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錢延杰
1 引言
大多數中厚板廠鋼板檢測一直采用表面質量檢測，鋼板內部的質量無法得到完全保證。隨著用戶對產品質量要求的不斷提高，人們迫切需要一種更先進更完整的檢測方式。SONOTRO660鋼板檢測系統是一種運用超聲波技術的非損傷性檢測系統。該系統安裝在鋼板收集區，鋼板經過軋制、矯直、冷卻及剪切后進入超聲波檢測系統，完成出廠前的最后質量檢測。鋼板的在線掃描速度可達2.0米/秒，探傷能力為6~60mm，并能覆蓋整塊鋼板，滿足了中厚板檢測的要求。
2 系統的組成
(1) 該系統可分為兩個部分，即超聲波控制系統和電氣及液壓傳動控制系統。超聲波控制系統用于超聲波的發送接收及檢測結果的處理，電氣及液壓傳動控制系統則用于傳動輥道、液壓站、水系統等的控制。鋼板檢測過程如圖1所示。
圖1 超聲波鋼板檢測過程
鋼板進入測試區域通過光電管#101后，輥道傳動系統減速并激活編碼器，當鋼板將所有探頭覆蓋后，鋼板加速至2.0米/秒，完全掃描后減速，直至通過光電管#104，完成第一道次檢測。若鋼板寬度大于探頭組列，系統啟動第二道次檢測，變頻器反向運轉，探頭機座由擺式氣缸加載，直到所有探頭都暴露出來，鋼板加速進行第二道次檢測。第三道次與第一道次相同，本道次標記系統在檢測出的缺陷位置涂漆標記，至此鋼板檢測結束，檢測結果同時存入計算機系統。
(2) 計算機控制系統的構成。系統有5臺計算機，即一臺主數據顯示計算機，2臺超聲波控制計算機（UMS），一臺打印服務器計算機和一臺運行控制計算機。計算機網絡圖如圖2所示。
圖2 超聲波系統計算機網絡圖
主數據收集站負責收集超聲波檢測信號及數據，并進行處理。該站運行在QNX4.25操作系統及HOTON MicroGUI視窗系統下，測試結果、鋼板上的標記打印及生產管理數據的處理均由其完成，它是整個系統的控制中心。行進控制站與主數據收集站裝有同樣的操作系統，用于控制被檢測鋼板通過系統的進程，同時為主數據計算機收集測試信號。該站還負責與傳動及液壓控制系統的通訊及控制。縱向探頭UMS#1及橫向探頭UMS#2均為完全計算機化的超聲波監測系統，用于檢測鋼板表面及內部缺陷。UMS由以下模塊組成：① 系統模塊。系統模塊之間主要以并聯方式連接，相互之間可以實現高速數據通訊，完成系統的控制；② 遠程板。遠程板包括超聲波發送器和接收器，它們與超聲波探頭相連接，是超聲波發出和接收的控制部分；③ 控制設置系統。該系統可以選擇超聲波通道，設定基準點，設定掃描時間、頻率過濾、帶寬及增益、控制方式等；④報警顯示裝置，通過指示燈、蜂鳴器、標示牌等發出報警信號，并通過通訊傳至主數據收集站進行控制處理。打印伺服站用于檢測結果的處理。該站的操作系統為Windows 2000 Pro，它從主數據收集站接收信息，將所有數據存儲在本地硬盤上，顯示或打印檢測結果，鋼板不同部位的檢測結果均以不同的顏色表示，從而使結果一目了然。
(3) 超聲波傳動系統采用SIEMENS S7-300 PLC和6SE70系列矢量控制變頻器，整個系統實現了自動運行控制。系統的硬件配置如圖3所示。
圖3 超聲波傳動輥道及液壓控制系統
該系統由3個PLC站及5臺變頻器組成，主站選用S7-300 315-2 DP CPU，采用PROFIBUS網絡控制方式。3#站ET200為傳動控制系統，用于實現輥道的自動化控制，滿足超聲波檢測的要求。變頻器采用帶PROFIBUS總線的CBP通訊板實現網絡連接，PLC與變頻器通過報文的形式傳送數據。在每個報文中傳輸的有效數據分為兩組，即PKW和PZD。PKW數據傳輸用于讀寫參數值及參數特性的數據，PZD用于傳送控制變頻器所需的信息，此信息包括控制數據和設定點。PKW和PZD數據的長度由S7-300決定，通訊數據的傳輸速率以及變頻器的PROFIBUS地址設定通過S7-300完成。
4#站ET200為液壓控制系統，負責完成液壓傳動系統的控制。該系統主要完成了以下控制：① 液壓泵的自動起動停止；② 液壓站的壓力檢測及控制；③ 各種液壓閥組的動作；④ 液壓站油溫檢測控制；⑤ 工作狀態及故障檢測報警等。
3 運行效果
該系統投入運行后取得了較好的效果：
(1) 系統運行穩定可靠，檢測數據準確，檢測速度滿足了在線生產的要求，檢測結果打印直觀，數據庫內容豐富。
(2) 變頻傳動系統響應速度快，定位準確可靠。
(3) 液壓系統運行穩定，動作準確可靠。
(4) 超聲波系統的檢測結果經過處理后，通過網絡通訊反饋給軋機生產線，可以及時調整軋制參數，從而保證了產品的質量，提高了經濟效益。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號