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KELK测宽仪的应用问题分析

2016-09-05魏东华

现代制造技术与装备 2016年3期
关键词:扫描器死机辊道

魏东华

(河钢承钢自动化中心,承德 067000)

KELK测宽仪的应用问题分析

魏东华

(河钢承钢自动化中心,承德 067000)

本文阐述河钢承钢1780生产线KELK测宽仪在实际应用中遇到的问题及分析解决的过程,这对KELK设备精准稳定的运行有一定的借鉴和指导意义。

测宽仪 三角计算 温度补偿 死机 标定

1 概述

河钢承钢1780生产线安装KELK公司ACCUBAND C965A型测宽仪两台套,分别位于粗轧机出口和精轧机F7出口。两个测量位置被测带钢温度均高于600℃。测宽仪用两个线阵CCD摄像头在辊道视场的暗背景下观察热带钢发出的红外辐射光。通过边缘测定、线性化修正及三角计算,滤波输出带钢宽度,完成最终测量。测宽仪精准测量是保证带钢成品宽度命中率的必要条件,系统运行不稳定将影响二级控制模型计算,甚至因宽度数据异常造成废钢,给生产带来损失。

2 宽度测量的原理

测宽仪属于光电类测量仪表,主要部件摄像头和数据处理的电气部分都安装在现场扫描器箱内,通过扫描器支架固定在现场辊道上方的平台位置;分立I/O装置可实现宽度测量相关模拟量以及开关量的输入、输出,安装在供电电源箱或控制室机柜内;测宽仪还提供了专用的标定器,用来进行系统标定和验证测量精度。标定器是一个可摆动的横梁灯箱,红外灯和半透明的散射器装在盖板下方,表面由四个开口和四个封闭区域来模拟已知宽度的带钢,其最大标称宽度是1549.4mm,并有来自NIST的精度证书,用于标准数据追溯。

测宽仪信号处理的主要功能是边缘测定和三角计算。摄像头检测热带钢产生的红外辐射来定位带钢的两个边缘,并且每个边缘都被两个摄像头从不同的角度看到,每个边缘的位置(即水平和垂直坐标)可通过三角计算的原理、结合标定时决定的常数计算出来。两个边缘间的直线距离就是被测带钢的宽度。

测宽仪现场标定的过程即测宽仪建立标定数据表的过程,标定第一步必须要将镜头焦距和标定器长度(1549.4mm)正确输入测宽仪,然后确定标定器摆动梁在水平位置,采集测量数据,再将摆动梁倾斜到两个极端,分别完成数据采集。通过以上步骤,对于固定宽度的标定器,每个摄像头CCD相机都会产生一组规律变化的数据,并且测宽仪测量视场中的每一点都会被扫描到。标定器可模拟出八个边缘,对于每两个边缘建立起的间距都可以通过计算得出标定数据,并覆盖了测宽仪测量范围的绝大部分,而其余小部分则可以通过以上计算结果而推算得出。还有一个重要的参数即“中心线偏差”,表征带钢通过辊道时的跑偏情况。它的原理是把两个带钢边缘的坐标值代数相加结果除以2,得到带钢实际中心线的位置,因为在标定时已经知道了轧线的中心线。这两个位置相减,差值就是“中心线偏差”。

3 温度补偿参数的应用及优化

KELK测宽仪能够完成带钢热膨胀的补偿,输出冷态宽度。用户需输入合金膨胀数据和带钢温度,即建立适应现场不同钢种的合金膨胀曲线。系统可支持63条合金膨胀曲线,每条曲线可最多输入64点系数数据,即温度和膨胀系数。测宽仪内部补偿算法如下:

式中,T代表带钢温度(℃);E为不同温度下的膨胀系数,以μm/m/℃表示;Wc代表对应温度的补偿系数。为降低成品质检环节开卷切损,精轧出口测宽仪测得数据直接做为成品宽度的判定依据,所以需要找到最佳的膨胀系数,确保测量精准、可靠。投产初期,温度补偿采用厂家经验数据。通过与人工实测宽度对比发现,测宽仪冷态误差确实较大,不符合工艺控制要求,尤其是硅钢等特殊钢种,误差超过4mm以上。为此,现场采用开卷实测的方法生成带钢冷态实际宽度数据与测量结果比较。结合带钢温度曲线,根据补偿算法,采用反推的方式优化各温度点膨胀系数,并输入系统生成常用钢种及硅钢等特有的温度补偿曲线。通过此办法,测宽仪带钢温度补偿更加精准,输出冷态宽度误差控制在正负1mm以内。

4 CPU死机问题的解决

现场使用过程中,粗轧测宽仪曾一度出现死机的情况。故障现象为系统停止测量,分立I/O状态输出继电器无指示,需对CPU断电重启。据统计,曾因粗轧测宽仪死机造成每月平均10分钟的热停时间。可见,CPU死机问题亟待解决。维护人员逐步排查系统电源、光纤收发器、网线连接、扫描器环境温度等外部原因,并和厂家做多次沟通,更换CPU硬件,但仍然出现死机故障。KELK外方专家对摄像机、接口模块及系统软件进行了升级,也没能解决问题,且精轧测宽仪也开始出现死机现象。解决问题的难点在于,生产状态下CPU状态的监控及进程的捕捉。为此,在扫描器现场CPU模板串行接口连接显示器和小口

键盘,通过“telnet cpu”键入DOS命令“cpuload”,监视CPU运行状态。通过死机时监控画面的捕捉,发现死机时CPU占有率为100%。为进一步分析CPU占有率过高的原因,继续进行监控,同时使用telnet协议,通过命令“hogs–n-%3–s30”监控CPU占有率超过3%的进程。CPU再次死机时,得到了如图1所示的重要信息。

图1 CPU再次死机时得到的重要信息

由图1可见,“ntpd进程”毁灭性占用CPU系统资源,造成死机。将此信息反馈回外方专家后,对方提供了程序文件。维护人员在现场做了如下操作:

(1)在资源管理器下,将程序文件(startntp.tgz)拷贝到系统ftp目录下,然后“Telnet to the gauge”;(2)在根目录下,输入如下命令:Tar xvzuf tmp/startntp. tgz;(3)执行成功,屏幕显示:etc/config/starttntp;(4)通过“shutdown”命令重启系统,并断电完成系统硬重启。

通过以上工作,两台测宽仪CPU死机问题得以彻底解决。

5 现场标定

粗轧机后测宽仪平台在生产过程中,曾因粗轧废钢被整体撞翻,现场扫描器及电源箱全被撞倒,部分电缆受力拽断、损坏。平台恢复后,维护人员重新定位安装扫描器及外部设备,恢复受损线路,硬件检查无问题后,对系统做了自动标定。通过运行标定程序,摄像头到测量区域三角计算的参数被重新定义,此时标定确认系统测量精度完全符合测宽仪初始化性能指标。

根据三角计算原理,测宽仪标定过程应确保标定器、轧线辊道中心线与扫描器与三点重合。实际测量带钢时,可得到带钢中心线位移偏差,即带钢在辊道上的跑偏。如果在标定过程中没有确保三点重合,那么通过测宽仪得到的宽度测量结果也许是准确的,但中心线测量结果必然存在偏差。

6 结束语

基于在光电仪表方面的成功应用经验,KELK测宽仪代表了带钢宽度测量设备的较高水准。同时,自动化技术人员本着严谨、负责的态度,切实分析解决现场实际问题,使得测宽仪能够长时间适应轧钢现场恶劣的工况环境,系统运行稳定,测量精度符合工艺控制要求,确保了成品带钢宽度检测、控制的精准有效,为稳定生产、提高产品质量提供了有力保障。

Analysis on the Application of KELK Width Measuring Instrument

WEI Donghua
(River steel automation center, Chengde 067000)

In this paper, the problems encountered in the practical application of KELK measuring instrument for 1780 production line of River s teel bearing s teel and the proces s of analyzing and solving process are expounded, and the significance of reference and guidance for the accurate and stable operation of KELK equipment is also discussed.

width gauge, triangle calculation, temperature compensation, crash, calibration

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