高速无线传输在带钢板形检测中的应用

    0 引言

    当前的板形仪控制系统大多利用在轧制过程中检测张力分布来表示板形,其整体结构框图如图1所示。通过在高速旋转的轧辊上安装多组压电传感器,检测带钢表面的张力分布,然后将数据传送给定子中的处理电路,最后交由工控机进行数据分析、系统控制。将转子中的测量信号准确无误地传至定子中,将是滑环所起的主要作用。

    1 老式的炭刷式板形仪滑环

    滑环需要将转子中的测量信号传送到定子的处理电路中,图2为局部炭刷连接结构图,图3为整体炭刷连接示意图。  如图2、图3,每组传感器通过连接滑环轴上的导电中圈,再通过柔性炭刷传至定子上的外部电路板。值得说明的是压电传感器输出的是微弱的电荷信号,它对传输条件要求非常苛刻。干燥、洁净、高绝缘性都是对炭刷、导电中圈最基本的要求。而通常轧制在恶劣的工作环境中进行,由于电刷摩擦生热、磨损和检测辊的振动,以及周围电磁场的干扰都严重地影响了板形仪工作的稳定性和测试精度。针对接触式传输的弊端,采用了一种改进式的非接触红外对射式传输方案。

    2 改进的红外对射式板形仪滑环

    数据通过红外线无接触地从转动的测量辊传递到固定的接收器上,必须将数据在传递前编码(脉冲码),接收以后解码。

    微弱的传感器电荷信号不能通过红外对射,所以需要在转子中对传感器采集的信号进行放大处理。图4为红外对射式板形仪结构示意图,在转子端,传感器信号经过多级放大及通道转换,再ADC转换成数字信号,然后通过编码、红外对射传输;在定子端,红外接收管接收到脉冲信号,将其再解码为真实数字信号,并发送给工控机用于分析、处理。

    但红外对射式连接经过现场应用,也有一些弊端:

    (1)发射器与接收器之间的红外光束要对准,而对于轧辊而言,经常会处于振动状态,会影响接收器的数据稳定性。

    (2)轧机现场通常与控制室相距很远,一般都有几十m甚至上百m.信号从板形仪到进入工控采集板必须使用很长的电缆,而此电缆在老化或者屏蔽效果不佳后,信号会大受影响,而现场又不方便监测板形仪的输出信号,致使维修麻烦。

    (3)轧辊需要使用大量润滑油,而此油一旦漏进板形仪,将会对红外对射通道形成油污阻塞,进而影响数据的传输。针对红外对射式连接的弊端,开发了一种创新的高速无线收发式板形仪滑环。

    3 创新的高速无线收发式板形仪滑环