初除麟下表測溫在濟(jì)鋼中厚板廠的開發(fā)與應(yīng)用

摘要：本文主要介紹初除鱗后鋼坯下表測溫系統(tǒng)的方案提出、系統(tǒng)組成、安裝注意事項(xiàng)、軟件設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，解決了現(xiàn)場環(huán)境差、電磁干擾等不利因素，準(zhǔn)確提供了鋼坯下表的溫度及上下表的溫差。
關(guān)鍵詞：初除鱗;下表溫度; Wincc Flexible人機(jī)界面; 數(shù)據(jù)處理。

Abstract: This paper mainly introduces project lodging、system compose、notice proceeding of installing、software design in measuring temperature system under slab after primary descaling. It solves some disadvantage factors, in instance bad circumstance in locale and electromagnetic disturb. It exactly provides the temperature under plates and difference between upper and under surface of plate.
Key Words: primary descaling; measuring bottom surface temperater; Wincc Flexible HMI; data processing.

1、前言
中厚板廠由于軋制品種鋼的工藝要求，當(dāng)鋼坯經(jīng)過高壓水除鱗后進(jìn)入軋機(jī)之前，此時(shí)需要檢測鋼坯上下表面的準(zhǔn)確溫度及溫差，要求鋼坯上下表溫度及溫差控制在軋制要求范圍之內(nèi)，否則容易損害設(shè)備和影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前，上表面測溫已經(jīng)得到很好的解決及廣泛的應(yīng)用，而下表面測溫由于現(xiàn)場環(huán)境極其惡劣，對測溫系統(tǒng)能否長期可靠的運(yùn)行提出了更高的要求。因此，需要研制一套能夠在惡劣環(huán)境下精確測量的下表測溫系統(tǒng)，再結(jié)合上表面測溫的數(shù)據(jù)，來驗(yàn)證鋼坯粗軋開軋溫度是否滿足工藝要求
2、方案設(shè)計(jì)
2.1 現(xiàn)狀分析
下表面測溫現(xiàn)場環(huán)境極其惡劣，此處鋼坯溫度一般都高于1000度，而且下表有很多氧化鐵皮再加上除鱗冷卻水因此給設(shè)備安裝及維護(hù)帶來很大考驗(yàn)。
2.2 方案描述
系統(tǒng)的關(guān)鍵在于，下表面測溫系統(tǒng)的硬件設(shè)備能否得到長期可靠的保護(hù)及如何減少系統(tǒng)的維護(hù)量甚至達(dá)到免維護(hù)。因此，我們選用英國LAND公司的SYSTEM4系列紅外光纖測溫系統(tǒng)作為前端檢測設(shè)備（中厚板廠目前使用的紅外測溫儀絕大多數(shù)為LAND產(chǎn)品）。該系統(tǒng)精度高、采樣速度快、可靠性好，它的探頭和控制器采用分體設(shè)計(jì)，通過帶保護(hù)的光纜連接，探頭體積很小，便于加裝保護(hù)裝置。保護(hù)套采用不銹鋼全密封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部壓縮空氣吹掃，外部冷卻水噴淋，現(xiàn)場部分的線纜在壓縮空氣管道內(nèi)部敷設(shè)可以得到有效的保護(hù)。數(shù)據(jù)處理與控制設(shè)備選用SIEMENS S7-200系列PLC和Wincc Flexible人機(jī)界面，此設(shè)備功能強(qiáng)大，質(zhì)量可靠，控制方式與輸出接口靈活多樣，便于連接到現(xiàn)在的控制系統(tǒng)中。
2.3 系統(tǒng)組成
硬件：光纖式紅外測溫儀、不銹鋼探頭保護(hù)套、不銹鋼控制器與閥組現(xiàn)場安裝箱、信號(hào)處理器、S7200 PLC、HMI、不銹鋼控制柜、電纜、空氣濾清器及水、氣管件等。
軟件：STEP 7-Micro/WIN 、WinCC Flexible、應(yīng)用程序。
2.4 注意事項(xiàng)
保護(hù)套底座與鋼坯下表面的距離不大于600mm，探頭的瞄準(zhǔn)角度與垂直方向夾角不大于45度，保護(hù)管長度可調(diào)且配有雙重保護(hù)，能有效防止異物落入。吹掃氣源使用工廠儀表氣源即可，流量為350升／分，壓力為0.3～0.5Mpa，進(jìn)氣管內(nèi)徑為25mm，另端放空。
3、控制軟件
系統(tǒng)采用SM231模擬量輸入模塊，接受測量的鋼坯溫度信號(hào)（4-20mA），經(jīng)過量程轉(zhuǎn)換后，得出實(shí)際溫度數(shù)據(jù)。
PLC實(shí)時(shí)讀取模擬量通道數(shù)據(jù)，當(dāng)產(chǎn)生溫度信號(hào)正跳變并且持續(xù)一段時(shí)間，發(fā)出鋼坯來臨的信號(hào)。PLC停止所有工作，只進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取和保存任務(wù)。以求記錄最多溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)產(chǎn)生溫度信號(hào)負(fù)跳變并且持續(xù)一段時(shí)間，發(fā)出鋼坯離去的信號(hào)。同時(shí)PLC轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)分析和處理任務(wù)，其中包括數(shù)據(jù)篩選、大小排序、計(jì)算溫度平均值。最后進(jìn)行上下溫差比較，如果數(shù)值大于規(guī)定數(shù)值，則進(jìn)行聲光報(bào)警，提醒操作人員進(jìn)行處理。
下面是采集信號(hào)處理的流程圖：

由于現(xiàn)場環(huán)境存在一定的干擾，加之沒有加裝接近開關(guān)等傳感器，需要通過對采集數(shù)據(jù)的分析來判斷鋼坯的來臨和離開，具體方法是如果連續(xù)的5個(gè)數(shù)中有3個(gè)是大于1000度的，就認(rèn)為已經(jīng)來臨。從此刻起，開始把讀取來的數(shù)據(jù)依次放入內(nèi)存，直到檢測到連續(xù)的5個(gè)采樣數(shù)中有3個(gè)小于1000度，或當(dāng)存儲(chǔ)空間被占滿，結(jié)束存放數(shù)據(jù)。此程序的難點(diǎn)在于對數(shù)據(jù)的處理。多次用到間接尋址和FOR\ NEXT循環(huán)功能。首先利用間接尋址把儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)，每讀過一個(gè)數(shù)據(jù)來之后，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)地址的寄存器加2，指向下一個(gè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)地址。
因?yàn)橹挥袦囟雀叩臄?shù)據(jù)才能放映鋼坯的實(shí)際溫度，所以我們要在所有的數(shù)據(jù)之中取出50個(gè)溫度的最高值，把這50個(gè)數(shù)據(jù)按照從小到大的順序存放在存儲(chǔ)空間，這就用到了排序。讀過第一個(gè)數(shù)據(jù)來，放在第一個(gè)地址，第二個(gè)數(shù)據(jù)來了和第一個(gè)數(shù)據(jù)比較，如果大于第一個(gè)數(shù)據(jù)，把第一個(gè)數(shù)據(jù)MOV到下一個(gè)存儲(chǔ)空間，把第二個(gè)數(shù)據(jù)放入第一個(gè)存儲(chǔ)空間。第三個(gè)數(shù)來了之后先比較第一個(gè)數(shù)據(jù)，如果大于，把第2位置上的數(shù)據(jù)移向第3個(gè)位置第1位置上的數(shù)據(jù)一項(xiàng)第二位置，把此數(shù)據(jù)放入第1位置，如果小于第1位置上的數(shù)，大于第二位置上的數(shù)，把第2位置上的移到第3放入第二位置，以此類推。需要指出的是，要找到數(shù)據(jù)的放入位置，要用到循環(huán)，直到找到此位置，循環(huán)結(jié)束。在循環(huán)之中，同樣要用到間接尋址。找到位置之后，要用到循環(huán)把較小位置上的數(shù)據(jù)依次下移，當(dāng)然還是先移動(dòng)最小的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)依然是靠間接尋址來讀取。然后移入數(shù)據(jù)到該位置，這樣就完成了所有數(shù)據(jù)的排序，并且只保留了50最大的數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理流程圖表示如下圖所示：

完成了排序之后舍棄最大的5個(gè)數(shù)據(jù)求剩下的45個(gè)數(shù)據(jù)的平均值：間接尋址，依次累加，除以45得到數(shù)據(jù)。因?yàn)?個(gè)最大的數(shù)據(jù)也是不可靠的，所以在求平均值的時(shí)候也被舍棄。這樣就得到了準(zhǔn)確的鋼坯的溫度。
由于現(xiàn)場情況復(fù)雜，存在很強(qiáng)的電磁干擾，屏蔽干擾顯得尤為重要。把PLC模擬量模塊的負(fù)與24V電源的負(fù)相連接，就可以有效地抑制干擾。實(shí)踐證明，若不采取次措施，數(shù)據(jù)非常之不穩(wěn)定。
Wincc Flexible實(shí)時(shí)顯示上下表面溫度及溫差、溫度溫差超限報(bào)警、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢、趨勢圖顯示、數(shù)據(jù)圖形打印等。并有多種輸出形式和接口可選。可連接多臺(tái)顯示儀表及大屏幕用于異地顯示。
4、結(jié)論
除磷后鋼坯下表面測溫系統(tǒng)解決現(xiàn)場環(huán)境差、電磁干擾等不利因素的影響，準(zhǔn)確的提供了鋼坯下表的溫度及上下表的溫差，為軋制品種板提供了有效的保證。