雙邊剪機(jī)架開口度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張宏亮

重慶鋼鐵股份有限公司中厚板廠 重慶 401220

雙邊剪機(jī)架開口度的定位精度決定了剪切后鋼板寬度方向的誤差。在生產(chǎn)中操作工通過安裝于固移兩側(cè)機(jī)架之間的可伸縮標(biāo)尺調(diào)整開口度實(shí)現(xiàn)定寬控制。因標(biāo)尺易變形、精度低及操作經(jīng)驗(yàn)等因素致剪切后的鋼板出現(xiàn)非計(jì)劃品，為此寬度余量放至+20mm。通過多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)機(jī)架開口度測(cè)量的精準(zhǔn)度是鋼板正公差減少的重要制約因素，為此設(shè)計(jì)了以高精度激光測(cè)距儀為核心的機(jī)架開口度測(cè)量系統(tǒng)。

1 設(shè)計(jì)原理

機(jī)架開口度安裝示意如圖1，激光測(cè)距儀（9）安裝在雙邊剪移動(dòng)側(cè)，距離移動(dòng)側(cè)機(jī)架一定距離的獨(dú)立支架上。測(cè)量數(shù)據(jù)由PLC（11）處理后，根據(jù)來料鋼板的剪切寬度要求，控制機(jī)架向打開或者縮小的方向運(yùn)行。激光測(cè)距儀與固定側(cè)機(jī)架之間的距離減去激光測(cè)距儀與移動(dòng)側(cè)機(jī)架上感應(yīng)板之間的距離即可得出機(jī)架開口的的值。

圖1 激光測(cè)距儀安裝示意圖

2 數(shù)據(jù)通訊的實(shí)現(xiàn)

測(cè)距儀采用RS485通訊協(xié)議，將ASCII編碼化后的實(shí)時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)幀的形式發(fā)送給可編程控制器，轉(zhuǎn)化為十進(jìn)制數(shù)據(jù)后輸出。表1列出了ASCII的二進(jìn)制，十六進(jìn)制及相應(yīng)字符。

圖2 RS485通訊配置圖

如圖2雙擊硬件組態(tài)、雙擊藍(lán)色Protocol,可設(shè)置通訊速率為9600bps,數(shù)據(jù)幀的格式設(shè)置為8個(gè)數(shù)據(jù)位1個(gè)停止位，延時(shí)時(shí)間為20ms，通訊方式設(shè)置為RS485半雙工通訊方式。

調(diào)用FB2庫函數(shù)所示：

表1 字符0-9的ASCII表

圖3 RS485通訊接收塊

始地址與CP板卡的硬件地址相對(duì)應(yīng)設(shè)置為576，接收數(shù)據(jù)存放于編號(hào)為21的數(shù)據(jù)塊中，背景數(shù)據(jù)存放于編號(hào)為40的數(shù)據(jù)塊中，為了定時(shí)清除緩沖區(qū)數(shù)據(jù)，設(shè)置一個(gè)20S：40S的PWM波形信號(hào)。臨時(shí)數(shù)據(jù)塊的編號(hào)為22，23和24。數(shù)據(jù)處理的過程如下：

（1）將 DB21.DBB0-DB21.DBB5存放 至 DB22.DBB1，DB22.DBB3，DB22.DBB5，DB22.DBB7，DB22.DBB9，DB22.DBB11。（2） 讀DB22.DBW1、DB22.DBW3、DB22.DBW5、DB22.DBW7、DB22.DBW9、DB22.DBW11。并將其一一轉(zhuǎn)換為整形數(shù)據(jù)減去30，所得結(jié)果以實(shí)形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在編號(hào)為23的數(shù)據(jù)塊中。（3）讀DB23.DBD0、DB23.DBD4、DB23.DBD8、DB23.DBD12、DB23.DBD16、DB23.DBD20。（4）所得結(jié)果分別乘以 10000、1000、100、10、1、0.1。（5）所得值相加即為十進(jìn)制表現(xiàn)形式的測(cè)量數(shù)據(jù)。

圖4 激光測(cè)距儀數(shù)據(jù)處理過程示意圖

3 激光測(cè)距儀的校準(zhǔn)原理

校準(zhǔn)方法如圖5，第一步激光測(cè)距儀瞄準(zhǔn)感應(yīng)板、第二步使用校準(zhǔn)尺測(cè)量兩次移動(dòng)側(cè)機(jī)架下刀臺(tái)至固定側(cè)機(jī)架下刀臺(tái)的距離，測(cè)量值通過WINCC畫面輸入?？删幊炭刂破鞔鎯?chǔ)第一次校準(zhǔn)值X1及當(dāng)時(shí)刻測(cè)量值h1，存儲(chǔ)第二次校準(zhǔn)值X2當(dāng)時(shí)刻測(cè)量值h2，計(jì)算（X1-X2）/（h2-h1）=cosa得實(shí)際激光偏離離線激光的余弦值，用固定側(cè)下刀臺(tái)至激光測(cè)距儀的距離值X減去實(shí)際測(cè)量值與余弦值之積就得到了開口度值Xn。

圖5 激光測(cè)距儀校準(zhǔn)

由表2中的測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比值可看出測(cè)量系統(tǒng)的誤差在0—+2mm。

表2 測(cè)量數(shù)據(jù)

4 結(jié)語

本文介紹了基于高精度激光測(cè)距儀的雙邊剪機(jī)架開口度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理及實(shí)現(xiàn)方法，激光測(cè)距儀與PLC的數(shù)據(jù)通訊及其校準(zhǔn)方法。由測(cè)量對(duì)比值可看出該項(xiàng)目實(shí)施后機(jī)架開口度的在線測(cè)量精度達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)值。