不锈钢焊管自动测温系统的开发

应用串口通讯技术,采用自行设计的数据采集模块、RS-485网络与微机连接的硬件设计,以及先进的Delphi语言和面向对象的软件开发技术,实现了与现场测量仪表的通讯,对不锈钢焊管焊缝温度的采集监测;开发出不锈钢焊管自动测温系统。介绍了该系统的硬件结构、软件设计与数据采集、系统功能等。

焊接时的焊缝温度,是决定不锈钢焊管质量的一个主要技术参数。生产时将每根不锈钢焊管所对应的焊缝温度记录下来,对不锈钢焊管的质量管理将有重要的意义。如果不锈钢焊管的焊接处与切割点是在同一位置,即可在不锈钢焊管切断的同时将所采集到的温度记录赋给该管。但是在实际生产过程中,焊接后的不锈钢焊管往往还需要退火冷却后才能切割,并且切割速度、切割的不锈钢焊管长度等有诸多不确定因素,所以在焊接时所获得的温度记录并不能简单直接地对应到切割的不锈钢焊管上,为此开发出不锈钢焊管自动测温系统。

1开发设想

该系统通过采集模块对现场生产过程中的不锈钢焊管焊接温度以及位移数据进行实时采集,然后通过RS-485网络传送给计算机,由计算机进行精确的数值显示和绘制实时曲线图,并同时存入数据库。程序后台进行不锈钢焊管与温度数据的对应处理,最终实现每根不锈钢焊管都有对应的焊接温度曲线可供查询。

2系统硬件结构

不锈钢焊管自动测温系统是由高频温度传感器、测温记录仪、光电编码器、脉冲计数器、转换电路和计算机系统等组成,其系统结构如图1所示。

2.1测温记录仪

该记录仪可以对测温传感器输出的微小的电压信号进行放大和阻抗变换,并且还可以实现一定的差值补偿,最后将高频测温传感器输出的信号转换为数字信号显示输出,并与工业标准RS-485网络相连。在无中继放大器的情况下,RS-485网络的最大传输距离可达1.2 km,并通过RS-232转换电路接入计算机系统。故可将监测用的计算机放在离高频测量仪表较远的位置。

2.2脉冲计数器

该计数器可对编码器输出的脉冲信号进行鉴相和计数,可在量程范围内实时显示所计脉冲个数并提供RS-232接口直接接入计算机系统。

2.3转换电路

转换电路采用RS-485与RS-232的转换模块ADAM4520,也可以采用其他转换卡,一般要求带DC(5 000 V)光电隔离功能,以便能对计算机加以保护。

2.4计算机硬件系统

计算机系统可采用一般台式PC机。若现场有较强干扰,也可以采用工控机作为数据采集处理系统的核心设备。通过自行开发的软件,计算机接收从RS-485网络传输到串口的数据,并进行各种处理。

3软件设计与数据采集

不锈钢焊管自动测温系统的软件开发采用Delphi编程语言,该语言功能强大,具有面向对象和可视化等特点。开发工具的先进性和一致性,使开发出来的软件不仅功能强大,界面友好,可重用性好,而且自成体系,没有通常的由多种语言开发所造成的软件接口多和数据交换慢等缺点。

本系统所采用的记录仪和计数器内置1套指令集,计算机通过串口向模块发送这些指令则能完成对模块的控制,串口通讯由Mscomm控件来实现。Mscomm控件是Microsoft公司提供的简化Win-dows下串行通信编程的ActiveX控件,它为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法。Delphi编程语言在程序中通过设置Mscomm控件的一些属性,如InBufSize,OutBufSize,commPort,Settings⋯便可完成对设备操作,然后通过控件所提供的一些方法,如PortOpen,In-put,Output⋯及其事件OnComm,便可实现串口通讯功能。下面仅介绍在本系统中实现串口通讯的源程序。

4系统功能简介

4.1高频温度、位移记录

通过高频测温仪表AX100实时记录不锈钢焊管的焊接温度,同时,将编码器采集到的脉冲信号转换成位移数据存入数据库,位移数据始终以递增的形式存入。可以同时实时显示焊接温度和位移曲线图。

4.2不锈钢焊管长度测量

焊接过程中,系统检测到PLC有切割信号即触发长度测量过程,两次切割信号对应的位移差即为所切不锈钢焊管的测量长度。系统自动将该长度值与所对应的管号一并存入数据库。

4.3不锈钢焊管温度记录查询

根据所输入的不锈钢焊管管号查询该支钢管焊接时的温度记录,并且可以打印出温度曲线图表。

4.4程序结构

不锈钢焊管自动测温系统的程序结构见图2。

4.5系统测量精度

不锈钢焊管自动测温系统是在该厂原有测温设备的基础上开发而成的。原有测温设备为高速型记录仪,在125 ms测量周期内能完成全部通道的测量和监视工作。出于对系统稳定性以及数据量的考虑,新测温系统程序设计的采样周期为500 ms,而且选用的是较便宜的低分解度编码器(分解度为300),测量精度可精确到1℃;测长精度可以达到1 mm,超过了生产现场所要求的5 mm的测量精度,并且成本较低。

5结语

由于采用了计算机技术和智能数据采集模块,微机数据采集监测系统不仅摈弃了传统的复杂的单片机、PLC等和上位机连接设计,而且系统的功能强大,性能好,可实现远距离数据监测,具有较好的通用性和扩展性。该系统已在攀钢集团北海钢管公司生产现场得到应用,其准确性和稳定性均能满足现场生产要求。