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錢(qián)延杰
1 引言
大多數(shù)中厚板廠鋼板檢測(cè)一直采用表面質(zhì)量檢測(cè)，鋼板內(nèi)部的質(zhì)量無(wú)法得到完全保證。隨著用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，人們迫切需要一種更先進(jìn)更完整的檢測(cè)方式。SONOTRO660鋼板檢測(cè)系統(tǒng)是一種運(yùn)用超聲波技術(shù)的非損傷性檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝在鋼板收集區(qū)，鋼板經(jīng)過(guò)軋制、矯直、冷卻及剪切后進(jìn)入超聲波檢測(cè)系統(tǒng)，完成出廠前的最后質(zhì)量檢測(cè)。鋼板的在線掃描速度可達(dá)2.0米/秒，探傷能力為6~60mm，并能覆蓋整塊鋼板，滿足了中厚板檢測(cè)的要求。
2 系統(tǒng)的組成
(1) 該系統(tǒng)可分為兩個(gè)部分，即超聲波控制系統(tǒng)和電氣及液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)。超聲波控制系統(tǒng)用于超聲波的發(fā)送接收及檢測(cè)結(jié)果的處理，電氣及液壓傳動(dòng)控制系統(tǒng)則用于傳動(dòng)輥道、液壓站、水系統(tǒng)等的控制。鋼板檢測(cè)過(guò)程如圖1所示。
圖1 超聲波鋼板檢測(cè)過(guò)程
鋼板進(jìn)入測(cè)試區(qū)域通過(guò)光電管#101后，輥道傳動(dòng)系統(tǒng)減速并激活編碼器，當(dāng)鋼板將所有探頭覆蓋后，鋼板加速至2.0米/秒，完全掃描后減速，直至通過(guò)光電管#104，完成第一道次檢測(cè)。若鋼板寬度大于探頭組列，系統(tǒng)啟動(dòng)第二道次檢測(cè)，變頻器反向運(yùn)轉(zhuǎn)，探頭機(jī)座由擺式氣缸加載，直到所有探頭都暴露出來(lái)，鋼板加速進(jìn)行第二道次檢測(cè)。第三道次與第一道次相同，本道次標(biāo)記系統(tǒng)在檢測(cè)出的缺陷位置涂漆標(biāo)記，至此鋼板檢測(cè)結(jié)束，檢測(cè)結(jié)果同時(shí)存入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
(2) 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的構(gòu)成。系統(tǒng)有5臺(tái)計(jì)算機(jī)，即一臺(tái)主數(shù)據(jù)顯示計(jì)算機(jī)，2臺(tái)超聲波控制計(jì)算機(jī)（UMS），一臺(tái)打印服務(wù)器計(jì)算機(jī)和一臺(tái)運(yùn)行控制計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。
圖2 超聲波系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)圖
主數(shù)據(jù)收集站負(fù)責(zé)收集超聲波檢測(cè)信號(hào)及數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。該站運(yùn)行在QNX4.25操作系統(tǒng)及HOTON MicroGUI視窗系統(tǒng)下，測(cè)試結(jié)果、鋼板上的標(biāo)記打印及生產(chǎn)管理數(shù)據(jù)的處理均由其完成，它是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心。行進(jìn)控制站與主數(shù)據(jù)收集站裝有同樣的操作系統(tǒng)，用于控制被檢測(cè)鋼板通過(guò)系統(tǒng)的進(jìn)程，同時(shí)為主數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)收集測(cè)試信號(hào)。該站還負(fù)責(zé)與傳動(dòng)及液壓控制系統(tǒng)的通訊及控制。縱向探頭UMS#1及橫向探頭UMS#2均為完全計(jì)算機(jī)化的超聲波監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用于檢測(cè)鋼板表面及內(nèi)部缺陷。UMS由以下模塊組成：① 系統(tǒng)模塊。系統(tǒng)模塊之間主要以并聯(lián)方式連接，相互之間可以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通訊，完成系統(tǒng)的控制；② 遠(yuǎn)程板。遠(yuǎn)程板包括超聲波發(fā)送器和接收器，它們與超聲波探頭相連接，是超聲波發(fā)出和接收的控制部分；③ 控制設(shè)置系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以選擇超聲波通道，設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)，設(shè)定掃描時(shí)間、頻率過(guò)濾、帶寬及增益、控制方式等；④報(bào)警顯示裝置，通過(guò)指示燈、蜂鳴器、標(biāo)示牌等發(fā)出報(bào)警信號(hào)，并通過(guò)通訊傳至主數(shù)據(jù)收集站進(jìn)行控制處理。打印伺服站用于檢測(cè)結(jié)果的處理。該站的操作系統(tǒng)為Windows 2000 Pro，它從主數(shù)據(jù)收集站接收信息，將所有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在本地硬盤(pán)上，顯示或打印檢測(cè)結(jié)果，鋼板不同部位的檢測(cè)結(jié)果均以不同的顏色表示，從而使結(jié)果一目了然。
(3) 超聲波傳動(dòng)系統(tǒng)采用SIEMENS S7-300 PLC和6SE70系列矢量控制變頻器，整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)運(yùn)行控制。系統(tǒng)的硬件配置如圖3所示。
圖3 超聲波傳動(dòng)輥道及液壓控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)由3個(gè)PLC站及5臺(tái)變頻器組成，主站選用S7-300 315-2 DP CPU，采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)控制方式。3#站ET200為傳動(dòng)控制系統(tǒng)，用于實(shí)現(xiàn)輥道的自動(dòng)化控制，滿足超聲波檢測(cè)的要求。變頻器采用帶PROFIBUS總線的CBP通訊板實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，PLC與變頻器通過(guò)報(bào)文的形式傳送數(shù)據(jù)。在每個(gè)報(bào)文中傳輸?shù)挠行?shù)據(jù)分為兩組，即PKW和PZD。PKW數(shù)據(jù)傳輸用于讀寫(xiě)參數(shù)值及參數(shù)特性的數(shù)據(jù)，PZD用于傳送控制變頻器所需的信息，此信息包括控制數(shù)據(jù)和設(shè)定點(diǎn)。PKW和PZD數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度由S7-300決定，通訊數(shù)據(jù)的傳輸速率以及變頻器的PROFIBUS地址設(shè)定通過(guò)S7-300完成。
4#站ET200為液壓控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)完成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的控制。該系統(tǒng)主要完成了以下控制：① 液壓泵的自動(dòng)起動(dòng)停止；② 液壓站的壓力檢測(cè)及控制；③ 各種液壓閥組的動(dòng)作；④ 液壓站油溫檢測(cè)控制；⑤ 工作狀態(tài)及故障檢測(cè)報(bào)警等。
3 運(yùn)行效果
該系統(tǒng)投入運(yùn)行后取得了較好的效果：
(1) 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，檢測(cè)速度滿足了在線生產(chǎn)的要求，檢測(cè)結(jié)果打印直觀，數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容豐富。
(2) 變頻傳動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)速度快，定位準(zhǔn)確可靠。
(3) 液壓系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠。
(4) 超聲波系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果經(jīng)過(guò)處理后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通訊反饋給軋機(jī)生產(chǎn)線，可以及時(shí)調(diào)整軋制參數(shù)，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
北京市公安局海淀分局備案號(hào)：11010802023656號(hào)