测长控制（共6篇）
测长控制 篇1
1 研究背景
Y301L型棉条条粗测长仪 (见图1) 的测长圆筒在截取5m片段长的棉条时, 其实是不准确的, 棉条在已经确定了5m的时候断开, 但是为了不增加短纤维率, 它会把接近5m之处的纤维拉开来, 有些5m外的纤维留下来了, 有些5m内的纤维被拉到外面了, 这样就产生了质量误差。同时, 这种操作增加了棉条中间断开的次数, 浪费了人力和物力。
2 设计思路
为了解决棉条条粗测长的上述问题并能够连续在线测试, 尝试直接换成两个夹持支点测长, 夹持支点中间棉条的长度为1000mm, 两个夹持支点固定住棉条后, 让其中一个活动夹持支点向前移动一段距离, 使棉条刚好可以被棉条上面的电子秤挂起, 这时电子称就可以准确地测出这段棉条在这种两端固定条件下棉条的质量, 并显示数值。
这种设计, 不仅可以使测试速度加快, 可连续进行测试操作, 还减少了棉条的断头。测试方便快捷, 只需要单手提携, 另一手移动活动端, 两个支架之间的棉条长度为精确1000mm。
3 设计图
如图2所示, 就是条粗测长仪的改良版, 这个仪器只用了几个简单的支架, 架子上装上了高精度电子天平, 天平上自带一个小钩子以便称量棉条质量。仪器左边的支架可以自由来回移动, 并且最远端的确定点离右边支架为1000mm, 右移的距离最大为600mm, 也就是右移确定点离右边支架为400mm, 右边的支架是固定不变的, 两边的支架上装有夹持棉条的夹持器。
图3中所示的情形是左边的支架向右移动了, 图中的曲线是棉条在被测量过程中的屈曲状态。可以看出:测试数值并不是1000mm长度的棉条的真实质量, 但是可以是测试控制棉条质量的显示数值。
4 使用方法
将新型条粗控制仪的两支架的活动支架移动到远端, 两支架的距离为1000mm, 然后先将棉条夹在右边的夹持器上, 再将棉条夹持到左端支架的夹持头, 使仪器两夹持头间的棉条长度为1000mm, 将新型条粗控制仪的左端支架右移到右确定点, 使两端间隔距离为400mm, 并让棉条自由下垂, 将自由下垂的棉条通过精密电子秤的挂钩。电子秤稳定后, 读出显示器的数值即为棉条的重量。
新型条粗控制仪, 仪器轻便, 不仅能减少棉条的断头次数, 也能减少占地面积, 是具有实际使用潜力的新型棉条条粗控制仪器。
5 结语
试制的新型条粗控制仪, 是棉条, 粗纱, 快速便捷测长控制质量的仪器设计与尝试, 主要由长度控制和测试显示两部分组成, 能够快速测试仪器控制的那一部分棉条或粗纱的显示数值, 从而控制棉条或粗纱在生产过程中的粗细状态。
参考文献
[1]常涛.纺纱产品质量控制[M].北京:中国纺织出版社, 2012.
[2]杨乐芳, 张洪亭, 李建萍.纺织材料与检测[M].上海:东华大学出版社, 2014.
测长控制 篇2
钢管是一种用途广泛的工业金属材料,也是国民经济发展的一个重要支柱。钢管加工过程中,需要使用喷码机将管体参数喷印到管体表面,用来标明其长度、重量、流水号、生产日期等信息[1]。钢管称重测长喷码系统是为了适应石油工业用钢管及工程钢管的标识规范及产品出口的API标准而专门开发的一种可自动称重、测长、喷码、涂色环的非标设备。本文根据国内外钢管生产线上的精整区测长(MEA-SURE)、称重(WEIGHT)、喷标(STENCIL)系统的研究开发现状,对钢管测长、称重、喷码、涂色系统进行了开发研制,并取得了成功。
1 系统功能简介
本系统实现了对钢管测量系统四个工位的控制。其控制系统分为自动控制和手动控制,操作人员根据生产需要可在控制柜或操作台上的旋钮进行选择。自动控制时,程序控制各设备按照设计工艺自动完成生产过程。手动控制时,操作人员通过各个设备的操作按钮进行操作,完成各个工位过程。手动操作在自动操作系统进行升级、调试或者系统出现故障时确保了正常生产。系统设有上位监控功能,满足操作人员对整个生产过程进行实时监控。系统还设有报警、打印、报表等画面,操作人员可以通过相关画面对系统进行参数设置。
2 系统生产流程
按“自动启动”,程序开始运行。系统接收到辊道上有管检测开关发出的有管信号,辊道电机启动,钢管前进。当系统收到钢管到位信号时,辊道电机停止,钢管到位。步进梁升起,托起钢管水平前进至称重工位落下,步进梁回到零位等待。称重工位检测到有管开始称重并保存数据,同时辊道电机启动运送钢管至检测工位。称重结束后步进梁升起,托钢管至测长工位,同时主辊道检测位钢管被托至称重工位。测长工位和称重工位检测到有管开始测长和称重,推管器推动钢管移动,轴上旋转编码器计数,当测长架上射光电开关被遮,推管器停止前进并回零位,同时上传数据并计算长度。测长结束后步进梁升起,托钢管至喷码涂色环工位,同时称重测长工位都有管待测,当喷码涂色工位检测到有管时,开始动作。转管机构使钢管转动,涂色机构开始涂色环,涂色完毕钢管停止转动,喷码小车行走,至要求位置开始喷码,喷码结束后,小车退回至起始位,步进梁升起,托起钢管水平前进至称落料架放下钢管,整个工序完成。后续工位送管、称重、测长、喷码涂色依次循环进行。
3 控制系统
3.1 控制系统组成
硬件组成:伺服电机、西门子S7_200PLC、工控机、施耐德断路器、接触器、热继电器、中间继电器、按钮、指示灯、开关电源、压力变送器。
软件组态:PLC编程软件Step7 Microwin,版本V4.0 SP4;上位机组态软件为组态王,版本6.53。
3.2 控制系统工作原理
根据生产工艺过程:当系统打到自动运行时,PLC控制的各个工位按照设计工艺流程自动完成对钢管的加工过程[2]。
3.2.1 称重工位
称重工位主要由称重梁、承重支架、称重传感器、重量控制器等组成。
称重传感器采用6组额定容量的剪切梁式动载称重模块,组成支点与称重模块下部与基础框架板连接,上部与称重梁连接,有效避免称量段差,提高整体精度。
钢管到达称重工位,接近开关检测到钢管到位信号,开始称重,并通过重量控制器将称重数据经RS232串口通讯传至管理软件,显示钢管重量并自动存储。PLC反馈称重结束信号,进行下一工序。
3.2.2 测长工位
钢管测长工位主要由测长阻尼辊道、光电测长架、推管气缸、推管支架及检测开关组成。
钢管到达测长工位,接近开关检测到钢管到位信号,推管装置启动推管气缸纵向推动钢管运行,系统开始检测光电信号变化,当光电传感器检测到钢管纵向运动后第一个光电信号变化时,记录检测长度,系统通过测长公式计算钢管长度[3]。界面显示并存储,气缸回位检测开关检测气缸回到零位,反馈测长结束信号,运行下一道工序。
推管装置推板零位至光电测长架第一对光电传感器距离为L1,推板推钢管停止位置至推管装置推板零位距离为L0,每对光电开关间固定距离为L2,系统检测到第一个光电信号变化时被钢管挡住的光电传感器对数为N,则钢管长度的计算公式为:L=L1+(N-1)L2-L0
3.2.3 喷码工位
钢管喷码工位主要由龙门架梁、齿条导轨、喷码小车、步进电机、喷码头、喷码头上下行走机构、喷码机控制柜、气动系统及位置检测开关组成。
钢管到达喷码工位,接近开关检测到钢管到位信号,喷码小车行走,同时喷码头下行气缸带动喷码头下行至设定位置,小车行至喷印位置,喷码头按照设定格式开始喷印标码,喷码完成喷码头上升至零位,并自动清洗喷码头,小车返回原位,喷码完成。同时传送喷码结束反馈信号,进行下一道工序。
3.2.4 喷色环工序
喷色环工序是在喷码工位上完成,主要有旋转管辊道、专用涂色环架等组成。
当喷码工序结束,旋转管机构旋转钢管,色环滚轮贴近钢管,开始涂色,设定时间结束,停止转动,步进梁升起,托成品管至打包工位打包入库。
注:下一个工序的开始确保前一工艺工序已经完成。这样才能使整个控制过程安全、快速、畅通运行。各工序完成时间间隔约为1min。
3.3 控制系统运行方式
系统运行方式分为自动和手动。
手动控制时有以下两种方法来实现:(1)控制台上的旋钮旋至手动位置,控制柜上的旋钮旋至停止位置。(2)控制台上的旋钮旋至停止位置,控制柜上的旋钮旋至手动位置。可在控制柜上手动完成各个工位的操作[4]。
自动控制也有两种操作方法:(1)控制台上的旋钮旋至自动位置,控制柜上的旋钮旋至停止位置。(2)控制台上的按钮和控制柜上的旋钮同时旋至自动位置。
满足以上自动控制要求的同时,按下自动控制按钮,系统会自动运行,当系统出现故障或按下急停,自动过程终止。
4 系统人机界面设计
本系统操作屏采用了西门子MP2776_10’触摸屏,组态软件为组态王6.53版[5,6]。本系统上位机共有5副画面,分别是:登陆画面、流程画面、报表画面、报警画面、打印画面,操作人员可以通过对画面底部的按钮进行自动控制。
4.1 人机界面设计框图
4.2 系统流程画面
该流程图显示钢管经过各个工序的流程画面,运行时可以看见电机闪动,钢管向右移动,横梁上升,钢管前移。
5 结语
通过实际运行,该系统满足设计要求,能准确测量出管体的长度与重量,能够准确地将数据发送到主控台的电脑上,外围设备接收数据后能够正常工作。实践证明,这种方式组成的系统性能稳定,结构简单,应用方便,能够满足控制需求。
参考文献
[1]冯新文,杨林,等.基于PLC的测长称重机[J].机电工程,2008,(2):25.
[2]仲太生,季雪冬,胡鹏.基于PLC的多工位压力机送料控制技术[J].锻压装备与制造技术,2010,(6):55-56.
[3]蒙韩军.测长、称重测量控制系统的设计与应用[J].自动化与仪器仪表,2009,(4):57-59.
[4]张凯,李春明.基于PLC的管材称重、测长、喷标系统的设计[J].机床与液压,2011,(2):57-58.
[5]李志农,李宁宁,等.钢管测长称重喷标系统的设计与开发[J].制造业自动化,2011,(10):44.
光栅测长系统的研究 篇3
如图1 (a) 所示, 把主光栅与指示光栅相对叠合在一起, 并使两者栅线之间保持很小的夹角β, 于是在近乎垂直栅线的方向上出现了明暗相间的条纹。在a-a线上两光栅的透光线条彼此重合, 光线从缝隙中通过形成亮带;在b-b线上, 两光栅的透光线条彼此错开, 挡住光线形暗带。这种明暗条纹称为莫尔条纹。
莫尔条纹具有以下主要特性:
(1) 移动方向。若指示光栅不动, 主光栅向右移动, 则莫尔条纹将向下移动;若主光栅左移, 则莫尔条纹向上移。当指示光栅相对主光栅栅线形成一个顺时针方向夹角β时, 莫尔条纹移动方向正好与上述方向相反。
(2) 移动距离。主光栅沿栅线垂直方向 (即x轴方向) 移动一个光栅栅距W时, 莫尔条纹正好移动一个条纹间距B。通过测量莫尔条纹移过的距离, 就可以测出主光栅的微位移, 而且可通过调节β来调节条纹间距, 这给实际应用带来了方便。
2 光电转换电压与光栅位移的关系
假设主光栅位移x=0时, 坐标原点y=0, 处正处于亮带的中心线上, 即光强最大。因莫尔条纹间距为B, 故在y=±nB (n为整数) 处也均为光强最大处。当光栅移动一个栅距W时, 莫尔条纹移动一个B距离, 而y=0处也经历一个“亮一暗一亮”的光强变化周期。因此, 若在y=0处放置一个光电元件, 则该光电元件的输出信号会随光栅位移呈周期性变化, 如图2所示。从理论上讲, 光强与透光面积成正比, 光强与光栅位置的关系曲线应是一个三角波。实际情况下, 因为光栅的衍射作用和两块光栅之间间隙的影响, 它的波形近似于正弦波。而且由于间隙漏光发散, 最暗时也达不到全黑状态, 即光电元件输出达不到零值。光电元件的输出电压u0与所在处光强成正比。
3 辨向原理
为了判别主光栅是左移还是右移, 就需要两个彼此相位差的莫尔条纹信号, 为此在条纹移动方向 (y方向) 上安放两个间距为 (n为整数) 光电元件, 这样两个光电元件的输出信号u1和u2的相位差正好等于。在将这两个相位差90°的正弦信号送到辨相电路, 就可测量出光栅的移动方向和移动的栅距数。
4 细分技术
光栅每移动一个光栅栅距w, 莫尔条纹信号u1和u2就相应地变化一个周期, 图3中的或门就产生一个计数脉冲, 可逆计数器就加1或减1, 可逆计数器的计数结果就是主光栅移动的栅距数。显然分辨率是一个光栅栅距。为了提高分辨率我们采用直接细分, 常用的细分数为4。四细分可用四个依次相距的光电元件, 这样可以获得依次相差90°相角的四个正弦交流信号。用鉴零器分别鉴取四个信号的零电平, 即在每个信号由负到正过零点时发出一个计数脉冲。这样, 在莫尔条纹的一个周期内将产生四个计数脉冲, 从而实现四细分。提高系统分辨率。
本系统完成莫尔条纹细分, 电路结构简单, 性价比高, 精确度高。
摘要：光栅是由等节距的刻线均匀排列的光电器件。按工作原理, 有物理光栅和计量光栅, 后者主要利用光栅的莫尔条纹现象, 广泛应用于位移的精密测量与控制中。计量光栅按对光的作用, 可分为透射光栅和反射光栅;按光栅的表面结构又可分为幅值 (黑白) 光栅和相位 (闪耀) 光栅;按用途可分为长光栅 (测量线位移) 和圆光栅 (测量角位移) 。本文主要讨论长度测量的黑白透射式计量光栅系统。
测长控制 篇4
1) 测量方法:依据JJF1189-2008《测长仪校准规范》
2) 环境条件:温度 (20±1) ℃
3) 测量标准:三等标准量块, 扩展不确定度U=0.15μm, 包含因子k=2.7
4) 测量对象:测长仪, 测量范围 (0~1000) mm, 最大允许误差:1.5μm
5) 测量过程
校准测长仪示值误差时, 移动测量轴, 使两球面测帽接触, 并将测帽调整至正确状态, 转动尾管的微动螺丝, 使毫米刻度尺的零线与读数装置的零位对准。然后将间隔10mm的量块, 依次地安装在工作台上。升降和移动工作台, 使量块处于测量轴上。移动测量轴, 使球面测帽与量块工作面接触。使工作台按其水平轴和垂直轴转动, 找到最小值时, 在仪器上读数, 取各读数与所用量块的实际长度之差, 即为各校准点相对零信的误差。
6) 评定结果的使用
符合上述条件下的测量结果, 一般可直接使用本不确定度的评定结果。
1数学模型
式中:△———各点的示值误差;
Li———各校准点上仪器的读数值;
L0———起始点上的仪器的读数长度;
LS———所用标准量块的实际长度。
2输入量的标准不确定度评定
2.1输入量Li标准不确定度u (Li) 的评定
输入量Li标准不确定度来源主要是测长仪的测量重复性, 可以通过连续测量得到测量列, 采用A类方法进行评定。
对一台测长仪, 选择10mm点, 连续测量10次, 得到测量列10.001、10.0000、10.0000、10.0001、10.0000、10.0000、10.0000、10.0000、10.0002、10.0002mm。
任意选取3台同类型测长仪, 每台分别选3处测量点, 各在重复性条件下连续测量10次, 共得到9组测量列, 每组测量列分别按上述计算得到单次实验标准差, 如表1所示。
合成样本标准差Sp为:
则可得到u (Li) =Sp=0.08μm
2.2输入量L0的标准不确定度u (L0) 的评定
按3.1方法, 可得到u (L0) =Sp=0.08μm
2.3输入量LS的标准不确定度u (Ls) 的评定
输入量LS的标准不确定度来源主要是标准量块的定值不确定度引起的标准不确定度分项u (Ls1) ;由于测长仪和标准量块的温度线膨胀系数不同, 当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度分项u (Ls2) ;由于测长仪与标准量块的温度线膨胀系数的不确定度, 当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度分项u (Ls3) ;以及由于测长仪与标准量块温度差引起的标准不确定度分项u (Ls4) , 以上可采用B类方法进行评定。
1) 标准量块的定值不确定度引起的标准不确定度u (Ls1) 的评定
标准量块的校准证书给出定值的扩展不确定度:U=0.15μm, 包含因子k=2.7, 标准不确定度u (Ls1) 为:
2) 测长仪和标准量块的温度线膨胀系数不同, 当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度u (Ls2) 的评定
校准时, 温度在 (20±1) ℃的范围内服从均匀分布, 该均匀分布的半宽α=1℃, 包含因子, 测长仪与标准量块温度线膨胀系数分别为 (10.2±0.5) ×10-6℃-1和 (11.5±1) ×10-6℃-1, 则△α=1.3×10-6℃-1, 标准不确定度u (Ls2) 为:
3) 由于测长仪与标准量块的温度线膨胀系数的不确定度, 当温度偏离标准温度20℃时引起的标准不确定度u (Ls3) 的评定
测长仪与标准量块的温度膨胀系数分别在 (10.2±0.5) ×10-6℃-1和 (11.5±1) ×10-6℃-1的范围内服从均匀分布, 则△α=1.3×10-6℃-1的范围内服从梯形分布, 该梯形分布的半宽α=1.5×10-6℃-1, 包含因子, 当温度偏离量△t=1℃时, 标准不确定度u (L s3) 为:
4) 测长仪与标准量块温度之差引起的标准不确定度u (Ls4) 的评定
经等温后, 测长仪与标准量块温度之差估计在±0.3℃范围内服从均匀分布, 该均匀分布半宽α=0.3℃, 包含因子, 标准不确定度u (Ls4) 为:
5) 输入量LS的标准不确定度u (Ls5) 的计算
3合成标准不确定度的评定
3.1灵敏系数
3.2标准不确定度汇总表
输入量的标准不确定度汇总于表2。
3.3合成标准不确定度的计算
输入量L所以合成标准不确定度可按下式i、L及0L彼此不相关S, 得到:
4扩展不确定度的评定
取置信概率k=2得到扩展不确定度为
5 测量不确定度的报告与表示
测长控制 篇5
目前,钢管已经成为国民经济建设的动脉,从送往居民的水、气、热,到油田输出的原油、燃料油、天然气或者热电厂、化学工厂甚至大小锅炉、电力变压器,到处都需要大量各种规格型号的钢管。钢管测长(Measure)、称重(Weight)、喷标(Steneil)系统是对成品钢管进行长度、重量的检测,根据一定的标准把钢管定义为好管或坏管,然后,把钢管的有关信息按一定的标准标注在钢管的表面。过去,大部分钢管采用手工方式进行测量和标记,存在测量精度低、劳动强度大、生产效率低下,喷标时字迹模糊不清等缺陷。
针对手工方式的不足,人们开发了一些钢管测长、称重、喷标系统,然而,现有的系统存在许多不足,如易出现漏喷、误喷,定位挡板变形还会带来测长误差,测长称重工序花费时间过长。针对现有系统的不足,本文采用组态王技术,开发了一套基于PLC控制的钢管的称重测长喷标系统。开发的系统具有以下特点:1)工作过程实现全自动化,只要上料架上有料即可进行全自动化工作;2)系统运行稳定,操作简单,功能完善,在数据通讯中具有很强的自动纠错功能,保证数据采集和传送的准确性;3)自动生成钢管参数数据库,可提供随时查询或打印;4)具有良好的安全保护性能,任一环节或者部件出现故障,系统都会自动停止运行并给出报警,防止设备损坏;5)测长、称重和喷标可在一个工位同时完成,大大缩短了测量时间,提高了生产率。下面介绍本文开发的钢管称重测长喷标在线检测系统。
1 本系统的称重测长喷标过程
从本系统的精度要求和器件的耐用性等多方面的考虑,本系统采用西门子的PLC和A/D模拟量转换模块,其型号分别为6ES7 216-2BD23-OXB8和6ES7 231-0HC22-0XA8。采用2个精久牌称重传感器,其型号为YZC-516,量程为2吨;一个耀华牌称重仪表,其型号为XK3190-C601;激光测距传感器的型号为DLS-B30;喷码机采用意大利生产的ZJET303型喷码机。PLC通过一根RS232PPI电缆和工控机相连接,2个称重传感器通过专用接线盒和称重仪表连接,称重仪表和激光测距传感器都连接在A/D转换模块上,称重仪表和激光测距仪都输出0-20MA的电流信号,经A/D转换模块转换成数字信号后传送给PLC,PLC在把其数字信号传送给上位机,然后进行喷码。CPU226PLC有两个接口,本设计A/D转换模块和喷码机都和PLC连接,因此用S7-200编写喷码机和PLC之间的通讯协议,比用C++编写通讯协议较为简单、易懂。
由于一批钢管长度比较规范,为了简单实用,采用两点称重的方式。称重传感器经标定以后,称重仪表所显示值即为钢管的重量。
钢管测长有三种方式:利用电荷耦合器件(CCD)测长,利用光栅测长和激光测长。考虑到结构的简单、测长的准确性以及技术的成熟性,本系统采用激光测长,测长示意图如图1所示,其中,传感器1#、2#、3#、4#、5#、6#为电容式位置传感器。传感器1#、2#用来限制激光头小车的定位,传感器3#、4#用来限制挡板的定位,传感器5#用来显示钢管到位信号,传感器6#用来限制喷码头的定位。
所测钢管的长度=L0-L1-L2±ΔX。其中L0为激光测距仪所测得的长度,L1和L2为接近开关的直径,ΔX为测量偏差。
喷标过程需要喷码机和PLC之间的通讯协议,上位机利用此通讯协议来接受PLC发送的重量和长度数据,这些数据经处理后按照喷码机要求的格式发送出去,该通讯协议程序利用S7-200开发。程序的结构框图如图2所示。
该控制系统称重测长喷标的具体过程如下:
1)钢管在料架上放置,做好测长称重喷标准备;
2)控制室发出翻料指令,此时翻料电磁阀得电,翻料气缸上升,料翻到传送带上;
3)钢管运动到电容传感器位置,电容传感器1灯亮,称重传感器开始称重(称重传感器一直托着钢管),同时两小车(一小车上装有激光测距仪,一小车上装有挡板)开始运动,直至夹紧钢管,开始测长,PLC将称重测长数据发送至喷码机,然后小车后退两秒后开始喷码,(在喷码机两边一米处各加一个行程开关,防止传感器6#出现问题时喷码机冲出轨道)。喷码结束,钢管落下。钢管向前移动,电容传感器1旁边还有一个电容传感器2,钢管移动至电容传感器2时,传感器2亮(为的是与传感器1实现互锁,在来下一个钢管时,传感器1亮),钢管继续向前移动,当触发最后的行程开关时,上料气缸重新启动,完成一次循环。
2 PLC控制系统
这套钢管自动测长、称重、喷标系统的控制部分由下位PLC控制系统和上位工控机控制系统组成。
下位PLC系统主要实现现场各类信号的采集和各执行机构的动作控制。现场信号主要包括各工位的料到位信号,各气缸动作的位置信号等;执行机构包括翻料机构、定位装置、测长装置、带辊轮气缸、钢管喷标辊轮、喷头升降机构等。PLC根据自己的程序接受上位机的指令实现现场各类动作的控制,其控制流程图如图3所示。
3 界面设计
上位工控机控制系统采用组态王软件制作界面。首先要建立组态王与外围设备的连接,组态王采用工程浏览器界面来管理硬件设备,每一个实际I/O设备都必须在组态王中指定一个唯一的逻辑名称,此逻辑设备名就对应着该设备的通讯方式、设备地址等信息。然后将现场设备工作方式、接近开关及行程开关的状态、钢管重量和长度的测量值及其累积的重量和长度值等相关参数定义为I/O变量,存入组态王数据库。最后进行动画连接,将界面中的画素与数据库I/O变量建立一一对应关系,可将接近开关的通断状态用指示灯来指示,将钢管的重量和长度值,累积的重量长度值和一些设置、报表查询在界面上显示出来,并将设备工作过程中小车和钢管的移动制作成动画效果。钢管经称重测长后,利用组态王的SQL访问功能实现建立数据库和数据传输,并用组态王提供的实时数据报告功能生成报告文本,并送往打印机打印。该软件系统主要有以下特性:
1)软件界面优美,动画逼真,易于操作;
2)用激光测长和压力传感器技术,将流水线来的石油管材的长度重量测量出来。并且为了检测测量偏差,需要有具有与实际测量结果相对照,给出相应误差及是否合格评判;
3)具有远程监控和报警装置,在线检测油管的工作过程,实时监控,不同参数的单位可以自动选择和转换(如中英制选择,并可以自动转换);
4)可以查询日报表、月报表和年报表,以及打捆查询和数据库查询。
该设计的主界面运行图如图4所示。
4 结论
本文用西门子软件S7-200编程设计了钢管的称重、测长和喷标自动化控制系统,并用组态王进行了界面设计,而且和PLC实现了连接。经现场运行表明,该系统稳定可靠,无论硬件还是软件都没有出现问题,各项性能指标均达到设计要求。与现有的控制系统相比,该设计大大提高了生产效率,而且成本相对较低,并已在某钢管厂中推广使用,反映效果不错。
参考文献
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测长控制 篇6
标准环规是以指定位置垂直于轴线的中截面内控直径作为工作长度的高准确度尺寸量具, 通过检定和校准测孔仪器以及两句, 使得机械加工中的孔径等内尺寸长度溯源到米定义的长度。根据制造的精度以及测量的不确定度可以分为1、2、3三个等级, 各个等级的标准环规适用范围如下:1等用于校准检定;2等的仪器或作为高精度气动量仪等用于电子塞规定和校准, 2等标准环规用于测长机及卧式测长仪内测尺寸校准, 或作不确定度在1~2μm的气动量仪, 电子塞规标定, 校准只用;3等标准环规用于内径表, 内径千分尺或相应精度的气动塞规及电子塞规校准之用。普通的测长仪测量标准环规采用的是双测钩, 但是不适用于小于12mm的标准环规。用万能工具显微镜的灵敏杠杆测量, 但是精度较低。我们对采用精密测长机单球头测量小于12mm的标准环规进行研究以解决此问题。
2 检定项目
使用中的标准环规主要检定的项目是外观和直径尺寸和直径变动量, 其中的检定不确定度见表1公式。
注:表中L单位m.
3 检定条件
标准环规的检定对其温度要求极高, 需要良好的温度环境。检定标准环规时, 室内温度及其变化, 按被检环等级划分, 应不超过表2规定。在检定过程中, 标准环规与测量器具之间温度的偏差δt应符合表3规定。当标准环规与测量器具温度的偏差δt超过表3的规定时, 测量前应进行等温, 直至其温度偏差不超过表3的规定后, 方能进行检定。标准环规检定时需要的的室内空气相对湿度应不高于65%。标准环规检定的室内应避免明显影响检定工作的噪声振动、振动和漂沉。
4 检定方法
4.1 采用目测的方法进行外观检定, 对于新制造的标准环规不得有裂纹、碰上以及划痕和锈蚀等缺陷, 在上端面应刻印鉴定位置的刻线、器号以及制造厂厂名等, 除了要求字迹刻线清晰完整外, 使用中和修理后的标准环规不得具有影响精度的缺陷。
4.2 直径变动量是在高准确的测量仪上, 分别测得标准环规检定位置中间截面和上下各1mm处的直径, 其三个直径的最大值与最小值之差为直径变动量。直径尺寸的变化量不得超过表4的规定。
4.3 直径尺寸检定要求为新制造、使用中或修理后的标准环规在检定位置中截面直径尺寸偏差ΔD不得超过表5中的规定。检定直径尺寸偏差时的检定不确定δD不得超过表6中的规定。检定方法:以701A孔径测量仪为例 (检定直径≤50mm2等标准环规) 其测量要点为:
在其它高准确度测量仪器上, 按其使用说明书测得环规的实际尺寸。
5 输入量的标准不确定度评定
5.1 测量方法
测量选用的是瑞士TRIMOS生产的LABCP500的的测长机。该测长机的测量精度为 (0.15+L/2000) μm。单球头测量法如图1所示。先用1等标准环规校准球形测头的作用直径, 然后在位置Ⅰ输入球形测头的作用直径值, 在位置Ⅱ时, 测长机的示值就是被测环规的直径。
5.2 测量条件分析
(1) 环境条件:温度 (20±1) ℃, 温度变化不大于0.5℃/h。 (2) 测量标准:测长机。 (3) 测量对象:标准环规。 (4) 参考环规的影响。根据环规检定证书可以获得参考环规测量的不确定度。由于证书给出的是一块环规的测量不确定度, 但是实际中往往需要多块量块的组合, 参考环规的不确定度为各块环规的测量不确定度的方和根。 (5) 仪器的影响。根据仪器的说明书获得不确定度。 (6) 环规的几何形状的影响。环规直径的检定方向和检定位置在规程中已经做了规定, 但在检定过程中, 环规的圆度和锥度仍旧会在一定区域内产生影响。 (7) 转折点的影响。工作人员的技术水平、仪器的分辨力等都会影响转折点的确定, 实际中可根据经验评定。 (8) 测头接触表面形状的影响。测头接触表面形状会给检定结果带来不确定度分量, 实际中根据经验评定。 (9) 温度的影响。检定前应对参考量块及标准环规进行一定时间的定温, 同时要求在整个测量过程中, 室内温度应保持在 (20±t) °C内, 参考量块与标准环规之间的温度差为零。 (10) 线膨胀系数的影响。线膨胀系数的不确定度可由有关手册或标准查出。 (11) 测量的重复性。测量的重复性包括量块测量的重复性及环规测量的重复性。可以用统计的方法对量块及环规进行多次重复测量获得。 (12) 以上各不确定度分量相互独立。
5.3 数学模型
式中:D———被测环规的直径;L———测长机的读数值。
5.4 输入量的标准不确定度评定
输入量的不确定度来源主要是:测长机的测量重复性引起的标准不确定度u1;测长机测量示值误差引起的标准不确定度u2, 球形测头的作用直径值引起的标准不确定度u3 (注:标准环规的中径不大于12mm, 本实验的温度和温度变化对测量结果的影响很小, 可忽略不计) 。
5.4.1 测量重复性的分量u1。
测量重复性引起的标准不确定度u1.1, 可以通过连续测量得到测量列, 采用A类方法进行评定。
5.4.2 测长机测量测量示值误差引起的标准不确定度u2。
测长机测量示值误差为± (0.15+L/2000) μm, (L单位为mm) 。单球头测量, 要两次读数, 服从三角分布,
5.4.3 球形测头的作用直径值引起的标准不确定度u3。
球形测头的作用直径值是由标准环规和测长机的示值误差引出的。Φ40mm标准环规的示值误差±0.15μm, 服从均匀分布 , 则自由度u环=50。
5.5 不确定度一览表
5.6 合成不确定度
5.7 扩展不确定度
取置信概率p=95%, 查t发布表得到t95 (50) =2.01
扩展不确定度为U95=t95 (50) ·uc=2.01×0.12≈0.24μm。
6 结果论证
质量控制是为了保证检测和校准结果的有效性而进行的技术监控方式。对象是包含了人员、环境、设备、方法等各影响因素在内的检测、校准结果;监控方法一般有5种, “能力比对或验证”、“留样再测”、“定期使用一级或二级有证标准物质进行内部质量控制”等方法;判定依据一般采用 标准或者休哈特控制图, 其中U1、U2是两次测量的测量结果不确定度。为了验证该测量方法符合要求, 本所采用能力比对方法, 选一个Φ9.9996mm的2等环规, 经本所装置检定后, 再送中国计量科学研究院经行检定, 所得数据对比如表8所示。
单位:mm
验证结果, 符合
7 结论
该测量方法的测量不确定度可以满足2等标准环规的检测。球形测头的作用直径值最小可为0.3mm, 可以用来测量0.5mm以上的标准环规。
摘要：本文主要介绍测长机用单球头测量小于12mm的标准环规方法和测量精度。对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。
关键词：单球头测量法,测长机,标准环规
参考文献
[1]国家技术监督局.JJG894-1995, 标准环规[S].中国计量出版社, 1995.
[2]国家技术监督局.JJF1059-1999, 测量不确定度评定与表示[S].中国计量出版社, 1999.