基于工控机的线材测径仪的研发与应用

  摘要：线材测径仪是用于恶略环境中的精密测量仪器，工业上采用的计算机选择非常重要，本文主要介绍了基于工控机送出的线材测径仪。

  关键词：线材测径仪；工控机；

  我国自20世纪80 年代以来，线材生产有了长足的发展，产量的大幅度增加，在装备上也越来越先进，尤其是近十几年新上的生产线， 很多都装备了当时世界上最先进的设备和工艺，在设备上追求高速、无扭、微张力组合，在产品上追求高精度、高品质、大盘重等特点。目前，我国已成为世界上拥有高速线材生产线最多、产量最大的国家。

  一个完整合理的高速线材生产主要由以下设备组成；加热炉、粗中轧机、预精轧机、精轧机、定减径机、斯太尔摩冷却线等组成。轧钢环境伴随着水雾、粉尘、高温等。因此什么样的计算机能应用到这样的环境中进行数据处理是非常重要的。

  发射镜头内置一个点光源，点光源发出的光通过透镜系统（即镜片组）后形成准直平行光视场。准直平行光直接射向接收镜头，经过接收镜头内的透镜系统后聚焦，通过位于焦点位置的光阑小孔后在CCD芯片上成像。当视场中通过被测物时，被测物遮挡的部位将在CCD上出现一个边界清晰的阴影。CCD芯片是测头部件中的光电转换元件，它可以将接收到的光信号转换成电信号。电信号由信号采集电路接收、放大，再进行数字化处理后向上位机传输。

  测径仪工作时，由CCD成像法的光学测头捕捉被测物的光学信号，使被测物在CCD芯片上成像；CCD芯片再将光学信号转换成电信号；电信号通过模数转换后形成数字信号传输给工控机进行计算、曲线拟合等复杂运算。运算结果将同时在主控室LCD液晶显示器和现场LED显示屏上显示。

  目前多数测径仪的数据处理方式是单片机计算出最终结果，然后传输到工控机后期处理。这样的电路系统对轧钢现场的高温、高粉尘和强电磁干扰的环境适应性很差，使得同一厂家、同一型号的测径仪可能在某钢厂用的很好，但是在另一个钢厂就经常出现故障甚至根本不能正常使用。这就是用户对测径仪褒贬不一的根源所在。

  工控机叫工业控制计算机，最开始都是用在业现场来控制工业设备的工作，比如：钢铁厂，发电厂等。

  工控机（Industrial Personal Computer，IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。

  由于工控机的稳定性，防潮，防尘，防振，可扩展性等优点，得到的广大用户的认证，在其它场合也开始用工控机代替普通的PC，工控机叫工业控制计算机，最开始都是用在业现场来控制工业设备的工作，比如：钢铁厂，发电厂等。

  由于工控机的稳定性，防潮，防尘，防振，可扩展性等优点，得到的广大用户的认证，在其它场合也开始用工控机代替普通的PC。

  工控机通俗的说就是专门为工业现场而设计的计算机，而工业现场一般具有强烈的震动，灰尘特别多，另有很高的电磁场力干扰等特点，且一般工厂均是连续作业即一年中一般没有休息。因此，工控机与普通计算机相比必须具有以下特点：

  ① 机箱采用钢结构，有较高的防磁、防尘、防冲击的能力。

  ② 机箱内有专用底板，底板上有PCI和ISA插槽。

  ③ 机箱内有专门电源，电源有较强的抗干扰能力。

  ④ 要求具有连续长时间工作能力。

  ⑤ 一般采用便于安装的标准机箱。

  ⑥ 开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件。

  因此工控机更适合应用于线材测径仪的数据处理当中，并能适应工业现场，在恶略的环境中进行数据处理。

  为了提高测径仪的环境适应性和性能稳定性，开发出的电路系统直接将采集到的原始数据传送至工控机计算。在测径仪及其安装现场只有一个信号采集电路和一些简单的通讯设施，避免了高温、粉尘和电磁干扰对计算电路的影响，提高了测径仪对现场环境的适应性。同时，减少了计算电路也等于减少了一个出故障的环节，使得设备的运行稳定性大大提高，工控机是线材测径仪中的重要组成部分。

  主控机柜内装控制和辅助电路以及终端机，主要完成整机供电控制、信号转接以及数据的处理、显示等。

  ⑴ 终端机：是指置于主控机柜上层的工控机。主要完成数据的采集、处理、显示、存储以及数据的后期查询、统计、分析等，另外还进行实时的系统控制、图形显示、各种报警信号的协调处理等。

  ⑵ 电器箱：置于主控机柜的下层，装有供电控制及信号辅助处理电路，负责整套测径仪的供电控制和信号的转接。

  ⑶ 前面板：主控机柜前面板是设备工作方式的操作面板。前面板上共有2个按钮、2个指示灯和1个声光报警器。按钮为“工作开（绿）”和“工作关（红）”。指示灯为“工作”、“待机”。

  按下“工作开”按钮，指示灯（绿）亮，测径仪进入工作状态；按下“工作关”按钮，指示灯（黄）亮，测径仪都进入停机状态。

  声光报警器为超差报警设备，当测径仪测量的直径数据超出设定允许公差范围时进行声光报警。

  ⑷ 后面板：主控机柜后面上有设备的电源总开关和各种线缆的连接端口。电源总开关关闭后整套测量系统将停止供电；线缆的连接端口包括电源输入端口、电源输出端口和数据传输的通讯端口等。

  基于工控机的线材测径仪的研发更能实现工业现场的在线实时检测，电路系统直接将采集到的原始数据传送至工控机计算，避免电磁等造成的干扰，为测量提供便利。工控机作用多，性能好，可编程，配备专业的测量软件，使得线材测径仪实时显示多种测量数据，并对测量数据进行分析，为线材、棒材、管材等的在线检测提供助力，提升检测品质。

  本文由保定市编写

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