CN204613129U - 工业存储有害气体塔x射线扫描检测装置 - Google Patents

Abstract

本装置涉及一种工业存储有害气体塔X射线扫描检测装置，在伽马射线数据采集器內装有伽马射线接收器，伽马射线数据采集器外侧装有悬挂带，悬挂带与伺服执行机构连接，伺服执行机构与控制器PLC连接，电平转換器与控制器PLC连接，控制器PLC以Modbus_RTU总线协议与上位机PC连接，上位机PC通过USB/RS485通讯线与控制器PLC的硬件连接，伽马射线数据采集器的信号输岀端与电平转換器的输入端连接，供电电源与控制器PLC连接。本装置操作简单，易于维修，检测精度高，数据库管理易学易用，省工、省时。

Description

工业存储有害气体塔X射线扫描检测装置

技术领域

本实用新型涉及一种无损检测装置，尤其涉及一种可以实现远程和现场操作并将检测结果记录下来的工业存储有害气体塔X射线扫描检测装置。

背景技术

随着工业化的发展，有毒有害气体已经成为我们在生产和生活中不得不面对的危险来源，包括石化企业、化工行业、环保应急事故、危险品储运等等各个方面，人们可能在不知不觉中就会受到危险气体的威胁，各类泄漏爆炸又不断造成社会危机和公共财产的破坏，以人为本的观念需要我们随时随地关心人们的健康和安全，然而，各类气体存储塔的检测是一项复杂的工作。目前对气体存储塔的检测通常采用人工检测的方法，首先将有毒有害气体导入到其他气体存储罐中，待检测的气体存储塔中的有害气体完全释放掉后，检测工作人员手持检测设备对存储塔的内部机构进行检测，一般检测项目有：存储塔的壁厚，内部结构是否有腐蚀等，这种检测方法的缺点是：人力的损耗，工作时间的损耗，工作效率低下，检测人员的不安全性，检测过程中有可能出现人身伤害。

发明内容

针对上述问题，本实用新型提供一种采用高稳定、抗干扰能力强的可编程逻辑控制器控制整个系统的管理运行的、可以实现远程和现场操作并将检测结果记录下来的工业存储有害气体塔X射线扫描检测装置。

解决上述技术问题的具体技术措施是：

一种工业存储有害气体塔X射线扫描检测装置，其特征是：由上位机PC、控制器PLC、电平转換器、伺服执行机构、伽马射线数据采集器GM1和悬挂带组成，其中：在伽马射线数据采集器內装有伽马射线接收器，伽马射线数据采集器外侧装有悬挂带，悬挂带与伺服执行机构连接，伺服执行机构与控制器PLC连接，电平转換器与控制器PLC连接，控制器PLC以Modbus_RTU总线协议与上位机PC连接，上位机PC通过USB/RS485通讯线与控制器PLC的硬件连接，伽马射线数据采集器的信号输岀端与电平转換器的输入端连接，供电电源与控制器PLC连接；

其电路由交流接触器、保险丝、钥匙开关、空气开关、急停开关、伺服驱动器、伺服电机、开关电源、控制器PLC、上位机PC和伽马射线接收器组成，其电路之间的连接关系是：本装置的电源电缆连接到供电电源AC220V电压上，保险丝FU0通过接线端子A1连接到供电电源的L端，用于对控制电路的保护，钥匙开关SK1通过接线端子A4与急停开关EM1连接，急停开关EM1通过接线端子A5与交流接触器KM1连接，交流接触器KM1的另一端通过空气开关QF0连接到供电电源的N端，绿色电源指示灯HL0并联在交流接触器KM1的两端，绿色电源指示灯HLO亮起，交流接触器KM1吸合，交流接触器KM1吸合后的常开触点连接到开关电源TGK1的输入端，红色指示灯HL1和开关电源TGK1的输出端并联，“现场/远程切换按钮”SB4经过接线端子X3连接到PLC上，远程控制指示灯HL2与PLC的端子Y7连接，现场控制指示灯HL3与PLC的端子Y6连接，“1#伺服电机启动按钮”SB0的一端通过接线端子X7连接到PLC上，另一端连接在开关电源TGK1电源上，PLC的端口CANOPEN与1#伺服驱动器SF1的端口CANOPEN连接，“1#伺服电机启动指示灯”HL5与PLC的端子Y4连接，按下“1#伺服电机启动按钮”SB0，数据通过PLC的端口CANOPEN输出到1#伺服驱动器SF1的端口CANOPEN,“1#伺服电机停止按钮”SB1通过接线端子X6连接到PLC上，“1#伺服电机停止指示灯”HL6与PLC的端子Y3连接，“1#伺服电机启动指示灯”HL5与PLC的端子Y4连接，“准备就绪指示灯”HL4与PLC的端子Y5连接，＂2#伺服电机启动按钮＂SB2通过接线端子X5连接到PLC上，PLC的端口CANOPEN与2#伺服驱动器SF2的端口CANOPEN连接，按下“2#伺服电机启动按钮”SB2，数据通过PLC的端口CANOPEN输出到2#伺服驱动器SF2的端口CANOPEN，“2#伺服电机停止按钮”SB3通过接线端子X4连接到PLC上，“2#伺服电机启动指示灯”HL7连接到PLC的端子Y2上，“2#伺服电机停止指示灯”HL8与PLC的端子Y1连接，伽马射线采集器GM1采集到的+15V脉冲信号经过电平转换器转换成同相的+24V脉冲信号，该+24V脉冲信号经过接线端子X0连接到控制器PLC上,限位开关CW1连接到1#伺服驱动器SF1的D1端，限位开关CW2连接到1#伺服驱动器SF1的D2端，限位开关CW3连接到2#伺服驱动器SF2的D1端，限位开关CW4连接到2#伺服驱动器SF2的D2端，上位机PC通过USB/RS485通讯线连接到控制器PLC的端子COM上，远程控制数据通过该数据线传递到控制器PLC上，实现远程控制；

所述的电平转換器的电路具体连接关系是：伽马射线采集器GM1由J1端1脚连接二极管D1正极，电阻R1和电阻R2串联后与二极管D1的负极连接，电阻R1和电阻R2公共端与电阻R3连接，电阻R3连接到电压比较器LM393的IN+端，伽马射线采集器GM1由J1端1脚输出的+15V脉冲信号到二极管D1，

电阻R1和R2串联的节点B与电阻R3的一端连接，起到限流的作用；电阻R3的C端连接到电压比较器LM393的IN+端并连接到电压比较器LM393的INB+端，构成了双限比较器，电阻R4的一端连接直流电源+24V输出端，并与5K电位器VR1连接，电阻R5连接电压比较器LM393的电源端VCC，电容C5与电源端VCC并联，起到电源去耦的作用；电阻R5与电位器VR2串联，调整电位器VR2的阻值，可以起到限制PLC输入端X0电压过高的作用，使输出更稳定；电压比较器LM393的输出端连接一个可增大输出驱动能力的射随器电路，射随器电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D2、三极管V1组成：其中：电阻R6与电阻R8相连后连接到电压比较器LM393的输出端OutB即F点，电阻R6、电阻R7及三极管V1的集电极相连接作为射随器输出端OUT，射随器输出端OUT与 PLC的端子X0连接，电阻R8的另一端连接二极管D2的正极，二极管D2与三极管V1的基极连接，三极管V1的发射极接地，二极管D2的负端连接到三极管V1的基极，电路中的开关电源TGK1的+24V输出端连接到三端稳压器的U2_1脚，三端稳压器的U2_2脚接地，三端稳压器U2_ 3脚经电容C1和电容C2并联整流,伽马射线采集器GM1由+15V的直流电源供给。

本实用新型的积极效果：本装置操作简便、易于维护、安全可靠。对于生产影响较小。不会因为检测设备导致停产。本实用新型的优点针对于传统的检测方法节约的人力资源，节约了工作时间，比如一个高9米的气体检测塔传统的检测方法需要15~20天的时间，需要动用汽车、多人工作而使用本装置3人8小时工作便可以检测完成。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路原理图；

图3为本实用新型中电平转换器的电路原理图；

图4为本实用新型中上位机的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

一种工业存储有害气体塔X射线扫描检测装置，如图1所示，由上位机PC、控制器PLC、电平转換器、伺服执行机构、伽马射线数据采集器GM1和悬挂带组成，其中：在伽马射线数据采集器內装有伽马射线接收器，伽马射线数据采集器外侧装有悬挂带，悬挂带与伺服执行机构连接，伺服执行机构与控制器PLC连接，电平转換器与控制器PLC连接，控制器PLC以Modbus_RTU总线协议与上位机PC连接，上位机PC通过USB/RS485通讯线与控制器PLC的硬件连接，伽马射线数据采集器的信号输岀端与电平转換器的输入端连接，供电电源与控制器PLC连接。

本实用新型使用时，通过悬挂带悬挂到气体存储塔的两侧，在气体存储塔的一侧安装1#伺服电机SM1，另一侧安装2#伺服电机SM2，在1#伺服电机SM1的顶端固定伽马射线发射器（根据情况由用户提供），2#伺服电机SM2的顶端固定着伽马射线采集器GM1。采集到的+15V脉冲信号经过电平转换器转换成同相+24V脉冲信号，该+24V脉冲信号经过接线端子X0连接到控制器PLC的X0端，PLC通过Modbus_RTU总线传输到上位机PC集中管理。本装置由AC220V电压供电经过整流、稳压后给控制器PLC、电平转换器、伺服执行机构供电，电平转换器又给伽马射线采集器部分供电。检测出的信号经过电平转换电路驱动控制器PLC，控制器PLC通过算法计算出检测曲线在上位机显示出来，检测人员通过检测曲线便可以知道该检测部位有无缺陷。

图2为本实用新型的电路原理图：本装置设有两条控制总线ModbusRTU和CANOPEN，上位机PC的数据经USB口输出经过USB/RS485转换器输入到控制器PLC的RS485接口完成ModbusRTU总线传输回路，上位机所有的命令都是通过这条总线完成的。CANOPEN总线由PLC的端口CANOPEN输出传输到1#伺服驱动器SF1和2#伺服驱动器SF2的端口CANOPEN。这个总线完成控制器PLC和执行机构的数据传输任务，间接实现了上位机数据控制执行机构的目的。控制器PLC由台达电子工业股份有限公司生产，型号为DVP-10MC；上位机PC为联想生产，型号为V460笔记本；伽马射线接收器GM1由丹东宏源科技有限公司生产，型号为GM1_001。其电路由交流接触器、保险丝、钥匙开关、空气开关、急停开关、伺服驱动器、伺服电机、开关电源、控制器PLC、上位机PC和伽马射线接收器组成，其电路之间的连接关系是：本装置的电源电缆连接到供电电源AC220V电压上，保险丝FU0通过接线端子A1连接到供电电源的L端，用于对控制电路的保护，钥匙开关SK1通过接线端子A4与急停开关EM1连接，急停开关EM1通过接线端子A5与交流接触器KM1连接，交流接触器KM1的另一端通过空气开关QF0连接到供电电源的N端，绿色电源指示灯HL0并联在交流接触器KM1的两端，绿色电源指示灯HLO亮起，交流接触器KM1吸合，如果发生意外事件时按下急停开关EM1，系统停止工作，保证人身安全；交流接触器KM1吸合后的常开触点连接到开关电源TGK1的输入端，红色指示灯HL1亮起，红色指示灯HL1和开关电源TGK1的输出端并联，“现场/远程切换按钮”SB4经过接线端子X3连接到PLC上，远程控制指示灯HL2与PLC的端子Y7连接，现场控制指示灯HL3与PLC的端子Y6连接，用户可以根据需要选择远程控制还是现场控制，“1#伺服电机启动按钮”SB0的一端通过接线端子X7连接到PLC上，另一端连接在开关电源TGK1电源上，PLC的端口CANOPEN与1#伺服驱动器SF1的端口CANOPEN连接，“1#伺服电机启动指示灯”HL5与PLC的端子Y4连接，按下“1#伺服电机启动按钮”SB0，数据通过PLC的端口CANOPEN输出到1#伺服驱动器SF1的端口CANOPEN，“1#伺服电机停止按钮”SB1通过接线端子X6连接到PLC上，“1#伺服电机停止指示灯”HL6与PLC的端子Y3连接，“1#伺服电机启动指示灯”HL5与PLC的端子Y4连接，“准备就绪指示灯”HL4与PLC的端子Y5连接，按下“1#伺服电机启动按钮”SB0，数据通过PLC的端口CANOPEN输出到1#伺服驱动器SF1的端口CANOPEN，1#伺服电机SM1在1#伺服驱动器SF1的驱动下顺时针转动，1#伺服电机SM1启动，“1#伺服电机启动指示灯”HL5亮起，表示1#伺服电机SM1在工作状态；“1#伺服电机停止按钮”SB1通过接线端子X6连接到PLC上，“1#伺服电机停止指示灯”HL6与PLC的端子Y3连接，按下“1#伺服电机停止按钮”SB1，1#伺服电机SM1停止转动；“1#伺服电机启动指示灯”HL5熄灭，1#伺服电机SM1停止，“1#伺服电机停止指示灯”HL6亮起，表示停止状态；“2#伺服电机启动按钮”SB2通过接线端子X5连接到PLC上，PLC的端口CANOPEN与2#伺服驱动器的端口CANOPEN连接，按下“2#伺服电机启动按钮”SB2，数据通过PLC的端口CANOPEN输出到2#伺服驱动器SF2的端口CANOPEN，2#伺服电机启动按钮开关SM2在2#伺服驱动器SF2的驱动下顺时针转动，这时“2#伺服电机启动指示灯”HL7亮起，表示2#伺服电机SM2在工作状态；“2#伺服电机停止按钮”SB3通过接线端子X4连接到PLC上，“2#伺服电机启动指示灯”HL7连接到PLC的端子Y2上，按下“2#伺服电机停止按钮”SB3，2#伺服电机SM2停止转动，“2#伺服电机启动指示灯”HL7熄灭，“2#伺服电机停止指示灯”HL8亮起，表示2#伺服电机SM2停止工作。伽马射线采集器GM1采集到的+15V脉冲信号经过电平转换器转换成同相+24V脉冲信号，该+24V脉冲信号经过接线端子X0连接到控制器PLC上。限位开关CW1连接到1#伺服驱动器SF1的D1端，限位开关CW2连接到1#伺服驱动器SF1的D2端，限位开关CW3连接到2#伺服驱动器SF2的D1端，限位开关CW4连接到2#伺服驱动器SF2的D2端，在1#伺服电机SM1运行到限位开关CW1或限位开关CW2时自动停止运行；2#伺服电机SM2运行到限位开关CW3或限位开关CW4时，自动停止运行；上位机PC通过USB/RS485通讯线连接到控制器PLC的端子COM上，远程控制数据通过该数据线传递到控制器PLC上，实现远程控制。通讯使用ModbusRTU协议，上位机软件可以精确控制伺服电机移动距离，最小精度1mm。在软件上设置起始位置，终止位置。

图3为本实用新型中电平转换的电路原理图：伽马射线采集器GM1输出+15V的脉冲信号，PLC输入端+24V的信号才能识别。为了解决此矛盾而研发了电平转换电路。电平转换电路的具体连接关系是：伽马射线采集器GM1由J1端1脚连接二极管D1正极，电阻R1和电阻R2串联后与二极管D1的负极连接，电阻R1和电阻R2公共端与电阻R3连接，电阻R3连接到电压比较器LM393的IN+端，伽马射线采集器GM1由J1端1脚输出的+15V脉冲信号经二极管D1，二极管D1的作用是当电平转换电路短路时，并不影响伽马射线采集器GM1的工作；伽马射线采集器GM1输出的电压脉冲信号经过电阻R1和电阻R2分压后在B点（R1和R2的连接点）的电压是源电压的一半及7.5V左右，电阻R3和B点相连起到限流的作用；电阻R3的另一端C连接到电压比较器LM393的IN+端并连接到电压比较器LM393的INB+端，构成了双限比较器，电阻R4的一端连接直流电源+24V输出端，并与5K电位器VR1连接，调整电位器VR1，使电压比较器LM393 IN-端的电位低于电压比较器LM393 IN+端电位，使电压比较器LM393的OutA端输出+24V高电平脉冲信号；电阻R5连接电压比较器LM393的电源端VCC，电容C5与电源端VCC并联，起到电源去耦的作用；电阻R5与电位器VR2串联，调整电位器VR2的阻值，可以起到限制PLC输入端X0电压过高的作用，使输出更稳定；电压比较器LM393的输出端连接一个可增大输出驱动能力的射随器电路，射随器电路是由：电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D2、三极管V1组成：其中：电阻R6与电阻R8相连后连接到电压比较器LM393的输出端OutB即F点，电阻R6、电阻R7及三极管V1的集电极相连接作为射随器输出端OUT，射随器输出端OUT与 PLC的端子X0连接，电阻R8的另一端连接二极管D2的正极，二极管D2与三极管V1的基极连接，三极管V1的发射极接地，二极管D2的负端连接到三极管V1的基极，提供了足够的偏置电流，使三极管工作在开关状态；三极管V1随基极电平的变化而导通和截止，在三极管V1的集电极端的脉冲信号随伽马射线采集器GM1输出的变化而变化，完成了电平的转换功能；伽马射线采集器GM1由+15V的直流电源供给，电路中的开关电源TGK1的+24V输出端连接到三端稳压器L7815的U2_1脚，L7815三端稳压器的U2_2脚接地，L7815三端稳压器U2_ 3脚经电容C1和电容C2并联整流，输出稳定的+15V电压供电给伽马射线采集器GM1。

图4为本实用新型中上位机的控制流程图：程序初始化之后进入程序初始步骤，然后输入操作者工号及密码。输入正确后才能进入程序的主界面，否则不断提示“密码或工号错误”，无法进入操作界面。进入主界面后，程序提示请输入起始位置、终止位置、位置步长、时间步长信息。点击“确定”后，1#伺服电机SM1和2#伺服电机SM2同步运行，根据设置的参数，运行一个位置步长或时间步长，1#伺服电机SM1和2#伺服电机SM2停止运行，伽马射线采集器GM1开始采集信号，该信号经过电平转换电路，PLC通过ModbusRTU总线传递到上位机，以曲线的形式表示出来并保存到数据库，方便以后查阅。

Claims (1)

1.一种工业存储有害气体塔X射线扫描检测装置，其特征是：由上位机PC、控制器PLC、电平转換器、伺服执行机构、伽马射线数据采集器GM1和悬挂带组成，其中：在伽马射线数据采集器內装有伽马射线接收器，伽马射线数据采集器外侧装有悬挂带，悬挂带与伺服执行机构连接，伺服执行机构与控制器PLC连接，电平转換器与控制器PLC连接，控制器PLC以Modbus_RTU总线协议与上位机PC连接，上位机PC通过USB/RS485通讯线与控制器PLC的硬件连接，伽马射线数据采集器的信号输岀端与电平转換器的输入端连接，供电电源与控制器PLC连接；

其电路由交流接触器、保险丝、钥匙开关、空气开关、急停开关、伺服驱动器、伺服电机、开关电源、控制器PLC、上位机PC和伽马射线接收器组成，其电路之间的连接关系是：本装置的电源电缆连接到供电电源AC220V电压上，保险丝FU0通过接线端子A1连接到供电电源的L端，用于对控制电路的保护，钥匙开关SK1通过接线端子A4与急停开关EM1连接，急停开关EM1通过接线端子A5与交流接触器KM1连接，交流接触器KM1的另一端通过空气开关QF0连接到供电电源的N端，绿色电源指示灯HL0并联在交流接触器KM1的两端，绿色电源指示灯HLO亮起，交流接触器KM1吸合，交流接触器KM1吸合后的常开触点连接到开关电源TGK1的输入端，红色指示灯HL1和开关电源TGK1的输出端并联，“现场/远程切换按钮”SB4经过接线端子X3连接到PLC上，远程控制指示灯HL2与PLC的端子Y7连接，现场控制指示灯HL3与PLC的端子Y6连接，“1#伺服电机启动按钮”SB0的一端通过接线端子X7连接到PLC上，另一端连接在开关电源TGK1电源上，PLC的端口CANOPEN与1#伺服驱动器SF1的端口CANOPEN连接，“1#伺服电机启动指示灯”HL5与PLC的端子Y4连接，按下“1#伺服电机启动按钮”SB0，数据通过PLC的端口CANOPEN输出到1#伺服驱动器SF1的端口CANOPEN,“1#伺服电机停止按钮”SB1通过接线端子X6连接到PLC上，“1#伺服电机停止指示灯”HL6与PLC的端子Y3连接，“1#伺服电机启动指示灯”HL5与PLC的端子Y4连接，“准备就绪指示灯”HL4与PLC的端子Y5连接，＂2#伺服电机启动按钮＂SB2通过接线端子X5连接到PLC上，PLC的端口CANOPEN与2#伺服驱动器SF2的端口CANOPEN连接，按下“2#伺服电机启动按钮”SB2，数据通过PLC的端口CANOPEN输出到2#伺服驱动器SF2的端口CANOPEN，“2#伺服电机停止按钮”SB3通过接线端子X4连接到PLC上，“2#伺服电机启动指示灯”HL7连接到PLC的端子Y2上，“2#伺服电机停止指示灯”HL8与PLC的端子Y1连接，伽马射线采集器GM1采集到的+15V脉冲信号经过电平转换器转换成同相的+24V脉冲信号，该+24V脉冲信号经过接线端子X0连接到控制器PLC上,限位开关CW1连接到1#伺服驱动器SF1的D1端，限位开关CW2连接到1#伺服驱动器SF1的D2端，限位开关CW3连接到2#伺服驱动器SF2的D1端，限位开关CW4连接到2#伺服驱动器SF2的D2端，上位机PC通过USB/RS485通讯线连接到控制器PLC的端子COM上，远程控制数据通过该数据线传递到控制器PLC上，实现远程控制；

所述的电平转換器的电路具体连接关系是：伽马射线采集器GM1由J1端1脚连接二极管D1正极，电阻R1和电阻R2串联后与二极管D1的负极连接，电阻R1和电阻R2公共端与电阻R3连接，电阻R3连接到电压比较器LM393的IN+端，伽马射线采集器GM1由J1端1脚输出的+15V脉冲信号到二极管D1，

电阻R1和R2串联的节点B与电阻R3的一端连接，起到限流的作用；电阻R3的C端连接到电压比较器LM393的IN+端并连接到电压比较器LM393的INB+端，构成了双限比较器，电阻R4的一端连接直流电源+24V输出端，并与5K电位器VR1连接，电阻R5连接电压比较器LM393的电源端VCC，电容C5与电源端VCC并联，起到电源去耦的作用；电阻R5与电位器VR2串联，调整电位器VR2的阻值，可以起到限制PLC输入端X0电压过高的作用，使输出更稳定；电压比较器LM393的输出端连接一个可增大输出驱动能力的射随器电路，射随器电路由电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D2、三极管V1组成：其中：电阻R6与电阻R8相连后连接到电压比较器LM393的输出端OutB即F点，电阻R6、电阻R7及三极管V1的集电极相连接作为射随器输出端OUT，射随器输出端OUT与 PLC的端子X0连接，电阻R8的另一端连接二极管D2的正极，二极管D2与三极管V1的基极连接，三极管V1的发射极接地，二极管D2的负端连接到三极管V1的基极，电路中的开关电源TGK1的+24V输出端连接到三端稳压器的U2_1脚，三端稳压器的U2_2脚接地，三端稳压器U2_ 3脚经电容C1和电容C2并联整流,伽马射线采集器GM1由+15V的直流电源供给。