Автоматическая система измерения профиля толщины ДСП плит.Контроль параметров изделий без остановки технологического оборудования всегда был актуальной задачей в любой отрасли производства. В настоящее время задачи мониторинга технологических параметров все более остро ставится для эффективной работы производства.В данной статье рассматриваются вопросы создания таких систем на примере автоматической системы измерения толщины ДСП плит. Технологический процесс производства ДСП плит состоит из множества операций (прием и хранение древесного сырья; изготовление технологической щепы и подача ее в производство; размол технологической щепы на волокно; прием и хранение смолы и добавок; приготовление рабочих растворов смолы и добавок; смешивание древесного волокна со связующим; сушка древесноволокнистой массы; пневмосортировка с целью удаления пучков волокон и крупной фракции; формирование древесноволокнистого ковра; подпрессовка древесноволокнистого ковра; прессование плит в обогреваемом прессе; охлаждение плит; форматный раскрой плит; шлифование плит; кондиционирование плит перед отгрузкой потребителю) Одной из ответственных операций при производстве ДСП является прессование. Прессование древесноволокнистых плит осуществляется в одно- и многопролетных гидравлических прессах дискретного действия, оснащенных симультанным механизмом, или в прессе непрерывного действия — между двумя стальными лентами. Для настройки регистров подпрессовки древесноволокнистого ковра необходимо непрерывно контролировать такой параметр как профиль толщины плиты на выходе пресса. Для отбраковки плит по допускам на толщину плит, необходимо также прописывать профиль каждой плиты. Традиционными методами измерения толщины для таких линий является контактный способ измерения ультразвуковой; оптический. Принцип измерения первого метода заключается в измерении перемещения подпружиненных стержней, имеющих на концах ролики, которые контактируют с поверхностью плиты. Данный метод имеет ряд существенных недостатков, таких как малая надежность механических узлов, малая точность, трудоемкость калибровки устройства, инерционность измерений. Необходимость установки большого количества датчиков для получения толщины профиля плиты, что приводить к снижению надежности системы измерения, сложности алгоритма опроса датчиков и обработки данных, увеличению модулей системы и как следствие удорожания системы измерения. Второй способ заключается в применении ультразвуковых датчиков. Существенным преимуществом данного способа является бесконтактное измерение толщины и возможность построения системы измерения с функцией авто-калибровки. Основными недостатками являются малая точность измерения, большие времена измерения, интегрирование результатов измерения из-за относительно большой площади зондирования и необходимость установки нескольких датчиков для получения толщины профиля плиты. Установка нескольких ультразвуковых датчиков сопряжена с рядом ограничений связанных с физическим принципами измерения. Привести данные скорости измерения точности и ограничения расстояния между датчиками Третий способ измерения заключается в применении оптических методов регистрации. По сравнению с предыдущими методами, данный является более перспективным. Преимуществами данного метода является высокая точность и скорость измерения. Наряду с преимуществами этого метода до настоящего времени имелся ряд недостатков, сложность построения системы измерения из-за малой степени интеграции компонентов, сложность настройки оптической системы и относительно высокой стоимости компонентов системы измерения. Бурное развитие микроэлектроники в последние годы позволило создать микроконтроллерные лазерные измерители расстояний с высокой точностью измерения, малыми временами измерения, малыми габаритами и снижением стоимости на эти виды изделий. Для получения профиля толщины плиты можно применить несколько стационарно расположенных датчиков. Однако решение проблемы таким способом приводит к существенному удорожанию системы измерения за счет применения большого количества относительно дорогих датчиков. Большое количество каналов измерения приводит к увеличению количества модулей преобразования аналоговых сигналов и как следствие высокие требования к производительности компьютера, производящего обработку и отображение полученных данных. Специалистами ИТЦ “ Промышленные системы и технологии” был проанализирован и разработан вариант автоматической системы измерения описанный ниже. Рисунок 1.Принцип действия системы схематически изображен на рис. 1. На конвейере перпендикулярно движению плит ДСП располагается траверса с механизмом перемещения кареток с закрепленными на них оптическими лазерными измерителями. Перемещение кареток осуществляется синхронно. Применение двух лазерных измерителей расстояния (нижнего и верхнего) обеспечивает исключение влияния вертикальной составляющей колебаний плиты двигающейся по рольгангам конвейера. Определение положения кареток в любой момент времени определяется с помощью абсолютного магнитного энкодера, закрепленного на одной из осей механизма перемещения кареток. Управление асинхронным электродвигателем перемещения кареток (на схеме не отображен) осуществляет частотный преобразователь. По краям механизма перемещения расположены индуктивные датчики конечных положений, выполняющие роль аварийных выключателей, механизма перемещения кареток. При срабатывании оптического датчика обнаружения края плиты запускается механизм перемещения кареток. Измерение расстояния производится в 64 точках (определяется количеством регистров на данной технологической линии). Определение положения точки замера производится при считывании и анализе данных абсолютного энкодера. При прохождении всей базы измерения механизм перемещения кареток останавливается и ожидает очередного срабатывания датчика обнаружения края плиты. Обработанные данные запоминаются в памяти компьютера и отображаются на экране дисплея оператора. Система является программно аппаратным комплексом. В основу автоматической системы измерения положен принцип распределенного управления. Отображение, обработка и сохранение результатов производи промышленный PC-совместитмый компьютер под управлением операционной системы семейства Windows. Управление алгоритмом измерения и получением данных от модулей производится отдельным процессорным модулем. Функциональная схема системы измерения представлена на рисунке 2. Рисунок 2.Одним из основным элементом системы измерения являются оптические лазерные измерители расстояния фирмы “Baumer electric”, использующие триангуляционный метод измерения. Отличительной особенностью данных датчиков являются: - высокая точность измерения расстояния (0.06 мм); - не чувствительность к отражательными свойствам измеряемой поверхности материала; - возможностью настойки диапазона измерения; - наличие синхронного режима работы нескольких датчиков; - малым временем преобразования сигнала (высокая линейность.Как видно из функциональной схемы центральный компьютер только запрашивает данные от процессорного модуля и выполняет роль человеко-машинного интерфейса. Получение данных от лазерных измерителей, оптического энкодера, управление частотным приводом осуществляет процессорный модуль. Обмен данными с периферийным оборудованием осуществляется промышленному интерфейсу RS-485. Такое разделение функций обеспечивает надежность системы в целом.Графический интерфейс программы, представленный на рис. 3, позволяет оператору оперативно получать необходимую информацию. Сохранение полученных данных на носители производится автоматически и позволяет при необходимости просмотреть архивы. Программный интерфейс позволяет изменять параметры отображения данных и оперативно управлять системой измерения.Рисунок 3.После запуска рабочей программы система производит диагностику устройств. При положительном прохождении теста раскрывается рабочее окно программы. Если при опросе устройства произошел сбой, программа откроет окно с сообщением об ошибке. Далее программа находится в фазе опроса виртуальных органов управления и клавиатуры. При обнаружении запроса на обработку нажатой кнопки “Старт” производится запуск рабочего цикла системы измерения. Производится активизация устройств системы. Программой считывается положение кареток, и если они находятся не на нулевой точке, тогда выдается команда частотному преобразователю “Перемещать каретку на нулевую точку”. Далее система ждет сигнала обнаружения края плиты.С получением сигнала производится рабочий цикл замеров профиля текущей плиты с последующим отображением результатов обработки на дисплее оператора. Технические характеристики. Система обеспечивает выбор режимов работы: - калибровку траверсы; - отображения текущего значения; - отображения накопленных данных; - отображения выбранного растра. Система обеспечивает: - автоматическое сохранение результатов измерения на жестком диске. - возможность вывода результатов измерения на принтер.- самодиагностику узлов. Рабочий ход кареток, мм 2000Скорость перемещения кареток (макс.), м/мин 12Точность позиционирования, мм 1,5Количество точек измерения 64Максимальная измеряемая толщина, мм 50Точность измерения толщины, мм 0,1Частота питающей сети, Гц 501Напряжения питания, В 3N ~ 380 38^ Потребляемая мощность от сети, кВт не более 1 Представленная автоматической система измерения может быть применена на других технологических линиях в различных отраслях нашей промышленности ( мониторинг профиля толщины фольги в прокатных станах, контроль толщины профилей при производстве полимерных материалов и т.д) Гибкая система позволяет менять характеристики системы при минимальных изменениях отдельных модулей и узлов. Применив лазерные измерители расстояния с более высокой точностью (2-5мкм) и временем измерения (Программное обеспечение позволяет легко менять алгоритм измерения и обработки данных, интерфейс программы. 1>