本发明涉及金属轧制的控制或操纵装置，尤其涉及冷轧机电动压下的自动厚度控制装置。 近年来，随着材料工业的发展，对带材的质量提出了更高的要求，而我国大多数冷轧机仍采用电动压下，由操作工人用千分表或测厚仪测量轧制的带材厚度，然后根据测量的结果，调整冷轧机的轧辊辊缝。这样不但操作人员增加了劳动强度，而且轧制的带材的厚度均匀程度不易得到保证。
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操作方便、安全可靠的冷轧机电动压下的自动厚度控制仪，本发明的进一步目的是提供一种具有可调补偿单元的自动厚度控制仪。
本发明所述的自动厚度控制仪包括，厚度偏差限设定单元，用于把测厚仪输出的厚度偏差数据与所述的厚度偏差限设定单元所设定的厚度偏差限进行比较的比较单元，依据所述比较单元的比较结果控制电动压下系统压下或抬升的控制单元，采样单元和驱动单元。控制仪还可包括可调补偿单元和报警单元。
本发明所述的控制仪由于能对冷轧机作闭环控制因而能节省人力，提高轧制带材的精度，此外可调补偿单元能避免超调，从而得到最佳控制。
图1是具有本发明所述自动厚度控制仪的冷轧机系统组成框图。
图2是用于说明可调补偿单元作用的曲线图。
图3是本发明所述自动厚度控制仪地组成框图。
图4是本发明一个实施例的详细框图。
图5是图4所示控制单元的一个实施例的电路图。
图6是自动厚度控制仪的面板示意图。
下面结合附图叙述本发明的最佳实施例，通过叙述，本发明的种种优点将变得更为清楚，附图中相同的标号表示同样的元部件。
图1是具有本发明所述控制仪的冷轧机组成框图，参见图1，2是冷轧机，它包括工作辊7a、7b，支撑辊8a、8b，和电动压下系统9。带材5经工作辊7a、7b的辊缝时被轧制，轧制后的带材由卷取机3卷成卷，为了测量轧制带材的厚度，在离辊缝1处设置一测厚仪4，该测厚仪测得的带材厚度偏差数据送到控制仪1，控制仪根据测得的带材厚度偏差数据控制电动压下系统9，使该压下系统马达转动并带动丝杆调节工作辊7a、7b的辊缝，从而调整了轧制带材的厚度。此外控制仪还可根据测厚仪4送出的“有带”判别信号及冷轧机传动系统送出的速度信号、张力信号和开车（或升速）信号进行控制。
图2是用于说明可调补偿单元作用的曲线图，参见图2，纵坐标△H是带材的厚度偏差，即带材厚度与带材设定厚度的差，横坐标t是时间轴，假设t＝0时控制仪起控，因这时带材厚度偏差为OR大于设定的厚度偏差上限值Gh，故控制仪控制电动压下系统压下，此时轧辊中带材厚度沿直线RVU减小，该直线斜率与带材软硬特性、坯料厚度、带材张力、轧件变形阻力等有关。由于轧辊与测厚仪测量点相距1，因此测厚仪处的带材厚度延时tl时间沿直线SWT减小，当该直线到达T点时，即测厚仪测得的带材厚度偏差等于设定的厚度偏差上限值Gh，此时控制仪使压下停止，压下时间为tG，但此时轧辊中带材厚度偏差为OU，比设定的厚度偏差下限值G1低，即出现带材偏薄的超调量Z，距离1越大则超调量也越大。为解决此问题，引入可调补偿单元，使t＝0时，在电动压下系统压下的同时上限设定值Gh沿直线Ghy上升，则当该直线与直线SW交于X点时，控制仪即使压下停止，这样压下时间缩短为tC，而压下结束时轧辊中带材厚度偏差为OV，已接近设定上限值Gh，OV与Gh的差可在下次控制压下时消除，由此可见在引入可调补偿单元后，只要调节适当的设定厚度偏差限变化率则可以减小压下系统压下时间，消除超调量。若带材起始厚度偏差小于G1，与上述相似，引入可调补偿单元也可起到同样功用。
图3是本发明所述自动厚度控制仪的组成框图，参见图3，采样单元24产生等间隔的采样脉冲，在该脉冲产生时，控制单元26根据比较单元18的比较结果，通过驱动单元28使电动压下系统压下或抬起，由于控制仪控制对象是电动压下系统中的电动机，因为电动机动作惯性大，控制精度低，因此这种控制不能像对液压系统控制那样用控制脉冲去进行控制，而必须控制较长时间，因此控制单元26中包括最小动作时间保证单元40，以确保电动机带动的丝杆真正旋转。比较单元18包括上限比较单元20和下限比较单元22，它们分别比较由测厚仪输入的带材厚度偏差数据△H和厚度偏差上限设定单元14及厚度偏差下限设定单元16所设定的上、下偏差限。厚度偏差上限设定单元14和厚度偏差下限设定单元16组成厚度偏差设定单元12。可调补偿单元30在控制单元26控制下，在每次电动压下系统压下或抬起时，使厚度偏差限设定单元12的设定偏差限以预调的斜率变化，从而完成上述补偿功能。报警单元32包括次限报警单元34和量限报警单元36。当电动压下系统连续压下或抬起次数超过预定值时，次限报警单元34报警，而当电动压下系统压下或抬起量（时间）积累超过预定值时，量限报警单元36报警。产生这两种报警情况可能是由于输入冷轧机的带材质量差、测厚仪故障或控制仪失效引起的，报警时，一方面使控制仪停控，另一方面用指示灯指示失常。
图4是本发明一个实施例的详细框图。参见图4，比较单元18的上限比较单元20由数字比较器61-64组成，比较单元18的下限比较单元22由数字比较器65-68组成，如上所述比较单元18用于比较测厚仪输入的带材厚度偏差数据和厚度偏差限设定单元12设定的厚度偏差限，比较器61-68可以采用例如CD4585型四位数字比较器。厚度偏差限设定单元12的厚度偏差上限设定单元14包括计数器51-54，厚度偏差限设定单元12的厚度偏差下限设定单元16包括计数器55-58，上、下限设定单元分别通过拨盘开关KA-KD和KE-KH进行预置设定，计数器51-58可以采用例如CD4510型BCD码计数器。采样单元24包括压控振荡器71、计数器72、译码器73、发光二极管显示器74和门电路75。计数器72由拨盘开关KI预置，采用压控振荡器是便于用测速电机的电压信号来控制其振荡频率以便根据带速改变采样率，在带速不能调节的情况下可以用固定频率的振荡器代替压控振荡器。压控振荡器71的振荡信号经门75输给计数器72，计数器72的计数值通过译码器73由发光二极管显示器74显示，压控振荡器71例如采用CD4046型锁相器组成，计数器72例如采用CD4510型BCD码计数器。控制单元26例如由门电路、D触发器、单稳态电路组成。可调补偿单元30由可控振荡器组成，其振荡频率可调，例如可采用由施密特触发器和与非门组成的可控多谐振荡器构成该单元。驱动单元28包括功放单元78，固态继电器单元79和继电器J1、J2。由开关KP选择继电器（有触点）或固态继电器（无触点）输出。功放单元例如采用5G1413驱动器。报警单元32的次限报警单元34包括计数器81、82，译码器86、87和发光二极管显示器91、92。计数器81用于记录电动压下系统的压下次数，其报警次数限由拨盘开关KJ设定，其计数值经译码器86由发光二极管显示器91显示。计数器82用于记录电动压下系统的抬升次数，其报警次数由拨盘开关KK设定，其计数值经译码器87由发光二极管显示器92显示。量限报警单元36包括计数器83、84，译码器88、89，发光二极管显示器93、94和可控振荡器85。可控振荡器85例如可由施密特触发器和与非门组成的多谐振荡器构成。计数器81、82例如各采用CD4510型BCD码计数器和CD4028型BCD-十进制译码器件组成、83-84可以采用例如CD4510型BCD码计数器。译码器73、86-89可以采用例如CD4511型译码器。来自测厚仪的信号与来自轧机传动系统的信号均通过光电隔离单元38输入，以便提高抗干扰性，光电隔离单元例如采用ISQ5型光电隔离器组成。
图5是图4所示控制单元的一个实施例的电路图，现参照图4、图5叙述控制仪的工作过程。
初始状态：当测厚仪的“有带”信号或来自轧机传动系统的张力或升速信号无输出时，则E1或E2或E3点为“0”，故控制仪g点为“1”，因而与非门112两输入端均为高电位，故a点为“0”，a点为“0”，又使b点也为“0”。由于a点为“0”，则M点为“0”，故采样单元24的门75被封锁，计数器72无输入脉冲;G＝“1”，计数器81、82被清零，而计数器83、84被置成50，即置成量限的中间值。b点为“0”，则与非门140、141被封锁，e、d点均为“1”，故K、L点均为“0”，继电器J1、J2或固态继电器单元79不接通，电动压下系统不动作，控制器处于停控状态。同时，因D点为“0”，作为可调补偿单元30的振荡器停振，由于C、F点为“1”，拨盘开关KA-KD设定的厚度偏差上限设定值置入厚度偏差上限设定单元14的计数器51-54，拨盘开关KE-KH设定的厚度偏差下限设定值置入厚度偏差下限设定单元16的计数器55-58。
当来自测厚仪的“有带”信号及来自轧机传动系统的张力信号和升速信号均有输出时，E1、E2、E3均为“1”，控制仪的g点为“0”，此时若按启动按钮AN1则a点为“1”，控制仪起控。用“有带”、张力和升速信号作为控制仪起控条件可以使控制可靠、及时，为了方便起见或当无张力信号测试设备时也可使E2、E3为“1”，只用判别“有带”信号来控制。由于a点为“1”，故M点为“1”，采样单元24的压控振荡器71的振荡信号经门75输给计数器72做减计数，当计数器72计至零时，即已达到预置的采样间隔时，计数器72输出端A点输出负脉冲，该负脉冲经与非门116使b点变“1”。当b点为“1”时则B点为“1”，采样单元24的计数器72置成由拨盘开关KI所预置的采样间隔时间且该计数器停在置数状态;b点为“1”，故与非门140、141打开，此时若测厚仪经光电隔离单元38输入控制仪比较单元18的厚度偏差值△H超过预置的厚度偏差上限设定值，则符号位输入J为“1”，门122被封锁，而门121开启，上限比较单元20的比较结果使I为“1”，因而门121输出端为“0”，故控制单元e点为“0”而d点为“1”，同时K为“1”，经功放78使继电器J1或固态继电器单元79动作，从而触点J1或固态继电器相应接点接通，通过交流接触器（未图示）使压下控制系统压下。最小动作时间保证单元40由单稳态电路构成，例如采用CD4528片子，当控制单元e点为“0”时，该单元和门142相连的输出端产生一预定宽度的负脉冲，以保证电动压下系统至少动作这段时间，由于控制仪的控制对象是惯性大的电动机，为了保证电动机带动丝杆真正动起来，设置该单元是必要的，它输出负脉冲的时间根据冷轧机的情况进行调整，例如调整为0.5秒。在打开门140、141的同时，由于D点为“1”，故可调补偿单元30起振，它产生的脉冲使计数器51-54做加计数，也即使设定的厚度偏差上限自动增加，以实现上述的补偿功能，当△H与厚度偏差上限相等时，I点为“0”，则控制单元e点为“1”，若这时作为最小动作时间保证单元40的单稳电路已恢复初态，则K点为“0”，继电器J1或固态继电器单元79的相应接点释放，电动压下系统压下停止。在I点变“0”时，经一系列与非门，D触发器160CP端由“0”变为“1”，故其Q端为“0”，从而b点回复为“0”，B点也为“0”，故采样计数器72允许计数，它仍然对压控振荡器71的振荡信号作减计数，当计数器72计至零时，重新开始上述的采样过程。在实际使用时，如带速不能调节则可以使压控振荡器71电压控制端接固定电压，从而使之成为固定频率的振荡器，该振荡器的频率例如选用10Hz。
若采样时刻到来时，△H小于预置的厚度偏差下限值，则动作过程与上述相似，只是这时符号位输入使J点为“0”，而H点为“1”，故门121封锁而门122打开，d点为“0”，L点为“1”，所以继电器触点J2或固态继电器单元79另一组接点接通，电动压下系统抬起，可调补偿单元30的脉冲信号使预置的厚度偏差下限下降，当△H与该厚度偏差下限值相等时，H点为“0”，电动压下系统抬升停止。若在采样时刻△H在预置的厚度偏差上限与下限之间，则由于I和H点均为“0”，故电动压下系统不动作。因而控制仪能自动控制使冷轧机轧制的带材保持在预置厚度偏差之内。可调补偿单元30的振荡频率可调，由操作人员根据经验调节以达到最佳补偿效果。
在K点“1”使电动压下系统压下时，次限报警单元34的计数器81计一次数，而计数器82置成“0”，并使可控振荡器85起振，量限报警单元36的计数器83、84对可控振荡器85的振荡信号作加计数。而在L点为“1”使电动压下系统抬起时，次限报警单元34的计数器82计数而使计数器81置成“0”，并使可控振荡器85起振，量限报警单元36的计数器83、84对可控振荡器85的振荡信号作减计数。
若次限报警单元34的计数器81所计的连续压下次数等于由拨盘开关KJ所置的报警次数时O点输出为“1”;同样若次限报警单元34的计数器82所计的连续抬升次数等于由拨盘开关KK所置的报警次数时，P点输出为“1”;若量限报警单元36的计数器83、84所计的量限为0或100时，则Q点输出负脉冲，通过调节可控振荡器85的频率，可以调节报警量限代表的时间，例如调整为1-30秒。当上述任一条件成立时，则经一系列与非门使a点回复为“0”，b点也为“0”，控制仪停控，同时相应的报警指示灯（未图示）点亮。报警时排除故障源后按AN1可重新启动。在工作过程中如需停止控制可把开关KS合上，则可使a点无条件为“0”，使控制仪停控。
与控制仪配合使用的测厚仪对控制精度有直接影响，要选用精度高的测厚仪，该测厚仪能输出厚度偏差的数字代码信号。
图6是控制仪的面板示意图，KA-KD、KE-KH，分别为厚度偏差上、下限预置拨盘开关;KJ、KK、KI分别为压下报警次数，抬升报警次数预置拨盘开关和采样时间预置拨盘开关，采样时间从0.5秒至9秒可调;KS为控制开关，KS打到ON时控制仪可以工作，KS打到OFF时则控制仪停控;AN1为启动按钮;170为电源按钮开关（未图示）;91、92分别为压下次数及抬升次数显示器;74为采样次数显示器;171、172、173分别为控制仪工作、次限溢出和控制量溢出指示灯（均未图示）;93、94为控制量显示器;180为控制量调整电位器（未图示）旋钮，用于调节可调补偿单元30的振荡器频率。
上述控制仪在沪江铜厂的ψ100/300×420mm精轧机上试用。经控制仪控制后轧制的带材，轧制厚度小于0.5mm的带材，厚度偏差小于±0.015mm，轧制厚度为0.5-0.8mm的带材，厚度偏差小于±0.025mm，显示了控制仪良好的控制效果。