X射線測厚儀測量系統(tǒng)的改進(jìn)

周鵬

摘 要

冷軋1250五連軋機(jī)X射線測厚儀測量系統(tǒng)自投用來故障較多，分析認(rèn)為影響測量系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因是有電磁干擾、系統(tǒng)設(shè)備故障和無線電干擾，并介紹了在提高系統(tǒng)的抗干擾能力、改造設(shè)備和屏蔽無線電干擾等方面的改進(jìn)與優(yōu)化措施及其效果。

【關(guān)鍵詞】測厚儀 電磁干擾 安全端子模塊

1 前言

厚度是冷軋產(chǎn)品最重要的指標(biāo)之一，X射線測厚儀作為厚度測量的設(shè)備，是冷軋的關(guān)鍵設(shè)備之一。冷軋1250五連軋機(jī)的測厚儀測量系統(tǒng)自投用的一年時(shí)間內(nèi)，系統(tǒng)就經(jīng)常發(fā)生各種各樣的故障，故障時(shí)間多達(dá)790分鐘，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。為了解決測量系統(tǒng)故障較多等問題，本文組織分析，結(jié)合實(shí)踐操作經(jīng)驗(yàn)，提出了相應(yīng)的解決辦法。

2 分析與改進(jìn)

2.1 測厚儀測量系統(tǒng)介紹

系統(tǒng)由四臺IMS公司的測厚儀、四個(gè)現(xiàn)場操作站、四臺冷卻水箱和主控柜組成，主控柜里面有一臺M-SERVER工控機(jī)、一臺M-CLIENT工控機(jī)、EtherCat端子模塊和安全端子模塊。系統(tǒng)有兩個(gè)通訊網(wǎng)絡(luò)：以太網(wǎng)和EtherCat現(xiàn)場總線。以太網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)連接四臺測厚儀厚度信號的傳輸和現(xiàn)場操作，EtherCat現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)設(shè)備的動作和邏輯運(yùn)算。

2.2 問題分析

通過對一年來發(fā)生的故障進(jìn)行分析，可得到導(dǎo)致故障的原因：無線電干擾、電磁干擾、系統(tǒng)設(shè)備故障，具體分析如下。

2.2.1 電磁干擾

電磁干擾（EMI），主要有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。傳導(dǎo)干擾主要是電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過導(dǎo)電介質(zhì)或公共電源線互相產(chǎn)生干擾；輻射干擾是指電氣設(shè)備產(chǎn)生的干擾信號通過空間耦合把干擾信號傳給另一個(gè)電子設(shè)備。四臺測厚儀周邊都有大效率的電機(jī)，這幾臺電機(jī)是主要的干擾源。安全端子模塊最容易受到電磁干擾，安全端子模塊有線路檢測功能，能夠?qū)Χ搪坊蛘邤嗑€等外部故障進(jìn)行診斷，因?yàn)橛羞@些的診斷功能，所以安全端子模塊對線路的運(yùn)行要求高，也容易受干擾報(bào)故障。

2.2.2 系統(tǒng)設(shè)備故障

系統(tǒng)容易發(fā)生故障的設(shè)備有： EtherCat端子模塊、水冷卻器和C型架行走電機(jī)等。其故障現(xiàn)象：在現(xiàn)場的EtherCat端子模塊散熱效果差導(dǎo)致?lián)p壞；測厚儀冷卻水流量低和X射線管溫度高報(bào)警，原因是水冷卻器與測厚儀的水管過長，而且受地面環(huán)境所限轉(zhuǎn)彎角過多，導(dǎo)致流量和冷卻效果差；四臺測厚儀隨機(jī)出現(xiàn)不能從軋線上退出來標(biāo)定，原因是C型架行走電機(jī)的抱閘抱死不能打開。

2.2.3 無線電干擾

測厚儀在正常生產(chǎn)中，有好幾次莫名其妙的故障：安全端子模塊報(bào)故障，但檢查模塊和線路都是正常的，重啟系統(tǒng)就正常。后來在一次偶然的機(jī)會發(fā)現(xiàn)，在測厚儀主控柜柜門打開時(shí)，值班人員在旁使用對講機(jī)，測厚儀就會受到干擾，由此可知無線電也會對系統(tǒng)進(jìn)行干擾。對講機(jī)的功率為3W，在工作經(jīng)常會使用，但也未發(fā)生過類似的事故，這也說明測量系統(tǒng)抗無線電干擾能力弱。

2.3 改進(jìn)措施

經(jīng)過上述問題分析，造成X射線測厚儀系統(tǒng)故障的主要原因有電磁干擾、系統(tǒng)自身故障和無線電干擾。因此，為了減少系統(tǒng)故障的發(fā)生率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，必須從抗干擾、改造設(shè)備和屏蔽無線電干擾等方面進(jìn)行改進(jìn)。

2.3.1 提高系統(tǒng)的抗干擾能力

介紹改進(jìn)措施前，先要理解電磁兼容性這個(gè)名詞，國標(biāo)GB/T 4365-2003對它的定義：“設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作并不對其環(huán)境中的任何事物構(gòu)成不能承受的電磁騷擾的能力”。因此可知，電磁兼容性要求設(shè)備或系統(tǒng)能達(dá)到下面標(biāo)準(zhǔn)：

（1）設(shè)備或系統(tǒng)在正常工作中對所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁騷擾不能超過一定的限值；

（2）設(shè)備或系統(tǒng)對所在環(huán)境中存在的電磁騷擾具有一定程度的抗擾度，也就是電磁敏感性。

也就是說，要解決電磁干擾，有兩種辦法：

（1）把干擾源去掉；

（2）提高測厚儀系統(tǒng)的抗干擾能力。

在本例中，干擾源電機(jī)是客觀存在的，不可去掉的，只能從提高系統(tǒng)的抗干擾能力入手。

主要措施如下：

（1）傳統(tǒng)的電纜的橋架是敷設(shè)在地面，我們把測厚儀槽式橋架改為懸空架設(shè)，這樣可在空間上與干擾源保持一段距離從而抗干擾能力增強(qiáng)。

（2）重新敷設(shè)信號接地、屏蔽接地和安全接地。把四臺測厚儀、四個(gè)現(xiàn)場操作站和主控柜中信號接地連接起來，使測量系統(tǒng)的地電位保持一致，這樣對外磁場的空間干擾進(jìn)行削減；并保證安全接地與信號接完全分離。

（3）測量系統(tǒng)的端子模塊與一級自動化系統(tǒng)的快停電纜連接斷開，只使用DP通訊電纜與一級自動化系統(tǒng)通訊，進(jìn)一步切斷外部的直接干擾。

2.3.2 改造設(shè)備

針對設(shè)備出現(xiàn)的故障，通過改造設(shè)備等措施，很好地解決了問題。具體措施如下：

（1）在個(gè)別EtherCat端子模塊旁加上小風(fēng)扇，助其散熱。

（2）根據(jù)測厚儀C型架行走電機(jī)的減速比，把電機(jī)抱閘去掉，測厚儀也能精準(zhǔn)停止，這樣就杜絕移動故障。

（3）冷卻水箱重新布置，水管架空敷設(shè)，避免轉(zhuǎn)彎角多和布管過長，保證X射線管的溫度穩(wěn)定。

2.3.3 屏蔽無線電

無線電波是由變化的電場和變化的磁場組成，變化的磁場產(chǎn)生電場，變化的電場產(chǎn)生磁場，磁場與電場缺一不可，否則就無法傳播。當(dāng)空中電場在金屬網(wǎng)的周圍形成后，由于導(dǎo)電金屬的短路作用，破壞了電場的形成。基于以上所述，無線電波到達(dá)金屬網(wǎng)區(qū)域后，電場消失，無法繼續(xù)產(chǎn)生磁場，從而截?cái)嗔藷o線電波的繼續(xù)傳播. 測量系統(tǒng)的主控柜其實(shí)就是一個(gè)很好的金屬屏蔽體，但是在柜門關(guān)閉的前提下。所以只要車間管理上規(guī)定：在生產(chǎn)時(shí)，禁止在測厚儀主控柜旁使用對講機(jī)和確保柜門是關(guān)閉，并在主控柜上標(biāo)識禁用對講機(jī)。

3 結(jié)語

針對X射線測厚儀測量系統(tǒng)存在的問題，經(jīng)過綜合實(shí)施以上措施后，效果非常明顯，系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到極大提高，經(jīng)統(tǒng)計(jì)測厚儀的故障時(shí)間下降約95%，基本實(shí)現(xiàn)了設(shè)備穩(wěn)定高效運(yùn)行，為冷軋產(chǎn)品的厚度控制提供了設(shè)備保證。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T 4365-2003，電工術(shù)語-電磁兼容（S）.