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錢延杰
1 引言
大多數(shù)中厚板廠鋼板檢測一直采用表面質(zhì)量檢測，鋼板內(nèi)部的質(zhì)量無法得到完全保證。隨著用戶對產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，人們迫切需要一種更先進更完整的檢測方式。SONOTRO660鋼板檢測系統(tǒng)是一種運用超聲波技術(shù)的非損傷性檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)安裝在鋼板收集區(qū)，鋼板經(jīng)過軋制、矯直、冷卻及剪切后進入超聲波檢測系統(tǒng)，完成出廠前的最后質(zhì)量檢測。鋼板的在線掃描速度可達2.0米/秒，探傷能力為6~60mm，并能覆蓋整塊鋼板，滿足了中厚板檢測的要求。
2 系統(tǒng)的組成
(1) 該系統(tǒng)可分為兩個部分，即超聲波控制系統(tǒng)和電氣及液壓傳動控制系統(tǒng)。超聲波控制系統(tǒng)用于超聲波的發(fā)送接收及檢測結(jié)果的處理，電氣及液壓傳動控制系統(tǒng)則用于傳動輥道、液壓站、水系統(tǒng)等的控制。鋼板檢測過程如圖1所示。
圖1 超聲波鋼板檢測過程
鋼板進入測試區(qū)域通過光電管#101后，輥道傳動系統(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，直至通過光電管#104，完成第一道次檢測。若鋼板寬度大于探頭組列，系統(tǒng)啟動第二道次檢測，變頻器反向運轉(zhuǎn)，探頭機座由擺式氣缸加載，直到所有探頭都暴露出來，鋼板加速進行第二道次檢測。第三道次與第一道次相同，本道次標(biāo)記系統(tǒng)在檢測出的缺陷位置涂漆標(biāo)記，至此鋼板檢測結(jié)束，檢測結(jié)果同時存入計算機系統(tǒng)。
(2) 計算機控制系統(tǒng)的構(gòu)成。系統(tǒng)有5臺計算機，即一臺主數(shù)據(jù)顯示計算機，2臺超聲波控制計算機（UMS），一臺打印服務(wù)器計算機和一臺運行控制計算機。計算機網(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。
圖2 超聲波系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)圖
主數(shù)據(jù)收集站負(fù)責(zé)收集超聲波檢測信號及數(shù)據(jù)，并進行處理。該站運行在QNX4.25操作系統(tǒng)及HOTON MicroGUI視窗系統(tǒng)下，測試結(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，它是整個系統(tǒng)的控制中心。行進控制站與主數(shù)據(jù)收集站裝有同樣的操作系統(tǒng)，用于控制被檢測鋼板通過系統(tǒng)的進程，同時為主數(shù)據(jù)計算機收集測試信號。該站還負(fù)責(zé)與傳動及液壓控制系統(tǒng)的通訊及控制。縱向探頭UMS#1及橫向探頭UMS#2均為完全計算機化的超聲波監(jiān)測系統(tǒng)，用于檢測鋼板表面及內(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，相互之間可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)通訊，完成系統(tǒng)的控制；② 遠程板。遠程板包括超聲波發(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，設(shè)定掃描時間、頻率過濾、帶寬及增益、控制方式等；④報警顯示裝置，通過指示燈、蜂鳴器、標(biāo)示牌等發(fā)出報警信號，并通過通訊傳至主數(shù)據(jù)收集站進行控制處理。打印伺服站用于檢測結(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)存儲在本地硬盤上，顯示或打印檢測結(jié)果，鋼板不同部位的檢測結(jié)果均以不同的顏色表示，從而使結(jié)果一目了然。
(3) 超聲波傳動系統(tǒng)采用SIEMENS S7-300 PLC和6SE70系列矢量控制變頻器，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了自動運行控制。系統(tǒng)的硬件配置如圖3所示。
圖3 超聲波傳動輥道及液壓控制系統(tǒng)
該系統(tǒng)由3個PLC站及5臺變頻器組成，主站選用S7-300 315-2 DP CPU，采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)控制方式。3#站ET200為傳動控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)輥道的自動化控制，滿足超聲波檢測的要求。變頻器采用帶PROFIBUS總線的CBP通訊板實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接，PLC與變頻器通過報文的形式傳送數(shù)據(jù)。在每個報文中傳輸?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。PKW和PZD數(shù)據(jù)的長度由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 液壓泵的自動起動停止；② 液壓站的壓力檢測及控制；③ 各種液壓閥組的動作；④ 液壓站油溫檢測控制；⑤ 工作狀態(tài)及故障檢測報警等。
3 運行效果
該系統(tǒng)投入運行后取得了較好的效果：
(1) 系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，檢測數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，檢測速度滿足了在線生產(chǎn)的要求，檢測結(jié)果打印直觀，數(shù)據(jù)庫內(nèi)容豐富。
(2) 變頻傳動系統(tǒng)響應(yīng)速度快，定位準(zhǔn)確可靠。
(3) 液壓系統(tǒng)運行穩(wěn)定，動作準(zhǔn)確可靠。
(4) 超聲波系統(tǒng)的檢測結(jié)果經(jīng)過處理后，通過網(wǎng)絡(luò)通訊反饋給軋機生產(chǎn)線，可以及時調(diào)整軋制參數(shù)，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了經(jīng)濟效益。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號