CN113319132A - 一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种棒材轧机的轧制力测量方法。属于冶金测控领域，具体步骤：根据棒材轧机制作轧制力学性能测量传感器；安装轧制力学性能测量传感器；对轧制力学性能测量传感器进行防护；构建远程数据测控模块，进行棒材轧机的轧制力的测量。本发明提供的一种棒材轧机的轧制力测量方法，把现场实际情况和弹性元件的设计原则结合起来，设计了一套适合现场操作而且线性度高，重复性好的传感器；构建的实时数据采集模块平台与工厂实际生产相对应，具有测量精度高、抗干扰能力强、智能化程度高、使用灵活、安装维护方便等特点，可以较好地实现生产现场力能数据的实时存储、显示等功能，方便于后期的数据分析及处理，对生产实践具有很好的指导意义。
Description
技术领域
本发明属于冶金测控领域，涉及一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法；具体的，涉及设计了一套适合现场的棒材轧机操作而且线性度高，重复性好的传感器、构建了一套以信号数据监测模块为枢纽，以微型计算机为处理中心的实时数据采集平台。
背景技术
轧制压力是轧制过程中重要的工艺参数，在制定压下规程、工序负荷分析、设备强度校核等方面都具有重要作用。在棒材生产过程中，由于轧件在孔型中的变形过程属于三维不均匀变形，其变形规律较难掌握，所以现场实时测试轧制力就显得尤为重要了。随着微型计算机的应用技术和数据检测技术的迅速发展，以微机为处理中心的数据检测系统，以它独特的优点和强大的生命力，在各个领域中发挥愈来愈强大的作用。运用数据检测系统对生产过程和设备进行监测、定量分析、故障诊断和优化控制以及对工艺优化提供重要的数据来源都有着极为重要的意义。
发明内容
发明目的：本发明的目的是在棒材轧机轧制现场通过一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量的方法去测量实时的轧制力，还能保证监测信号可以远距离、高速率、高质量的传输。
技术方案：本发明所述的一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其具体操作步骤如下：
(1)、根据棒材轧机制作轧制力学性能测量传感器；
(2)、安装轧制力学性能测量传感器；
(3)、对轧制力学性能测量传感器进行防护；
(4)、构建远程数据测控模块，进行棒材轧机的轧制力的测量。
进一步的，在所述步骤(1)中，制作轧制力学性能测量传感器采用应变式传感器，其具体设计步骤如下：
在所述步骤(1)中，制作轧制力学性能测量传感器采用应变式传感器，其具体设计步骤如下：
(1.1)、根据棒材轧机设计直接承受非电量作用的弹性元件，将可测的力转换成应变；
(1.2)、对弹性元件的侧表面进行再处理；
(1.3)、围绕弹性元件侧表面粘贴电阻应变片组成惠斯通全桥接线电路，将应变转换成电量。
进一步的，在所述步骤(1.1)中，根据棒材轧机设计直接承受非电量作用的弹性元件的具体操作步骤如下：
(1.1.1)、弹性元件的结构设计：首先，在确定选用圆柱状弹性体后，设计的圆柱状弹性元件的上表面与下表面周径均大于圆柱中心留有应变片贴片处高度的部分；然后，围绕弹性元件轴线打通孔，设计的圆柱状弹性体的上表面与下表面分别用接触面为销状的球面垫插入孔中，径向固定球面垫，形成设计垫片的轴向固定；
(1.1.2)、弹性元件的主要参数的设计：
首先，针对弹性元件直径的设计，其外径应小于或等于压下螺丝端头直径，其内径如下式所示：
在式(1)中，D表示弹性元件外径；d表示弹性元件内径；PN表示轧机牌坊承受的额定轧制力；[σ]表示弹性元件材料的许用应力；其中
由于其材质为中碳钢，故其屈服强度取[σ]＝98～196Mpa；
然后，针对弹性元件直径的设计：弹性元件高度H应按下式选取：
H≥D-d+1 (2)
式(2)中，1表示应变片基长。
进一步的，在所述步骤(1.2)中，对弹性元件的侧表面进行再处理的操作步骤如下：
首先，对弹性元件的侧表面去油；
然后，用水磨细砂纸分别沿轴线45°和135°打磨，接着划线确定贴片位；
最后，用丙酮清洗表面后，再用无水乙醇清洗表面，待风干后在烘箱烘烤约40℃除湿。
进一步的，在所述步骤(2)中，安装轧制力学性能测量传感器的操作步骤如下：
首先，在棒材轧机压下式液压压下装置的压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座之间的厚垫片组间开槽，其槽周径等于所述步骤(1)中制作的轧制力学性能测量传感器最大周径尺寸；
然后，将所述步骤(1)中制作的轧制力学性能测量传感器放置于槽中，让其上表面与下表面分别通过所述步骤(1.1.1)中球面垫与压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座表面接触。
进一步的，在所述步骤(3)中，对轧制力学性能测量传感器进行防护的操作步骤有：首先，对完成贴片的轧制力学性能测量传感器，均涂二次防潮胶水，并分别进行了二次高温聚合；
然后，对组成桥路后的传感器应变片面均进行包扎，在包扎物的表面再涂以防潮防水胶以确定传感器能高度绝缘。
进一步的，在所述步骤(4)中，构建远程数据测控模块的操作步骤如下：
首先，将轧制力学性能测量传感器作为一次仪表，其电路通过M-7016远程I/O模拟量采集模块将信号放大；
然后，将其与I-7520模块通过RS-485通讯网路链接，I-7520模块通过RS-232通讯网路经过其模块A/D转换处理后链接PC端，完成远程数据测控模块的构建；所述该系列模块采用Modbus RTU协议，每个采集模块与主控计算机之间编写看门狗软件程序互锁，以防主控计算机死机；
最后，PC端根据测力传感器事先标定值，输出力能参数值，进行棒材轧机的轧制力测量。
其中，所述使用的M-7016远程I/O模拟量采集模块属于2路4线应变片输入模块，将其直接与测力传感器输出电路相连，连接测试中每台轧机的两个测力传感器，简化分类编号的流程。
所述I-7520转换器模块通过RS-232通讯网路链接PC端，在RS-485通讯网路转换成RS-232通讯网路时通过3000VDC隔离保护在RS-232端，保证终端棒材轧机的轧制力测量信号数据的安全。
有益效果：本发明与现有技术相比，本发明提供的一种棒材轧机的轧制力测量方法，把现场实际情况和弹性元件的设计原则结合起来，设计了一套适合现场操作而且线性度高，重复性好的传感器；构建的实时数据采集模块平台与工厂实际生产相对应，具有测量精度高、抗干扰能力强、智能化程度高、使用灵活、安装维护方便等特点，可以较好地实现生产现场力能数据的实时存储、显示等功能，方便于后期的数据分析及处理，对生产实践具有很好的指导意义。
附图说明
图1是本发明的操作流程图；
图2是本发明的具体结构示意图。
具体实施方式
本专利以某厂现场测试棒材轧机轧制力为案例，发明了一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法；本实施案例就以针对某厂棒材轧机轧制力学性能测量为背景，进行设计、优化轧制力传感器，并根据现场实际生产情况将微型计算机应用技术与数据监测技术相结合，使用泓格的Modbus RTU协议的集成模块，构建了一套以信号数据监测模块为枢纽，以微型计算机为处理中心的实时数据采集平台；
本实施案例发明了一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法：针对某厂棒材轧机进行设计、优化轧机轧制力学性能测量传感器，把现场实际情况和弹性元件的设计原则结合起来，设计了一套适合现场操作而且线性度高，重复性好的传感器；
根据现场实际生产情况将微型计算机应用技术与数据监测技术相结合，使用泓格的Modbus RTU协议的集成模块为硬件，构建了一套以信号数据监测模块为枢纽，以微型计算机为处理中心的实时数据采集平台。
具体的操作步骤：
(1)、根据棒材轧机制作轧制力学性能测量传感器；
(2)、安装轧制力学性能测量传感器；
(3)、对轧制力学性能测量传感器进行防护；
(4)、构建远程数据测控模块，进行棒材轧机的轧制力的测量。
进一步的，在所述步骤(1)中，制作轧制力学性能测量传感器采用应变式传感器，其应变片的电阻与施加的力成正比，此应变片既可以测量动态载荷，也可以测量静态载荷；其具体设计步骤如下：
(1.1)、针对现场轧机设计直接承受非电量作用的弹性元件，将可测的力转换成应变；所述弹性体的结构形状与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大；可以说，测力传感器的性能主要取决于其弹性体的形状及相关尺寸；基于现场情况，现场棒材轧机使用的是压下式液压压下装置，其压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座之间有一层比较厚的垫片组，为了满足高向安装要求，所以设计弹性体的形状为圆柱状，从测量性能来看，圆柱形结构简单、机械加工容易，且保证沿其横截面上应力分布均匀；具有良好的线性度、稳定度和精度，滞后也较小；
进一步的，根据棒材轧机设计直接承受非电量作用的弹性元件的具体操作步骤如下：
(1.1.1)、首先，在确定选用圆柱状弹性体后，具体设计其结构；设计的弹性元件的的上表面与下表面周径均大于圆柱中心高度的部分，为了留有应变片贴片处；将垫片组挖出圆柱状弹性体的最大周径尺寸，将弹性体放置其中，剩下垫片组做弹性体的径向固定；圆柱状弹性体的上表面与下表面分别通过设计的垫片与压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座表面接触，围绕圆柱状弹性体轴线打通孔，设计的圆柱状弹性体的上表面与下表面垫片的下表面和上表面分别做成销状插入孔中，径向固定球面垫，形成设计垫片的轴向固定；
弹性元件设计结束后，需要针对设计的弹性元件设计直接敏感接触元件电阻应变片，它的工作原理是将被测件的机械量(应变)转换成电量(电阻)；
在设计敏感接触元件电阻应变片时，必须保证弹性体上粘贴电阻应变片部位(贴片部位)的应力应变与弹性体承受的载荷(被测轧制力)保持严格的对应关系：同时，为了提高测力传感器测力的灵敏度，还应使贴片部位达到较高的应力(应变)水平，这就要求贴片部位的应力(应变)应与被测力保持严格的对应关系，贴片部位应具有较高的应力(应变)水平；在这里围绕柱形弹性元件贴片组成惠斯通全桥接线电路；
(1.1.2)、针对现场轧机设计直接承受非电量作用的弹性元件的过程中，其主要设计参数为弹性元件的直径和高度；
弹性元件的主要参数的设计：
首先，在设计弹性元件的直径时，对于圆柱形的弹性元件，其外径应小于或等于压下螺丝端头直径，其内径为：
在式(1)中，D表示弹性元件外径(mm)；d表示弹性元件内径(mm)；PN表示轧机牌坊承受的额定轧制力(kg)；[σ]表示弹性元件材料的许用应力(MPa)；其中
在选用弹性元件材料的许用应力[σ]时，要考虑以下因素：弹性元件的线性好，并有较高的灵敏度；传感器可承受120％的过载量和150％的瞬时过载量；疲劳强度；应变片和粘结剂的屈服强度比合金钢小得多；考虑到上述几种因素的影响，故弹性元件材料的许用应力[σ]，一般地选取该种材料的屈服强度的
因为其材质为中碳钢，则其屈服强度可取[σ]＝98～196Mpa；
在设计弹性元件的高度时，弹性元件高度对传感器精度影响很大，因此，必须合理地确定其大小；确定弹性元件高度的基本原则：首先是沿其横截面上变形均匀，以便如实地反映出弹性元件的真实变形；其次要考虑到弹性元件的稳定性以及动态特性等因素；为了使弹性元件的贴片部位变形均匀，应使其高度与直径之比足够大，以取得较高的测量精度；另一方面，从弹性元件的稳定性来看，若弹性元件太高，其稳定性就差，这就降低了抗侧向力的效果，因此又希望它的高度低一些好；此外，从动态误差方面来考虑，为使误差小于2％～3％，则希望弹性元件的自振频率比被测载荷的最大频率大十倍；而弹性元件愈低，其自振频率愈高，因此也希望弹性元件高度低一些好；
综上所述，为了减小测量误差，并考虑到弹性元件的稳定性，弹性元件高度H应按下式选取：对于设计的圆柱形弹性元件，取：
H≥D-d+1 (2)
式(2)中，1表示应变片基长(mm)。
(1.2)、在设计制作传感器时，弹性元件除了机加工要求精度高，热处理工艺要求复杂外，还要对其表面进行再处理；其再处理过程简述如下：
首先，去油(对弹性元件的侧表面去油；)
然后，用水磨细砂纸沿45°打磨→用水磨细砂纸沿135°打磨→划线定贴片位(用水磨细砂纸分别沿轴线45°和135°打磨，接着划线确定贴片位；)；
最后，用丙酮清洗表面一无水乙醇清洗表面一在烘箱约40℃除湿(用丙酮清洗表面后，再用无水乙醇清洗表面，待风干后在烘箱烘烤约40℃除湿)；
根据现场工况，轧制压力测量处温度较高，故选用为高温应变片；考虑精度和预算要求，最后选用日本进口的共和牌应变片，由于应变片最后要组成电桥电路，所以为了保证在静态或无压力信号时，使桥路输出为零；在选片时应使之各应变片之间阻值之差不超过0.10.贴片工序的好坏，直接影响到传感器的线性范围和传感器的精度，所以该工序至关重要；除了贴片本身精心操作外，还根据粘接剂的要求，按不同的温度对所贴应变片进行了二次高温聚合，以达到应变片的粘接强度。
进一步的，在所述步骤(2)中，安装轧制力学性能测量传感器的操作步骤如下：
首先，在棒材轧机压下式液压压下装置的压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座之间的厚垫片组间开槽，其槽周径等于所述步骤(1)中制作的轧制力学性能测量传感器最大周径尺寸；
然后，将所述步骤(1)中制作的轧制力学性能测量传感器放置于槽中，让其上表面与下表面分别通过所述步骤(1.1.1)中球面垫与压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座表面接触。
进一步的，在所述步骤(3)中，对轧制力学性能测量传感器进行防护的操作步骤有：传感器的使用过程中，为了长时间、多次使用中还能保持稳定和精度，所以需要注意传感器的防护，传感器的防护主要包括：防潮、防受力不均以及机械防护；因此，对贴好片的传感器，均涂了二次防潮胶水，并分别进行了二次高温聚合；对组成桥路后的传感器，在其应变片面均进行了包扎，以防护应变片和线路被异物划伤，同时在包扎物的表面又涂以防潮防水胶，以保证传感器能高度绝缘；为了消除偏心载荷的影响，除了设计时，考虑了H/D(弹性元件高度/弹性元件直径)比值适宜外，在传感器上、下二端面尚垫有紫铜板以防轧机加工时，弹性元件上、下二端面平行度不足；而且在传感器贴片时，采用多片粘贴，并使其均匀地分布在弹性元件的表面；同时，把对称于弹性元件轴线的应变片串、并联在一个桥臂上，以消除偏心载荷的影响；为了进一步防止实测时载荷偏心，设计中考虑了球面垫，以起到自动定心的作用；
进一步的，传感器的安装过程中由于我们研究的对象是某厂的短应力轧机，其结构简洁紧凑，考虑该类轧机的特点，传感器只能装于压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座之间的垫片组上；但若直接将压头串于该二者之间时，一者会由于传感器薄壁直接压在上支撑辊轴承座上，会使底座有压痕而影响后续使用；二者由于空间位置不够，无法实现传感器安装。因此，设计时在传感器的下端面与箱体底座间串入一高强度的过渡垫片，以保护上支撑辊轴承座上端面；并且，如果是将压下螺丝的铜螺母改换成钢制螺母的话，这样可实现在保持螺母与拉杆间承载能力不变的同时，可使螺母轴向尺寸减小，从而保证了传感器的安装空间。
进一步的，传感器在设计、制作后还需要标定以建立力与二次仪表输出值间的关系，这是实测前必须进行的一项工作；选用最大载荷500吨的材力机进行标定；至此，一套适合现场操作而且线性度高，重复性好的传感器设计结束。
进一步的，在所述步骤(4)中，构建远程数据测控模块的操作步骤如下：
首先，数据采集处理测量的棒材轧机轧制力原理为利用将轧制力学性能测量传感器作为一次仪表，其电路通过M-7016远程I/O模拟量采集模块将信号放大；再经过其模块A/D转换处理后，根据测力传感器事先标定值，输出力能参数值；
然后，将其与I-7520模块通过RS-485通讯网路链接，I-7520模块通过RS-232通讯网路经过其模块A/D转换处理后链接PC端，完成远程数据测控模块的构建；所述该系列模块采用Modbus RTU协议，每个采集模块与主控计算机之间编写看门狗软件程序互锁，以防主控计算机死机；
最后，PC端根据测力传感器事先标定值，输出力能参数值，进行棒材轧机的轧制力测量；
数据采集处理测量的棒材轧机轧制力原理为利用应变式测力传感器(压头)作为一次仪表，并通过远程数据采集处理模块将信号放大，再经过其模块A/D转换处理后，根据测力传感器事先标定值，输出力能参数值；
数据采集处理的方法为建立一套远程数据采集处理模块，该模块可以实现各类电信号的采集、控制和输出；它提供了五个功能：16位的A/D转换，D/A转换，数字量的输入输出、计时器；可用程序设置各个通道的增益系数；拥有1K的缓冲，可以提供高速数据传输；同时，具有自动通道循环扫描；远程数据采集模块是外界电信号与计算机之间联系的桥梁，它不仅具有数据采集的功能，还具有信号控制和输出的功能；它能把模拟电信号转化为数字信号传递给计算机，也可直接读取数字信号并接受计算机传来的数据或控制信号，将模拟或数字信号传递给外设；
进一步的，首先在传感器与数据采集电路之间采用光电隔离器进行电路上的隔离；在实际应用中，因为数据采集系统采集的信号来源于工业现场，所以需要把待采集的信号与系统隔离；因此，在集成在远程数据采集模块上的光电隔离器用于系统与外界的隔离；
进一步的，上述方法中，首先需要构建的M-7016远程I/O模拟量采集模块属于2路4线应变片输入模块，其可以直接与测力传感器输出电路相连，且正好连接一台轧机的两个测力传感器，易于分类编号；且其远距离信号传输的优点是现场测试轧制力的操作台可以远离正在工作的轧机，不仅可以保证远距离传输信号的保真率，还可以保证测试人员的安全；
接着构建的I-7520转换器模块通过RS-232通讯网路链接PC端，其传输速率高达115.2Kbps，其在将RS-485通讯网路转换成RS-232通讯网路可以通过3000VDC隔离保护在RS-232端，从而可以保证终端数据的安全；
将两模块与测力传感器、终端连接起来完成远程数据采集处理模块的构建；首先与传感器电路直接接触的是M-7016远程I/O模拟量采集模块，与I-7520模块通过RS-485通讯网路链接，I-7520模块通过RS-232通讯网路链接PC端；该系列模块属于Link-Max模拟量远程测控模块，采用业界通用的Modbus RTU协议，其内部集成了美国ADI公司高性能模数转换芯片、日本NEC光电隔离器件，简化了现场的操作步骤；每个采集模块可与主控计算机之间进行软件看门狗互锁，万一主控计算机死机，所有的输出模块就进入预设的安全状态，符合工业的安全要求，RS-485通讯网路如因故障或断线，主控计算机和模块间将无法互锁无法通讯时，也会启动软件看门狗；软件看门狗的设计非常巧妙，使用方便，可大幅增加系统安全性；该类型模块具有多量程、高耐压隔离、远距离、低漂移、宽泛工作温度环境、高性价比、远超同类的智能测控的优点；其中，低漂移的优点是采集的信号不需要进行去基线漂移的过程就可以直接进行处理，简化了数据实时采集处理时的操作步骤。
至此，本实施案例的这套以信号数据监测模块为枢纽，以微型计算机为处理中心的实时数据采集平台构建完成。
Claims (9)
1.一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，其具体操作步骤如下：
(1)、根据棒材轧机制作轧制力学性能测量传感器；
(2)、安装轧制力学性能测量传感器；
(3)、对轧制力学性能测量传感器进行防护；
(4)、构建远程数据测控模块，进行棒材轧机的轧制力的测量。
2.根据权利要求1所述的一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，
在所述步骤(1)中，制作轧制力学性能测量传感器采用应变式传感器，其具体设计步骤如下：
(1.1)、根据棒材轧机设计直接承受非电量作用的弹性元件，将可测的力转换成应变；
(1.2)、对弹性元件的侧表面进行再处理；
(1.3)、围绕弹性元件侧表面粘贴电阻应变片组成惠斯通全桥接线电路，将应变转换成电量。
3.根据权利要求2所述的一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，
在所述步骤(1.1)中，根据棒材轧机设计直接承受非电量作用的弹性元件的具体操作步骤如下：
(1.1.1)、弹性元件的结构设计：首先，将弹性元件设计为圆柱状；设计的弹性元件的上表面与下表面周径均大于圆柱中心留有应变片贴片处高度的部分，然后，围绕弹性元件轴线打通孔，在其上表面与下表面分别用接触面为销状的球面垫插入孔中，径向固定球面垫；
(1.1.2)、弹性元件的主要参数的设计：
首先，针对弹性元件直径的设计，其外径应小于或等于压下螺丝端头直径，其内径如下式所示：
在式(1)中，D表示弹性元件外径；d表示弹性元件内径；PN表示轧机牌坊承受的额定轧制力；[σ]表示弹性元件材料的许用应力；其中
由于其材质为中碳钢，故其屈服强度取[σ]＝98～196Mpa；
然后，针对弹性元件直径的设计：弹性元件高度H应按下式选取：
H≥D-d+1 (2)
式(2)中，1表示应变片基长。
4.根据权利要求2所述的一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，
在所述步骤(1.2)中，对弹性元件的侧表面进行再处理的操作步骤如下：
首先，对弹性元件的侧表面去油；
然后，用水磨细砂纸分别沿轴线45°和135°打磨，接着划线确定贴片位；
最后，用丙酮清洗表面后，再用无水乙醇清洗表面，待风干后在烘箱烘烤约40℃除湿。
5.根据权利要求1所述的一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，
在所述步骤(2)中，安装轧制力学性能测量传感器的操作步骤如下：
首先，在棒材轧机压下式液压压下装置的压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座之间的厚垫片组间开槽，其槽周径等于所述步骤(1)中制作的轧制力学性能测量传感器最大周径尺寸；
然后，将所述步骤(1)中制作的轧制力学性能测量传感器放置于槽中，让其上表面与下表面分别通过所述步骤(1.1.1)中球面垫与压下液压缸的下表面和上支撑辊轴承座表面接触。
6.根据权利要求1所述的一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，
在所述步骤(3)中，对轧制力学性能测量传感器进行防护的操作步骤有：首先，对完成贴片的轧制力学性能测量传感器，均涂二次防潮胶水，并分别进行了二次高温聚合；
然后，对组成桥路后的传感器应变片面均进行包扎，在包扎物的表面再涂以防潮防水胶以确定传感器能高度绝缘。
7.根据权利要求1所述的一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，
在所述步骤(4)中，构建远程数据测控模块的操作步骤如下：
首先，将轧制力学性能测量传感器作为一次仪表，其电路通过M-7016远程I/O模拟量采集模块将信号放大；
然后，将其与I-7520模块通过RS-485通讯网路链接，I-7520模块通过RS-232通讯网路经过其模块A/D转换处理后链接PC端，完成远程数据测控模块的构建；所述该系列模块采用Modbus RTU协议，每个采集模块与主控计算机之间编写看门狗软件程序互锁，以防主控计算机死机；
最后，PC端根据测力传感器事先标定值，输出力能参数值，进行棒材轧机的轧制力测量。
8.根据权利要求7所述一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，
所述使用的M-7016远程I/O模拟量采集模块属于2路4线应变片输入模块，将其直接与测力传感器输出电路相连，连接测试中每台轧机的两个测力传感器，简化分类编号的流程。
9.根据权利要求7所述一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法，其特征在于，
所述I-7520转换器模块通过RS-232通讯网路链接PC端，在RS-485通讯网路转换成RS-232通讯网路时通过3000VDC隔离保护在RS-232端，确定终端棒材轧机的轧制力测量信号数据的安全。
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| CN202110641983.7A CN113319132A (zh) | 2021-06-09 | 2021-06-09 | 一种基于远程数据测控模块的棒材轧机的轧制力测量方法 |
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| CN (1) | CN113319132A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117102252A (zh) * | 2023-09-15 | 2023-11-24 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种基于电桥测量的张力控制系统及方法 |
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2021
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Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| 刘兆新等: "中厚板轧机轧制力测量传感器原理分析", 《宽厚板》 * |
| 吴伯农等: ""即装即用"的轧制力遥测系统设计", 《传感技术学报》 * |
| 吴伯农等: "基于nRF401的即装即用轧制力传感器", 《仪表技术与传感器》 * |
| 吴特昌: "轧制力测量技术(二)", 《轧钢》 * |
| 孙斌煜等: "中型轧机封闭式传感器的设计与应用", 《仪表技术与传感器》 * |
| 王志刚等: "基于人工神经网络的轧机轧制力矩在线监测方法研究", 《机械研究与应用》 * |
| 薛垂义等: "测力传感器在厚板轧机轧制力参数测试中的应用", 《宽厚板》 * |
| 薛垂义等: "附着式测力传感器在大型轧机轧制力监测中的应用", 《重型机械科技》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117102252A (zh) * | 2023-09-15 | 2023-11-24 | 钛玛科（北京）工业科技有限公司 | 一种基于电桥测量的张力控制系统及方法 |
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