CN202606512U - 连轧机微颤监测预警装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种连轧机微颤监测预警装置，即本装置包括振动传感器、速度传感器、振动采集模块、速度采集模块、CPU模块和上位机，振动传感器和速度传感器信号输出端分别连接振动采集模块和速度采集模块的信号输入端，振动采集模块和速度采集模块的信号输出端连接CPU模块输入端，CPU模块通过通讯总线与所述上位机双向连接。本装置可有效检测连轧机的微颤信号并及时给出预警，保证了连轧机的正常运行，提高了带钢轧制的质量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种连轧机微颤监测预警装置。
背景技术
连轧机薄带高速轧制时的振动是一个带有共性的问题，发生振动现象轻则影响带钢表面质量和产量，导致带钢表面形成振动纹，重则引起断带或堆钢事故，增加故障时间，影响生产效率。因此，如何避免连轧机高速轧制时发生振动是提高轧机生产能力、提高产品质量的重要课题。但目前还没有专门针对连轧机微颤的预警装置。
由于连轧机发生微颤时的振动信号相对较小，通常为mg级，容易被工业现场的干扰信号所淹没，采用传统的检测方法无法满足微颤信号的高精度检测。影响连轧机的正常运行及带钢的生产质量。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种连轧机微颤监测预警装置，利用本装置可有效检测连轧机的微颤信号并及时给出预警，保证了连轧机的正常运行，提高了带钢轧制的质量。
为解决上述技术问题，本实用新型连轧机微颤监测预警装置包括振动传感器、速度传感器、振动采集模块、速度采集模块、CPU模块和上位机，所述振动传感器和速度传感器信号输出端分别连接所述振动采集模块和速度采集模块的信号输入端，所述振动采集模块和速度采集模块的信号输出端连接所述CPU模块输入端，所述CPU模块通过通讯总线与所述上位机双向连接。
进一步，上述振动采集模块包括第一电磁/射频干扰保护电路、恒流源电路、第一阻抗匹配网络、第一过压保护电路、自举电路、带程控增益的差分电路、二阶低通电路、第一模数转换电路和第一隔离电路，所述第一电磁/射频干扰保护电路的输入端连接所述振动传感器信号输出端、输出端连接所述第一阻抗匹配网络的输入端，所述第一阻抗匹配网络的输出端连接所述第一过压保护电路输入端，所述第一过压保护电路输出端连接所述带程控增益的差分电路的输入端，所述带程控增益的差分电路输出端连接所述二阶低通电路输入端，所述二阶低通电路输出端连接所述第一模数转换电路输入端，所述第一模数转换电路输出端连接所述第一隔离电路输入端，所述第一隔离电路输出端连接所述CPU模块输入端，所述自举电路的输入输出端分别连接所述带程控增益的差分电路的反馈输出端和第一阻抗匹配网络的反馈输入端，所述恒流源电路的输出端连接所述振动采集模块的电源输入端，所述振动采集模块中各电路通过差分传输信号。
进一步，上述速度采集模块包括第二电磁/射频干扰保护电路、第二阻抗匹配网络、第二过压保护电路、差分运放电路、第二模数转换电路和第二隔离电路，所述第二电磁/射频干扰保护电路的输入端连接所述速度传感器信号输出端、输出端连接所述第二阻抗匹配网络的输入端，所述第二阻抗匹配网络的输出端连接所述第二过压保护电路输入端，所述第二过压保护电路输出端连接所述差分运放电路输入端，所述差分运放电路输出端连接所述第二模数转换电路输入端，所述第二模数转换电路输出端连接所述第二隔离电路输入端，所述第二隔离电路输出端连接所述CPU模块输入端，所述速度采集模块中各电路通过差分传输信号。
进一步，上述第一模数转换电路和第二模数转换电路分别是24位差分模数转换器。
进一步，上述振动传感器是压电加速度传感器。
进一步，上述速度传感器经连轧机PLC控制器输出4～20mA模拟量信号。
由于本实用新型连轧机微颤监测预警装置采用了上述技术方案，即本装置包括振动传感器、速度传感器、振动采集模块、速度采集模块、CPU模块和上位机，振动传感器和速度传感器信号输出端分别连接振动采集模块和速度采集模块的信号输入端，振动采集模块和速度采集模块的信号输出端连接CPU模块输入端， CPU模块通过通讯总线与所述上位机双向连接。本装置有效检测连轧机的微颤信号并及时给出预警，保证了连轧机的正常运行，提高了带钢轧制的质量。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
图1为本实用新型连轧机微颤监测预警装置的原理框图；
图2为本预警装置振动采集模块的原理框图；
图3为本预警装置速度采集模块的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型连轧机微颤监测预警装置包括振动传感器1、速度传感器2、振动采集模块3、速度采集模块4、CPU模块5和上位机6，所述振动传感器1和速度传感器2信号输出端分别连接所述振动采集模块3和速度采集模块4的信号输入端，所述振动采集模块3和速度采集模块4的信号输出端连接所述CPU模块5输入端，所述CPU模块5通过通讯总线与所述上位机6双向连接。
如图2所示，进一步，上述振动采集模块包括第一电磁/射频干扰保护电路31、恒流源电路38、第一阻抗匹配网络32、第一过压保护电路33、自举电路39、带程控增益的差分电路34、二阶低通电路35、第一模数转换电路36和第一隔离电路37，所述第一电磁/射频干扰保护电路31的输入端连接所述振动传感器1信号输出端、输出端连接所述第一阻抗匹配网络32的输入端，所述第一阻抗匹配网络32的输出端连接所述第一过压保护电路33输入端，所述第一过压保护电路33输出端连接所述带程控增益的差分电路34的输入端，所述带程控增益的差分电路34输出端连接所述二阶低通电路35输入端，所述二阶低通电路35输出端连接所述第一模数转换电路36输入端，所述第一模数转换电路36输出端连接所述第一隔离电路37输入端，所述第一隔离电路37输出端连接所述CPU模块输入端，所述自举电路39的输入输出端分别连接所述带程控增益的差分电路34的反馈输出端和第一阻抗匹配网络32的反馈输入端，所述恒流源电路38的输出端连接所述振动采集模块的电源输入端，所述振动采集模块中各电路通过差分传输信号。
如图3所示，进一步，上述速度采集模块包括第二电磁/射频干扰保护电路41、第二阻抗匹配网络42、第二过压保护电路43、差分运放电路44、第二模数转换电路45和第二隔离电路46，所述第二电磁/射频干扰保护电路41的输入端连接所述速度传感器2信号输出端、输出端连接所述第二阻抗匹配网络42的输入端，所述第二阻抗匹配网络42的输出端连接所述第二过压保护电路43输入端，所述第二过压保护电路43输出端连接所述差分运放电路44输入端，所述差分运放电路44输出端连接所述第二模数转换电路45输入端，所述第二模数转换电路45输出端连接所述第二隔离电路46输入端，所述第二隔离电路46输出端连接所述CPU模块输入端，所述速度采集模块中各电路通过差分传输信号。
进一步，上述第一模数转换电路36和第二模数转换电路45分别是24位差分模数转换器。
进一步，上述振动传感器1是压电加速度传感器。
进一步，上述速度传感器2经连轧机PLC控制器输出4～20mA模拟量信号。
本装置采用新颖的振动调理电路，其能在不同的强干扰环境下获取到极微弱的振动信号，能最大限度的抑制现场的各种干扰，提取连轧机的微颤信号，为后续的信号处理、预警输出打下了基础。连轧机微颤监测过程中，可采用多套振动传感器、速度传感器、振动采集模块、速度采集模块、CPU模块，多个振动传感器和速度传感器分别设置于连轧机机架的不同位置采集振动信号和速度信号，分别经振动采集模块、速度采集模块和CPU模块处理后通过通讯总线传输至一个上位机，上位机接收到数据后，将连轧机线速度划分为若干个区间，每个区间又将振动划分为低、中、高三个窄带滤波频带，随后对连轧机的振动信号进行实时显示，包括总振值显示、低频、中频和高频振值显示，从而建立起一套连轧机振动在线监测系统，实时监测连轧机振动状态的动态变化。同时通过上位机软件内嵌的规则预警，使操作人员在保证连轧机正常运行状态下尽可能提高轧制速度，减少轧机振动发生次数，从而在保证产品质量的前提下提高生产效率。
振动采集模块和速度采集模块中，电磁/射频干扰保护电路可有效滤除工业现场存在的电磁干扰信号和射频干扰信号，保证振动传感器和速度传感器采集信号的完整性；阻抗匹配网络的作用是减小由于振动传感器和速度传感器的输出阻抗而引起的失真，同时改善传感器的频响特性；过压保护电路在输入信号超过极限时，该电路起作用并将信号限制在某一范围内，同时当本装置断电时，该电路能阻断信号进入，从而保护后续电路；带程控增益的差分电路在放大信号的同时又抑制共模噪声，同时它又具备自动增益功能，能根据信号的大小自动调整增益，使信号始终处于A/D转换电路的最佳量程范围之内；自举电路的功能是增大共模输入阻抗，提高共模抑制比，同时，其是一反馈型电路，存在于信号的反馈通道上；二阶低通电路是一多重反馈型电路，该电路具有良好的高频衰减特性和失真特性，能滤除带外无用高频信号；模数转换电路可采用一24位Σ-Δ型ADC产品，该AD具有优秀的直流和交流性能，1.8μV/℃失调漂移以及高达109dB的信噪比（SNR），板上线性相位抽取滤波器可抑制调制器与信号带外噪声，带内纹波不足0.005dB；隔离模块的作用是将模拟信号部分跟数字信号部分进行隔离，保证模拟电路与数字电路的相对独立，互不干扰；差分运放电路的作用是将输入信号转换成A/D转换电路能接收的范围，以便最大限度的利用A/D转换电路的动态范围，同时它有阻抗变换的作用。本装置中信号的传输采用了差分技术，设计差分信号传输的目的是为了最大程度的提高系统的抗干扰能力，提高信噪比，满足微颤振弱信号采集和测量的要求。
Claims (6)
1.一种连轧机微颤监测预警装置，其特征在于：本装置包括振动传感器、速度传感器、振动采集模块、速度采集模块、CPU模块和上位机，所述振动传感器和速度传感器信号输出端分别连接所述振动采集模块和速度采集模块的信号输入端，所述振动采集模块和速度采集模块的信号输出端连接所述CPU模块输入端，所述CPU模块通过通讯总线与所述上位机双向连接。
2.根据权利要求1所述的连轧机微颤监测预警装置，其特征在于：所述振动采集模块包括第一电磁/射频干扰保护电路、恒流源电路、第一阻抗匹配网络、第一过压保护电路、自举电路、带程控增益的差分电路、二阶低通电路、第一模数转换电路和第一隔离电路，所述第一电磁/射频干扰保护电路的输入端连接所述振动传感器信号输出端、输出端连接所述第一阻抗匹配网络的输入端，所述第一阻抗匹配网络的输出端连接所述第一过压保护电路输入端，所述第一过压保护电路输出端连接所述带程控增益的差分电路的输入端，所述带程控增益的差分电路输出端连接所述二阶低通电路输入端，所述二阶低通电路输出端连接所述第一模数转换电路输入端，所述第一模数转换电路输出端连接所述第一隔离电路输入端，所述第一隔离电路输出端连接所述CPU模块输入端，所述自举电路的输入输出端分别连接所述带程控增益的差分电路的反馈输出端和第一阻抗匹配网络的反馈输入端，所述恒流源电路的输出端连接所述振动采集模块的电源输入端，所述振动采集模块中各电路通过差分传输信号。
3.根据权利要求1所述的连轧机微颤监测预警装置，其特征在于：所述速度采集模块包括第二电磁/射频干扰保护电路、第二阻抗匹配网络、第二过压保护电路、差分运放电路、第二模数转换电路和第二隔离电路，所述第二电磁/射频干扰保护电路的输入端连接所述速度传感器信号输出端、输出端连接所述第二阻抗匹配网络的输入端，所述第二阻抗匹配网络的输出端连接所述第二过压保护电路输入端，所述第二过压保护电路输出端连接所述差分运放电路输入端，所述差分运放电路输出端连接所述第二模数转换电路输入端，所述第二模数转换电路输出端连接所述第二隔离电路输入端，所述第二隔离电路输出端连接所述CPU模块输入端，所述速度采集模块中各电路通过差分传输信号。
4.根据权利要求2或3所述的连轧机微颤监测预警装置，其特征在于：所述第一模数转换电路和第二模数转换电路分别是24位差分模数转换器。
5.根据权利要求1、2或3所述的连轧机微颤监测预警装置，其特征在于：所述振动传感器是压电加速度传感器。
6.根据权利要求1、2或3所述的连轧机微颤监测预警装置，其特征在于：所述速度传感器经连轧机PLC控制器输出4～20mA模拟量信号。
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