CN113551624B - 一种升压监测装置、镀层测厚仪及其自动升压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种升压监测装置、镀层测厚仪及其自动升压方法，包括升压接口模块，用以设定分级升压程序，以及采集管电压、管电流信号；高压设定模块，连于所述升压接口模块上，用以执行所述分级升压程序；电源，连于所述升压接口模块上，用以提供总电源；监控单元，连于所述升压接口模块上，用以直接监测所述升压接口模块采集的管电压、管电流信号，并进行记录。所述升压监测装置用于所述镀层厚度仪的分级升压，以及管电压和管电流稳定性的监测。按所述升压监测装置上所设定的分级升压程序调节所述镀层测厚仪进行分级升压，并将返回的管电压、管电流信息记录。本发明便于安装测试监测，使镀层测厚仪安全实用、状态稳定。

Description

一种升压监测装置、镀层测厚仪及其自动升压方法

技术领域

本发明涉及工业监测设备领域，更具体地说，涉及一种升压监测装置、镀层测厚仪及其自动升压方法。

背景技术

镀锌板材是钢铁企业的主要精品，镀锌板的锌层厚度控制是冷轧厂产品质量的重要一环，因此镀层测厚仪的稳定性至关重要。镀层测厚仪的故障主要发生在高压系统，即高压单元和X射线管故障，损坏的主要原因在于高压打火而引起高压单元或X射线管的损坏。究其原因，主要存在两方面：

1)高压单元或X射线管作为新品备件，因存储过程中与空气接触，容易受潮，上机直接达到工作电压容易打火；

2)设备因检修长时间停机，部件因探头内外温差(尤其夏季)容易结露，直接上电容易打火，在使用前需要低kV段电压进行预热。

现有的专利申请中，如授权公告号CN102912275B所公开一种冷轧热镀锌线镀层厚度控制系统，包括气刀、测厚仪、工业PC机、PLC控制器、镀层厚度控制程序，控制程序运行在工业PC中，工业PC机与PLC控制器之间采用PROFIBUS DP现场总线连接，PLC控制器采集镀层厚度实际值和生产过程数据发送到工业PC机中，控制程序采用串级控制方法，利用常规PID密集采样优势将副回路设计成随动系统，主回路采样周期为副回路的50-100倍，控制程序根据镀层厚度实际值和生产过程数据实时计算气刀压力、间距、框架位置设定值并发送到PLC控制器中，实现气刀压力、间距、框架位置调整，同时还设计了手动/自动模式无扰动切换和换卷过程镀层变规格切换控制。适用于锌层厚度控制，快速消除镀层厚度偏差，在变规格和升降速过程中具有很好的控制效果。该发明专利虽然使用领域与本发明相同，但结构形式还是存在差异。

又如授权公告号CN201876248U所公开一种镀层厚度测量装置，其包括：X射线管，与高压电源相连接，发射出X射线，所述X射线的发射方向向上；准直器，设置在所述X射线管与被测物质之间；射线安全联锁机构，设置在X射线管与准直器之间；射线检测器，接收X射线照射到被测物质后发出的荧光信号，并转化为电信号；前置放大器、主放大器、多道分析器与中央控制电路顺序连接；计算机，与所述中央控制电路相连接，接收所述中央控制电路采集的电信号并进行数据处理与计算，获得被测物质的测量结果。适用于锌层厚度测量，采用下照式检测结构，测量时只需要将被测物质的被测面朝下放置在检测台上即可，从而使仪器结构简单，使用方便。该实用新型专利虽然使用领域与本发明相同，但结构形式还是存在差异。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种升压监测装置、镀层测厚仪及其自动升压方法，便于安装测试监测，使镀层测厚仪安全实用、状态稳定。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种升压监测装置，包括：升压接口模块、高压设定模块、高压单元、X射线光管、电源、和监控单元，

升压接口模块，用以设定分级升压程序，以及采集管电压、管电流信号；

高压设定模块，连于所述升压接口模块上，用以执行所述分级升压程序；

高压单元，连于X射线光管，用以控制所述X射线光管的管电压、管电流；

电源，连于所述升压接口模块上，用以提供总电源；

监控单元，连于所述升压接口模块上，用以直接监测所述升压接口模块采集的管电压、管电流信号，并进行记录。

所述升压接口模块，包括TWR接口板，及与其相连的PWR电源板、CPU主板、AI模拟板、DIO数字板，所述PWR电源板分别与所述电源、所述监控单元连接。所述CPU主板上设置分级升压程序，用以控制所述高压设定模块进行分级升压。

所述TWR接口板上具有高压设定接口、X光源快门控制接口、电源接口、高压interlock与外部急停接口、管电流管电压温度接口、程序下载接口、网络端口和串口通讯端口。

所述高压设定模块，包括高压设定板，其上设有继电器K1-K4，多个电阻R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20、R22、R24，其中，电阻R4、R8、R16、R20的阻值为0，即不焊电阻，电阻R2、R6、R10、R12、R14、R18的阻值范围在10～20kΩ不等，电阻R22、R24的阻值范围在55～65kΩ。

所述CPU主板的处理器为STM32F407ZGT6，主频为168MHz。

所述PWR电源板输入24V，输出+3.3V3W、+5V1W、+15V3W。

另一方面，一种镀层测厚仪，该镀层厚度仪连接于所述升压监测装置上，所述升压监测装置用于所述镀层厚度仪的分级升压，以及管电压和管电流稳定性的监测。

所述镀层厚度仪，包括高压单元，及与其相连的X射线光管，所述高压单元用以控制所述X射线光管的管电压、管电流；

所述高压单元上J4端口、以及X射线管上温度信号与所述TWR接口板上的管电流管电压温度接口连接；

所述高压设定模块与所述高压单元上的J5端口连接，用以控制所述高压单元进行分级升压。

再一方面，一种镀层测厚仪的自动升压方法，采用如权利要求8所述的镀层测厚仪，按所述升压监测装置上所设定的分级升压程序调节所述镀层测厚仪进行分级升压，并将返回的管电压、管电流信息记录，形成趋势图，对所述镀层测厚仪上的部件诊断测试。

所述镀层测厚仪通电后，所述高压设定模块按所述升压接口模块设定的分级升压程序，对所述高压单元进行低、中、高三档依次升压控制。

所述三档升压控制具体如下：

低档：管电压设定继电器K1闭合，继电器K2断开；管电流设定继电器K3闭合，继电器K4断开，此时所述X射线光管的管电压为10kV、管电流为0.8mA，持续预热N分钟；

中档：管电压设定继电器K1断开，继电器K2闭合；管电流设定继电器K3断开，继电器K4闭合，此时所述X射线光管的管电压为15kV、管电流为1mA，持续预热N分钟；

高档：设定继电器K1至继电器K4都闭合，此时所述X射线光管的管电压为25kV、管电流为1.5mA，达到所述X射线光管的管电压、管电流的工作要求。

所述持续预热为8～12分钟。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种升压监测装置、镀层测厚仪及其自动升压方法，还具有以下几点有益效果：

1)可对镀层厚度仪上的高压单元和X射线光管进行实时诊断测试，并及时发现缺陷，以免镀层厚度仪上机后影响机组生产；

2)通过本发明自动升压方法，可有效避免因设备打火所造成的设备损坏。

附图说明

图1是本发明镀层测厚仪的结构框架示意图；

图2是图1中升压接口模块的结构框架示意图；

图3是图2中升压接口模块的接口示意图；

图4是图1中高压设定模块的电路示意图；

图5是本发明升压监测装置的结构框架示意图；

图6至图9是本发明图1中监控单元的管电压管电流趋势监控的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1所示，本发明所提供的一种升压监测装置，包括：

升压接口模块1，用以设定分级升压程序，以及采集管电压、管电流信号。

高压设定模块2，连于升压接口模块1上，用以执行分级升压程序。

电源3，连于升压接口模块1上，用以提供总电源。

监控单元4，连于升压接口模块1上，用以直接监测升压接口模块1采集的管电压、管电流信号，并进行记录。

如图2所示，升压接口模块1，包括TWR接口板101，及与其相连的PWR电源板102、CPU主板103、AI模拟板104、DIO数字板105。PWR电源板102分别与电源3、监控单元4连接，CPU主板103上设置分级升压程序，用以控制高压设定模块2进行分级升压。

PWR电源板102输入24V，输出+3.3V3W、+5V1W、+15V3W，输入具有过压、过流、反向、浪涌保护以及滤波等功能。

PWR电源板102输出+3.3V3W主要用于DIO数字板105、AI模拟板104、以太网口、程序下载端口JTAG等供电。PWR电源板102输出+5V1W主要用于AI模拟板104等供电。PWR电源板102输出+15V3W主要用于NTC温度测量回路供电。

CPU主板103的处理器采用STM32F407ZGT6，主频为168MHz，具有多种工业接口。

TWR接口板101的作用是PWR电源板102、CPU主板103、AI模拟板104、DIO数字板105的公共桥梁，所有板卡的信号输入输出以此为通道，还配置了各种控制或测量接口，对应高压单元及X射线光管。

如图3所示，TWR接口板101上具有高压设定接口J1、X光源快门控制接口J2、24V电源接口J4、高压interlock与外部急停接口J8、管电流管电压温度接口J12、程序下载接口JTAG、网络端口LAN1/LAN2和串口通讯端口RS-232。

24V电源接口J4接入PWR电源板102，为整个升压接口模块1供电。

高压设定接口J1接入高压单元5，为高压单元5提供分级电压和电流。

高压interlock与外部急停接口J8接入高压单元5，主要用于高压联锁和紧急切断功能。

管电流管电压温度接口J12，主要用于采集X射线光管6的管电流、管电压以及管体温度。

程序下载接口JTAG主要用于控制器驱动程序、接口程序的下装。

网络端口LAN1/LAN2主要用于控制器端口配置和监控单元4之间通讯。

串口通讯端口RS-232为串口通讯预留。

如图4所示，高压设定模块2，包括高压设定板，采用10V基准电压，其上设有继电器K1-K4，多个电阻R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20、R22、R24进行分压，得到0～10V之间的设定电压，以获得所需的高压和管电流。其中，电阻R4、R8、R16、R20的阻值为0，即不焊电阻，电阻R2、R6、R10、R12、R14、R18的阻值范围在10～20kΩ不等，电阻R22、R24的阻值范围在55～65kΩ。

图中，XR-CRT-B1与XR-CRT-B2控制高压分段，XR-CRT-B3与XR-CRT-B4控制管电流分段，连接器J1为与高压单元端相连的DB9母头，连接器J2为与外部控制相连的DB9公头，J3为测试点。

如图5所示，本发明还提供了一种镀层测厚仪，该镀层厚度仪连接于升压监测装置上。

镀层厚度仪，包括高压单元5，及与其相连的X射线光管6，高压单元用以控制X射线光管的管电压、管电流；

高压单元5上的J4端口与TWR接口板101上的管电流管电压温度接口J12连接。

高压设定模块2与高压单元5上的J5端口连接，用以控制高压单元5进行分级升压。

本发明再提供了一种镀层测厚仪的自动升压方法，采用镀层测厚仪，按升压监测装置上所设定的分级升压程序调节镀层测厚仪进行分级升压，并将返回的管电压、管电流信息记录，形成趋势图，对镀层测厚仪上的部件诊断测试。

镀层测厚仪通电后，高压设定模块2按升压接口模块1设定的分级升压程序，对高压单元5进行低、中、高三档依次升压控制。

再如图4所示，三档升压控制具体如下：

低档：管电压设定继电器K1闭合，继电器K2断开，此时电阻R12、R10、R2工作，X射线光管6的管电压为10kV；管电流设定继电器K3闭合，继电器K4断开，此时电阻R24、R22、R14工作，X射线光管6的管电流为0.8mA，持续预热10分钟；

中档：管电压设定继电器K1断开，继电器K2闭合，此时电阻R12、R10、R6工作，X射线光管6的管电压为15kV；管电流设定继电器K3断开，继电器K4闭合，此时电阻R24、R22、R18工作，X射线光管6的管电流为1mA，持续预热10分钟；

高档：设定继电器K1至继电器K4都闭合，此时电阻R12、R10、R6、R2、R24、R22、R14、R18工作，X射线光管的管电压为25kV、管电流为1.5mA，达到X射线光管6的管电压、管电流的工作要求。

同时，监控单元4实时记录高压单元5反馈的X射线光管6的管电压和管电流，具体趋势示意如下：

如图6所示，运行正常的情况下，X射线光管6的管电压是25kV，管电流是1.5mA，一般管电压波动小于0.05％，管电流波动也小于0.05％。

如图7所示，X射线光管6的管电压在升压至25kV过程中，突然间跳高压，可推断出高压单元5出现异常。

如图8所示，在测试时，X射线光管6的管电压是25kV，管电流是1.11mA，可推断出高压单元5出现异常。

如图9所示，X射线光管6的管电压在10～17kV之间波动，管电流在1.6～1.7mA之间波动，可推断出X射线光管6出现异常。

综上所述，本发明方法具有不断电情况下，自动按程序设定进行分级升压，满足设备诊断研究的需求。本发明装置具有安全适用，状态稳定，安装方便等特点。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种升压监测装置，其特征在于，包括：升压接口模块、高压设定模块、高压单元、X射线光管、电源、和监控单元，

升压接口模块，用以设定分级升压程序，以及采集管电压、管电流信号；

高压设定模块，连于所述升压接口模块上，用以执行所述分级升压程序；

高压单元，连于X射线光管，用以控制所述X射线光管的管电压、管电流；

电源，连于所述升压接口模块上，用以提供总电源；

监控单元，连于所述升压接口模块上，用以直接监测所述升压接口模块采集的管电压、管电流信号，并进行记录，

所述升压接口模块，包括TWR接口板，及与其相连的PWR电源板、CPU主板、AI模拟板、DIO数字板，所述PWR电源板分别与所述电源、所述监控单元连接，所述CPU主板上设置分级升压程序，用以控制所述高压设定模块进行分级升压，

所述TWR接口板上具有高压设定接口、X光源快门控制接口、电源接口、高压interlock与外部急停接口、管电流管电压温度接口、程序下载接口、网络端口和串口通讯端口，所述电源接口接入所述PWR电源板，所述高压设定接口接入所述高压设定模块，所述网络端口接入所述监控单元，

所述高压设定模块，包括高压设定板，其上设有继电器K1-K4，多个电阻R2、R4、R6、R8、R10、R12、R14、R16、R18、R20、R22、R24，其中电阻R4、R8、R16、R20的阻值为0，即不焊电阻，电阻R2、R6、R10、R12、R14、R18的阻值范围在10～20kΩ，电阻R22、R24的阻值范围在55～65kΩ。

2.如权利要求1所述的升压监测装置，其特征在于：所述CPU主板的处理器为STM32F407ZGT6，主频为168MHz。

3.如权利要求1所述的升压监测装置，其特征在于：所述PWR电源板输入24V，输出+3.3V3W、+5V1W、+15V3W。

4.一种镀层测厚仪，其特征在于：该镀层厚度仪连接于如权利要求1-3任一项所述的升压监测装置上，所述升压监测装置用于所述镀层厚度仪的分级升压，以及管电压和管电流稳定性的监测。

5.如权利要求4所述的镀层测厚仪，其特征在于：所述高压单元上的J4端口、以及所述X射线管上的温度信号与所述TWR接口板上的管电流管电压温度接口连接；

所述高压设定模块与所述高压单元上的J5端口连接，用以控制所述高压单元进行分级升压。

6.一种镀层测厚仪的自动升压方法，其特征在于：采用如权利要求5所述的镀层测厚仪，按所述升压监测装置上所设定的分级升压程序调节所述镀层测厚仪进行分级升压，并将返回的管电压、管电流信息记录，形成趋势图，对所述镀层测厚仪上的部件进行诊断测试。

7.如权利要求6所述的自动升压方法，其特征在于：所述镀层测厚仪通电后，所述高压设定模块按所述升压接口模块设定的分级升压程序，对所述高压单元进行低、中、高三档依次升压控制。

8.如权利要求7所述的自动升压方法，其特征在于：所述三档升压控制具体如下：

低档：管电压设定继电器K1闭合，继电器K2断开；管电流设定继电器K3闭合，继电器K4断开，此时所述X射线光管的管电压为10kV、管电流为0.8mA，持续预热N分钟；

中档：管电压设定继电器K1断开，继电器K2闭合；管电流设定继电器K3断开，继电器K4闭合，此时所述X射线光管的管电压为15kV、管电流为1mA，持续预热N分钟；

高档：设定继电器K1至继电器K4都闭合，此时所述X射线光管的管电压为25kV、管电流为1.5mA，达到所述X射线光管的管电压、管电流的工作要求。

9.如权利要求8所述的自动升压方法，其特征在于：所述持续预热为8～12分钟。

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