激光测距仪在修磨机测量装置中的应用
激光测距仪在修磨机测量装置中的应用
作者:贺利军
修磨机主要是对连铸还表面缺陷进行修磨处理或抛光处理,以确保铸还表面质量符合工艺的要求。在修磨过程中,铸还随修磨台车纵向往复移动、磨头砂轮横向前后移动,以实现对铸还表面修磨。磨头横向给进检测是测量磨头砂轮在板还表面横向所走的位置,铸长度的测量是检测修磨台车在修磨间往复运动的距离,而磨头横向测量和铸还长度测量都要求测量精度高、可靠、稳定。本文主要介绍采用激光测距仪代替编码器的优点,以及在修磨机测量装置中的应用。
1、修磨机的构成和工艺流程
1.1机的构成
修磨机主要由上下料和翻钢系统、磨头和台车系统、液压系统、电气控制系统等组成(见图1)。主要的技术参数指标如下:板还尺寸长度(最小~最大) 8000mm-12000mm;尾部板还长度(最小~最大)4800mm-5800mm;宽度(最小~最大)1000mm-2150mm;厚度(最小~最大) 180mm-250mm;质量(最小~最大) 6700kg-40000kg 。
1.2流程
根据不同钢种、不同拉钢炉次及表面状况要求,需要修磨的板还可根据下列工艺流程直接将板还送入修磨线。
(1)从连铸机辗道传送来的板还定位在修磨上料区。
(2)利用可以升降和行走的移送车,从连铸机棍道将板还移送到修磨机上料区的对中台上。
(3)用中臂对板还进行对中,保证板还与修磨台车的垂直度。
(4)利用移送车将板还移送到修磨台车上。
(5)修磨台车将板还送到修磨机间,在运送时,同时进行了下列测量:通过光电触发器和激光测距仪测量板还长度,此测量值将被传到自动化系统来精确地计算返回点,此举是为了保证在全部板蚽表面被修磨完之前不必把修磨砂轮抬离板还表面;通过激光测距仪测量板蚽宽度,此测量值将被传到自动化系统以根据板还实际宽度来计算行程数量;通过高温计测量板还温度。
(6)测量完成后,则根据测量的数值和连铸所带的数据进行修磨。修磨方式有点修磨、面修磨和模型修磨。
2、电气系统设计
(1)控制系统部分:选用西门子S7-400的CPU、远程站和DP网络的驱动、二级系统控制模式。
(2)激光测距仪:选用DIMETIX公司的激光测距仪。
(3)操作人机界面(HMO: 配置SIMATICTP270-10真彩触摸屏。操作画面使用TP270触摸屏,它是基于Windows CE的控制面板,为现场盘式安装,由SIMATIC PROTOOL组态,它通过PROFIBUS协议与S7-400主机同级通信,实现该工艺段的数据I状态监视、测试、过程控制、参数调整及密码设置,并具有故障诊断记录及报警显示。图2为工艺段HMI界面之一。
(4)光电触发器:选用TURCK公司BRM42E-DL-VP6X。 TURCK公司的产品具有性能稳定、功能齐全、应用广泛的特点,并适用于复杂的工业现场和恶劣的工况环境。
2.1板还测量系统的改进
修磨台车将板蚽送到修磨机间,运送时,改进前是利用光电触发器和编码器来测量和计算板还的长度。台车道轨上安装有齿条,台车上安装有齿轮和编码器,齿轮和编码器用连轴器连接,在台车行走的过程中,齿轮和台车道轨上的齿条咬合,带动编码器的数值反馈来测量板还的长度。这种测量方式故障率高:第一,编码器的线多,为6芯屏蔽电缆;帝尔编码器的电缆长,而且随台车拖动,电缆经常发生故障,抗干扰能力差,编码故障多;第三,现场振动大,齿轮和齿条的咬合,经常发生齿轮跳动或齿条断裂的情况,引起编码器的误差;第四,齿轮和编码器的连接利用联轴器,必须保证齿轮油和编码器轴的同心度,且联轴器经常断裂,引起故障。
改进后是利用光电触发器和激光测距仪来测址和计算板还的长度。在台车道轨的最末端做一个固定激光测距仪的支架,将激光测距仪安装在支架上,将激光照射到台车上,激光所射到的台车位置上粘贴反光纸(反光纸和激光在同一高度)。优点如下:第一,接线简单,为2根,l根2芯的电源线24 V, I根DP网线;第二,激光测距仪为固定,不随台车移动,减少了设备故啼;第一,取掉了齿条和齿轮,不需要连轴器,减少了故障点,提高了设备的作业率。
2.2 激光测距仪的参数设置
DIMTEIX公司的激光测距仪设备功能主要有:显示功能;按钮功能;Profibus-DP接口;2个开关扯输出GSD文件;用P rofiLus DP网进行数据传输;供电电压18 Vdc~30 Vdc; 主菜单分为接口、服务返回。
2.3 硬件组态配置
DIMTEIX公司的激光测距仪提供了GSD (电子设备数据库)文件.它描述了产品的功能特征参数。STEP7提供了GSD文件的导入操作`从而使这类第三方的产品能融入同一总线中。SIMATIC Manager H/W Config硬件组态的步骤如下:
(l)在STEP软件中导入GSD文件。
(2)在硬件组态中添加激光测距仪。
(3)配下载到主站。硬件组态配置须确保与实际硬件安装模件相一 致。
3、系统功能与特点
本测量系统采用了DIMETIX公司的激光测距仪并与SIMATIC/MELSEC PLC及PROFIBUS-DP现场总线单元连接,通过交互界面实现用户对板还长度的测量。该系统具有以下功能及特点:实现了远距离高精度测量、抗干扰性强;安装一个反光板,使测量更准确;采用现场总线通信,极大地简化了系统的维护量,减少了故障点,增加了系统可靠性;提供现场级人机交互界面,便于集中监控。
4、结语
基于PROFIBUS-DP现场总线的激光测距仪在修磨机的测量系统中的应用,发挥了PROFIBUS-DP的开放性、先进性、成熟性和适用性的优势,及激光测距仪远距离、高精度的产品特点。
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