ 准 — Ｖ ＿ Ｋ 量ｌ ｌ ｝ 头 ｎ 卜 ５
基 ｏ Ｉ Ｅ 准 ． — 面 Ｖ 铡５ ｒＪ 量、 — 决 ！ ： Ｋ ２
—
的测量头刚好被带材半遮盖。以开卷侧的对 中控制为例 ， 其控制原理可简述如下 ： 从图３
２ ． 光 电测量装 置 ．１ ２
在对 中 工作 模 式 下 ，Ｅ ＭＧ 的光 电 测 量
装 置 由两侧 的光电测 屠头组 构成 。而每 一测
（ 即无论带材宽窄， 都不需要人员手动进行 操作）； Ｃ 能够对 由环境因素带来 的影响 （）
进行补偿。对 Ｅ Ｇ钢材对中系统进行深人 Ｍ 研究 ， 无论对于设备维修还是类似产品的研
式 中： ｌ一 主装置测量头检测电压 ； ｘ
Ｘ 一 主装置基 准测 量头 检测 电压 ； ２
Ｙ ｌ一 从装置测量头检测电压 ； Ｙ 一 从 装置 基准测 量头 检测 电压 。 ２
很显然 ，自动寻边结柬的理论条件是 Ｖ ＝ ０ 。我们 知道 ，ｘ 、２Ｙｌ和 Ｙ ｌｘ 、 ２均恒 大 于 ０ ，
图２ Ｍ Ｅ Ｇ测量系统示意 图
Ｌ１ Ｓ３和 Ｌ １ 有圆柱形的接收光孔道并 Ｓ４
与发光器的同一发光点对中。对中就是使当 测量接收器的孔道被钢带遮住一半时 ， 基准
见 为了避免夕部环境光源对光电检测系统 接收器 的孔道不 受钢带 位置 的影 响 （ 图 ｝ ｜ ） 的影响 ， 光发射器（ 即灯管）以 Ｉ０ Ｈ Ｏ０ Ｚ的高 ４ 。每一测量 头测量得到 的信 号在各 自通 放大 最终 频调制电源信号 ， 并且在其供电电路 中有 自 过一个带通滤波器后 ，经过整流 、 输 出一个比例于光接收量的电压信号 。由于 动亮度控制圆路 ， 以保证光强度的恒定。
以消除 ＦＳ ｅ。 （ 本刊讯）
・
２ ８・
Ｅ ＭＧ结构 简 图见 图 １ 。
量头 组 又由一 个 测量 头 Ｌ ｌ 一个 基 准 测 Ｓ ３和
量头 ｒ ｌ 成 ． 布置形 式参 见图 ２ Ｊ ４组 Ｓ 其
１一光 电测 量 头 ； ２一基 准测 量 头 ； ３一灯 管 ； ４一带 树
２ 工作原理
２ １ 光电检测系统 ．
２ ．１ 光 源 ．１
、
根据 Ｅ Ｇ提供 的调试资 料 ， Ｍ 我们知道
Ｅ Ｇ系统中位 于带材两侧 的光 电测量 Ｍ 头和基准测量头可以在一个有效宽度范围内
测量头的满输出被调整为 １Ｖ ， ０ 基准测量头
满输出被调整为 ５ ， Ｖ 同时参照图 ２的布置 要求 ： －
・
运动。每一侧 的两 个测量 头分别 由各 自的 ‘
２７ ・
对于 Ｉ 的情况 ， 我们可以理解为主驱动 侧 的测量头 的被遮盖部位小于 ｌ ， ／２ 而从 装置侧的测量头被遮盖部位大于 ｌ ／２， 这 时的情况是带材不在加工中心线上。 Ⅱ的情
心线的方向运动 ， 直到满足寻边结束条件。
２ 自动对 中控制 ．３
由于带 材两侧 的测 量头组 始终正 对称 于
