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X射線(xiàn)測厚儀在寶鋼1420 軋機上的應用
作者：
時(shí)間：2013-02-25
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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引言
隨著(zhù)生產(chǎn)工藝對測量精度、測量穩定性要求的提高和舊設備的性能劣化，寶鋼分公司1420軋軋機測厚儀更換改造于2006 年10 月年修期間實(shí)施完成，把原來(lái)3 臺DMC 公司的480 型測厚儀改造為德國IMS 公司的X 射線(xiàn)測厚儀。至此，分別位于1 機架前后、5 機架前后的4 臺冷軋帶鋼測厚儀全部為技術(shù)先進(jìn)、集成化程度高、性能穩定可靠、測量精度高的德國IMS 公司的X 射線(xiàn)測厚儀，為穩定生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增加產(chǎn)能提供了有力的保證。
1 系統分析
1.1 X 射線(xiàn)測厚原理
X 射線(xiàn)穿透物質(zhì)時(shí)的衰減規律是X 射線(xiàn)測厚儀測量的理論基礎，光電式傳感器將射線(xiàn)強度的變化轉變?yōu)橐子跈z測、處理和傳輸的電量變化。如圖1 所示，當X 射線(xiàn)投射到被測物后， 一部分射線(xiàn)為被測物吸收， 一部分射線(xiàn)穿過(guò)被測物，穿過(guò)被測物質(zhì)后的射線(xiàn)強度， 在物質(zhì)成分一定的情況下，和被測物的厚度和密度有關(guān)，若被測物的密度為已知時(shí)，則可以根據檢測到的射線(xiàn)強度來(lái)計算出被測物質(zhì)的厚度。X 射線(xiàn)測厚儀就是基于此關(guān)系原理制造而成的測厚系統。 
圖1 測量原理圖
X 射線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)時(shí)部分被吸收，其強度被衰減，經(jīng)衰減后的強度按指數曲線(xiàn)下降, 其吸收關(guān)系式為
I =I0 EXP（-ρu’ s ） （1）
式中，I 為探測器上探測到的被衰減后的射線(xiàn)強度， I0 為X 射線(xiàn)源發(fā)射的初始輻射強度, ρ為被測材料的密度，u’為材料對X 射線(xiàn)的質(zhì)量吸收系數，s 為被測材料的厚度。
1.2 IMS 測厚儀系統結構
4 臺測厚儀的現場(chǎng)測量框架—C 型架分別位于1 機架前后、5 機架前后，對應的測厚儀系統裝置命名為T(mén)0、T1、T4、T5。T0 測出的厚度值送給軋機基礎自動(dòng)化控制系統，參與前饋控制；T1、T4、T5 由于位于軋機后，其測量值則參與反饋控制，4 臺測厚儀的測量結果、測量精度和運行狀況將直接影響軋機軋制的精度、產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。
其中T1、T4、T5 的C 型架上集成了激光測速儀的激光探頭，但測速儀的操作、處理、顯示部分獨立于測厚儀之外，通過(guò)內部Ethernet 網(wǎng)絡(luò )可以和測厚儀通信；T1、T4 共用一個(gè)電氣柜（位于電氣室內），亦即二者共用處理、存儲、顯示部分。不考慮現場(chǎng)C 型架上的激光測速部分，則4 臺測厚儀具有相同的系統配置、網(wǎng)絡(luò )結構和信號處理流程，下面以T0 為例來(lái)加以解釋說(shuō)明。
T0 系統結構如圖2 所示。 
圖2 T0 系統結構圖
總體上，從位置和區域來(lái)講，該測量系統可以分為兩大部分：軋機現場(chǎng)測量、轉換部分和儀表室處理、控制部分。從功能來(lái)講，可分為三大部分：探頭信號測量處理部分、光管及高壓控制部分和輸入/輸出信號部分。
探頭感應X 射線(xiàn)強度并轉化為電流信號（10-12~10-7A），經(jīng)測量轉換器放大并轉變?yōu)閿底中盘柡蠼?jīng)由工業(yè)以太網(wǎng)，利用光纖介質(zhì)快速、穩定地傳輸到儀表控制室，光纖傳輸介質(zhì)轉換為5 類(lèi)雙絞線(xiàn)后，連接到系統內部網(wǎng)絡(luò )交換機，數據最終被M—Client 計算機獲得。M—Client 獲得數字化的厚度測量值，進(jìn)行一系列計算處理，處理后的數字量一路用于M—Server 計算機內的軟件顯示、控制，通過(guò)V—Client 顯示器觀(guān)察；另一路轉換為模擬量，輸出到現場(chǎng)總線(xiàn)Interbus 模擬量模塊，并最終送給軋機控制系統的PLC。同時(shí)，送給軋機PLC 的還有測厚儀狀態(tài)信號，從軋機PLC 接收控制用設定數據，包括軋制目標厚度值、鋼卷號等。
高壓發(fā)生器供給X 射線(xiàn)管發(fā)射X 射線(xiàn)所需的陰極負高壓和燈絲電流，X 射線(xiàn)控制器通過(guò)串行口控制高壓發(fā)生器所提供的高壓和燈絲電流大小，并通過(guò)測量反饋數據線(xiàn)來(lái)獲得當前的光管電流、高壓、燈絲電流等實(shí)際值，用于狀態(tài)監視和控制。這些數據由射線(xiàn)控制器串行口輸出，經(jīng)由COM—Server 接口轉換器，轉換為RJ-45 接口后，送給內部網(wǎng)絡(luò )交換機，于是便可在M—Server內的軟件上顯示、控制。
該測厚系統輔助I/O 信號用現場(chǎng)總線(xiàn)來(lái)傳輸，選用的是德國Phoenix Contact 電氣公司的Interbus 總線(xiàn)?，F場(chǎng)的高壓有無(wú)、快門(mén)狀態(tài)、C 型架位置、冷卻水溫度流量是否超限等狀態(tài)信號，均通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)Interbus 傳輸至儀表控制室的工控處理機M—Client，并由前述M—Server 內的軟件顯示出來(lái)，用于監視、處理。
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