根据PSoC芯片的粗轧机组扭矩在线监测体系的规划与完成

　　前语

　　轧机是轧钢厂的中心设备之一，其作业效率及设备的可靠性直接决议了企业的出产才能。轧机传动轴作为轧机的重要关键部件，其开裂或损坏等毛病直接影响了出产的进行，构成的丢失巨大。

　　跟着轧制速度和产值的不断添加，使得轧制设备与其作业载荷的对立日趋显着;一起，在轧钢出产过程中，因为其特别的工艺准则，如粗轧R1、R2为可逆式轧机，需求频频的发动和制动，一起轧件的忽然咬入和抛出等都会引起轧机负荷的忽然改变，构成必定的损坏才能。国内许多钢铁企业曾多次产生过轧机主传动体系万向接轴开裂等重大事端，严重影响了企业的正常出产。因为缺少相应的监测手法，无法判别事端产生时主传动体系的根本状况，给事端原因的查找及操控带来困难，更谈不上对事端的预警和对主传动轴的寿数预估。

　　轧机传动轴产生损坏的原因较多，用一般的负荷和强度规划核算往往难以解析;研讨标明，这类损坏大多与传动轴扭振有关。轧机机组主传动体系在出产中是否产生扭振，扭振放大系数到达多少，是否产生损坏性谐振，这是出产和设备安全亟待解决的问题。鉴于该状况，为了从根本上防止轧机主传动体系事端的产生，进步设备的作业率，对轧机主传动体系的扭矩施行在线监测和剖析，使操作人员在监测体系的辅导下科学的操作，就具有重要的实践意义。

　　轧机的传动轴扭矩和扭振与轧制工艺参数密切相关，本项目经过对扭矩的测验信号进行在线监测与剖析，得到轧制过程中每道次扭矩的最大值、最小值平和均值等，并经过在线监测数据和理论剖析，树立轧制力矩预告模型，将理论核算值与实践测验值进行比较，然后优化轧制工艺参数，进步轧制节奏，扩展产能，保护设备安全，进步设备的完好率。

　　粗轧机组扭矩监测体系开发

　　2.1 监测目标与测点安置

　　本体系监测目标为机组传动轴扭矩。首要测验内容有：

　　R1、R2主传动轴扭矩、转速、功率、转向;

　　工艺量(包含轧制力P、主电机电流、钢卷号、轧制道次、原料、板坯尺度、出炉温度、R1和R2出口温度、进口和出口厚度、各温度下的等)。

　　以上监测目标中，主传动轴扭矩、转速、功率、转向这4个目标为实时同步监测信号，8个工艺量信号为体系辅助信号。

　　扭矩测点选在上、下万向接轴上(图1)。在传动轴上沿与轴线成45°方向按图2所示张贴4片电阻应变片，并按图3所示组满足桥测验电路，电桥信号经无线遥测设备、嵌入式数据收集体系用网线传送到服务器。粗轧机组扭矩监测点核算如表1所示。　　

　　表1 线粗轧机组扭矩监测点核算表

　　2.2 体系整体规划计划

　　2.2.1 体系整体结构

　　体系整体结构及硬件衔接示意图如图4所示。

　　考虑到现场的特色，整个体系前端选用嵌入式收集模块，收集模块分别装置在R1轧机和R2轧机邻近，扭矩、电机转速、电流、轧制力这4个实时同步监测信号进入嵌入式收集模块，经过处理后经过网线传输到长途监测与确诊服务器上;每台轧机的6个工艺量辅助信号从工厂PLC中读出后也进入服务器，信号选用电量阻隔传感器与工厂原有体系阻隔。长途监测与确诊服务器则可放置到粗轧机的操控室内。

　　体系首要硬件为TT Revolution在线遥测体系。TT Revolution 在线遥测体系可一起输出轴的扭矩、转速、功率和转向四种4～20mA信号，适用于对轴进行长期监测。体系由两部分组成：旋转的轴环(内置发射机)与轴上的应变传感器衔接，不旋转的主控机(带电源)输出信号。轴环直径依据被测轴尺度确认。其首要特色：

　　装置时无需对轴体进行改造和拆解;

　　非触摸式感应电源和数据传输防止因长期使用导致的外表磨损;

　　数字式遥测规划按捺噪声和搅扰;

　　自确诊功用可经过发光二极管显现过错类型。　　2.2.2 硬件体系装备

　　粗轧机组扭矩长途监测体系硬件装备及设备清单如表2和表3所示。

表2 扭矩长途监测体系首要硬件装备清单

表3 服务器、交换机、电脑等

　　2.2.3 软件体系首要功用

　　在对粗轧机组传动轴扭矩监测的基础上，能够依据实测成果，拟合构成有针对性的轧制力矩数学模型，以此进行轧制力矩预告，并将理论核算值与现场实测值进行比较，优化轧制工艺参数。

　　轧制工艺参数优化成果能够用来辅导工艺编制，进步轧制节奏，扩展产能;一起也能够下降轧制力，保护设备的一起，也起到了节能降耗的效果。

　　体系具有长途监测、实时数据处理及剖析和轧机根本作业状况及其剖析的功用。经过指定IP拜访扭矩监测网页。软件体系首要功用有：

　　实时显现扭矩的波形、峰值，均值及扭矩放大系数(TAF)。

　　给出轧机当时的首要工艺参数及其板坯的根本信息。

　　扭矩峰值超支报警。

　　给出扭矩峰值、均值及TAF的改变趋势图。

　　依据轧制力矩核算模型进行轧制力矩预告，并将理论核算值与实测值进行比较。

　　评价轧机的根本作业状况。

　　为轧机的轧制工艺计划的编制供给必定的辅导主张。

　　报表输出功用。

　　2.2.4 数据库规划

　　状况监测与确诊体系的数据库接口拟选用SQL Server。软件规划中选用规范插件技能，能够便利地对体系数据库进行阅读和保护。关于需求贮存办理的数据规划以下几个数据库：

　　惯例数据库：又分为特征值数据库和文本数据库。其间特征值数据库保存扭矩的峰值、均值、TAF值等，以及轧制力的峰值和均值;文本数据库守时保存轧制过程中的实时数据，便于进行全面的剖析和状况追溯。

　　报警数据库：也分为特征值数据库和文本数据库。当超限报警时，保存一切实时数据以及特征数据。数据库存满时，可主动备份。

　　以上各数据库，文件命名时选用时刻格局“年月日时分秒”，以便利办理和查询。