CN108088377A - 钢板表面膜厚在线检测的控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢板表面膜厚在线检测的控制系统，本系统的上、下导轨设于框形机架的顶面和底面，上、下滑杆的尾端通过伺服电机分别设于上、下导轨并且在伺服电机的驱动下沿上、下导轨移动，上、下探头设于上、下滑杆的前端，限位开关设于上、下导轨的两端，光电传感器设于所述上、下探头的两侧，上、下探头与、数据交换机电连接，伺服控制器分别与上、下伺服电机和PLC控制器电连接，限位开关和光电传感器分别与PLC控制器电连接，数据交换机与显示终端和PLC控制器电连接。本系统对钢板表面膜厚实现在线的实时检测，避免传统采样送检的缺陷，提高了品质检验的效率，减少人力物力的投入，大大提高产品合格率，降低了生产成本。

Description

钢板表面膜厚在线检测的控制系统
技术领域
本发明涉及一种钢板表面膜厚在线检测的控制系统。
背景技术
钢板表面膜厚在线检测主要应用于钢厂产品质量控制环节，以往品质检验是通过取样、实验室接触式检测、根据实验室反馈结果调整生产工艺三个步骤完成，即离线法，该方式反映问题滞后，且耗费人力物力，严重降低品质检验的效率，影响生产工艺的及时调整，从而降低产品质量，提高了生产成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钢板表面膜厚在线检测的控制系统，本系统对钢板表面膜厚实现在线的实时检测，避免传统采样送检的缺陷，提高了品质检验的效率，减少人力物力的投入，大大提高产品合格率，降低了生产成本。
为解决上述技术问题，本发明钢板表面膜厚在线检测的控制系统包括框形机架、上导轨、下导轨、上探头、下探头、上滑杆、下滑杆、上伺服电机、下伺服电机、伺服控制器、限位开关、光电传感器、PLC控制器、数据交换机和显示终端，所述上导轨和下导轨分别设于所述框形机架的顶面和底面，所述上滑杆和下滑杆的尾端通过所述上伺服电机和下伺服电机分别设于所述上导轨和下导轨并且分别在上伺服电机和下伺服电机的驱动下沿上导轨和下导轨移动，所述上探头和下探头分别设于所述上滑杆和下滑杆的前端，所述限位开关分别设于所述上导轨和下导轨的两端，所述光电传感器分别设于所述上探头和下探头的两侧，所述上探头和下探头与所述数据交换机电连接，所述伺服控制器分别与所述上伺服电机、下伺服电机和PLC控制器电连接，所述限位开关和光电传感器分别与所述PLC控制器电连接，所述数据交换机与所述显示终端和PLC控制器电连接。
进一步，本系统还包括上位机，所述上位机与所述数据交换机电连接。
进一步，所述数据交换机采用Modbus-TCP网络通讯协议分别与所述上探头、下探头、PLC控制器、显示终端和上位机进行数据通讯。
进一步，本系统还包括压缩气源和吹扫阀，所述吹扫阀分别设于所述上滑杆和下滑杆并且正对所述上探头和下探头，所述压缩气源输出端连接所述吹扫阀的气源输入端，所述吹扫阀的控制端连接所述PLC控制器。
进一步，所述上探头和下探头是用于测量膜厚数据的红外线非接触式探头。
由于本发明钢板表面膜厚在线检测的控制系统采用了上述技术方案，即本系统的上、下导轨设于框形机架的顶面和底面，上、下滑杆的尾端通过伺服电机分别设于上、下导轨并且在伺服电机的驱动下沿上、下导轨移动，上、下探头设于上、下滑杆的前端，限位开关设于上、下导轨的两端，光电传感器设于所述上、下探头的两侧，上、下探头与、数据交换机电连接，伺服控制器分别与上、下伺服电机和PLC控制器电连接，限位开关和光电传感器分别与PLC控制器电连接，数据交换机与显示终端和PLC控制器电连接。本系统对钢板表面膜厚实现在线的实时检测，避免传统采样送检的缺陷，提高了品质检验的效率，减少人力物力的投入，大大提高产品合格率，降低了生产成本。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1为本发明钢板表面膜厚在线检测的控制系统机械结构示意图；
图2为本系统控制原理框图。
具体实施方式
实施例如图1和图2所示，本发明钢板表面膜厚在线检测的控制系统包括框形机架1、上导轨2、下导轨3、上探头4、下探头5、上滑杆6、下滑杆7、上伺服电机8、下伺服电机9、伺服控制器10、限位开关11、光电传感器12、PLC控制器13、数据交换机14和显示终端15，所述上导轨2和下导轨3分别设于所述框形机架1的顶面和底面，所述上滑杆6和下滑杆7的尾端通过所述上伺服电机8和下伺服电机9分别设于所述上导轨2和下导轨3并且分别在上伺服电机8和下伺服电机9的驱动下沿上导轨2和下导轨3移动，所述上探头4和下探头5分别设于所述上滑杆6和下滑杆7的前端，所述限位开关11分别设于所述上导轨2和下导轨3的两端，所述光电传感器12分别设于所述上探头4和下探头5的两侧，所述上探头4和下探头5与所述数据交换机14电连接，所述伺服控制器10分别与所述上伺服电机8、下伺服电机9和PLC控制器13电连接，所述限位开关11和光电传感器12分别与所述PLC控制器13电连接，所述数据交换机14与所述显示终端15和PLC控制器13电连接。
优选的，本系统还包括上位机16，所述上位机16与所述数据交换机14电连接。上位机通过数据交换机向PLC控制器发送本系统的控制指令，同时接收上探头和下探头检测的膜厚数据进行处理和存储。
优选的，所述数据交换机14采用Modbus-TCP网络通讯协议分别与所述上探头4、下探头5、PLC控制器13、显示终端15和上位机16进行数据通讯。
优选的，本系统还包括压缩气源18和吹扫阀17，所述吹扫阀17分别设于所述上滑杆6和下滑杆7并且正对所述上探头4和下探头5，所述压缩气源18输出端连接所述吹扫阀17的气源输入端，所述吹扫阀17的控制端连接所述PLC控制器13。由于生产现场环境恶劣，本系统设置压缩气源和吹扫阀对上探头和下探头进行吹扫，确保上探头和下探头的洁净，以保证检测数据的准确性，提高检测精度。
优选的，所述上探头4和下探头5是用于测量膜厚数据的红外线非接触式探头。
本系统的框架机架1设置于钢板19的运动方向，钢板19从框架机架1内穿过并且位于上下探头4、5之间，探头采用红外线非接触式测量获得钢板上下表面的膜厚数据，设计探头在线行走结构，控制两个探头在钢板的上下表面移动，并实时传输检测的膜厚数据，根据实时膜厚数据，可随时调整钢板的镀膜用量，大大提高产品合格率，同时减少人力物力的投入。
本系统通过PLC控制器13和伺服控制器10及伺服电机8、9控制两个探头4、5分别在上下轨道2、3上行走，通过两个探头4、5测量钢板19上下表面的膜厚值，要求两个探头4、5实时同步，并且自动寻边，即在钢板19上下表面往复运动。
本系统中的PLC控制器13采用西门子PLC S7-1200系列，通过数据交换机14实现探头检测数据及系统控制指令的实时传输，探头4、5检测的膜厚数据通过数据交换机14传输至显示终端15直接显示，从而可直观得到钢板膜厚信息，PLC控制器13通过高速运动控制I/O发出脉冲信号给伺服控制器10，进而通过伺服电机8、9控制两个探头4、5行走。
西门子S7-1200系列PLC控制器内置 PROFINET、高速运动控制 I/O功能，可配置高速脉冲接口控制伺服电机运行，并引入轴工艺对象概念，组态X1和X2两个轴对应两个伺服控制器，分别对应伺服电机的基本参数及各种原点信号，应用西门子自带的运动控制模块如MC_Power启动/禁止轴、MC_Reset确认错误、MC_Home使轴回原点、MC_Halt暂停轴、MC_MoveVelocity以预定速度移动轴等，通过编程实现上下探头在垂直钢板行走方向往复运动，确保两个探头的实时同步移动。
本系统启动自动运行后，伺服控制器通过PLC控制器的Mc_Home控制模块控制上下探头首先返回原点位置，当设于上下导轨原点位置的两个限位开关都反馈True信号时，表明两个探头都到达原点位置，本系统中限位开关设置于探头运动的原点位置，当到达此位置时，系统会将当前位置信号置零，如此通过数据交换机每次返回上位机的位置信号都以该位置为起点。通过PLC控制器的MC_MoveVelocity模块控制两个探头向钢板方向移动，为防止探头移出钢板，影响实时检测数据，因此在每个探头两侧装有光电传感器，用于检测钢板的两个边缘，当向右移动至钢板边缘时，探头右侧的光电传感器首先检测到没有钢板，立即发返回信号，此时，即使上下探头有微小错位，也同时反向运动；当向左运动至钢板边缘时，探头左侧光电传感器先检测到没有钢板信号，也立即发返回信号，同样两个探头同时反向运动，重复以上过程，实现探头在垂直钢板运动上往复运动。在没有钢板的特殊情况下，探头会自动运动到右侧的极限位置后，继续执行PLC控制器的MC_Home控制模块，返回原点位置，等待下次命令。

Claims (5)

1.一种钢板表面膜厚在线检测的控制系统，其特征在于：本系统包括框形机架、上导轨、下导轨、上探头、下探头、上滑杆、下滑杆、上伺服电机、下伺服电机、伺服控制器、限位开关、光电传感器、PLC控制器、数据交换机和显示终端，所述上导轨和下导轨分别设于所述框形机架的顶面和底面，所述上滑杆和下滑杆的尾端通过所述上伺服电机和下伺服电机分别设于所述上导轨和下导轨并且分别在上伺服电机和下伺服电机的驱动下沿上导轨和下导轨移动，所述上探头和下探头分别设于所述上滑杆和下滑杆的前端，所述限位开关分别设于所述上导轨和下导轨的两端，所述光电传感器分别设于所述上探头和下探头的两侧，所述上探头和下探头与所述数据交换机电连接，所述伺服控制器分别与所述上伺服电机、下伺服电机和PLC控制器电连接，所述限位开关和光电传感器分别与所述PLC控制器电连接，所述数据交换机与所述显示终端和PLC控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的钢板表面膜厚在线检测的控制系统，其特征在于：本系统还包括上位机，所述上位机与所述数据交换机电连接。
3.根据权利要求2所述的钢板表面膜厚在线检测的控制系统，其特征在于：所述数据交换机采用Modbus-TCP网络通讯协议分别与所述上探头、下探头、PLC控制器、显示终端和上位机进行数据通讯。
4.根据权利要求1、2或3所述的钢板表面膜厚在线检测的控制系统，其特征在于：本系统还包括压缩气源和吹扫阀，所述吹扫阀分别设于所述上滑杆和下滑杆并且正对所述上探头和下探头，所述压缩气源输出端连接所述吹扫阀的气源输入端，所述吹扫阀的控制端连接所述PLC控制器。
5.根据权利要求4所述的钢板表面膜厚在线检测的控制系统，其特征在于：所述上探头和下探头是用于测量膜厚数据的红外线非接触式探头。
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