CN201182035Y - 一种x射线探伤机的控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种X射线探伤机的控制装置，具有控制层以及设备层，其中控制层包括控制计算机、低压控制PLC、工装检测PLC以及冷却装置温控表，控制计算机通过数据总线与管理计算机相连，通过图像采集卡接有影像检测装置，通过串行通讯接口分别与低压控制PLC、工装检测PLC和冷却装置温控表进行通讯连接，控制计算机中存有图像处理软件及组态软件；设备层包括各动力装置及检测装置，各动力装置接收控制层中低压控制PLC、工装检测PLC或冷却装置温控表输出的控制信号，并将检测信号反馈至控制层，低压控制PLC及工装检测PLC中分别存有设备层相应设备的控制程序。本实用新型采用高速数据通道，大大减少***布线，节省工程费用，而且使***扩展容易，便于用户分期投资、逐步扩建。

Description

一种X射线探伤机的控制装置

技术领域

本实用新型涉及X射线探伤技术领域，具体地说是一种X射线探伤机的控制装置。

背景技术

近些年来，随着PLC的普及推广和大工业生产发展的需要，集散式控制装置以其“指挥权集中，控制权分散”的典型分级分布式控制结构，在大规模的控制装置中得到了广泛的应用。主控制器负责各局部控制器调度、指挥，显示各局部控制器控制工况和运行状态；局部控制器负责控制现场设备，且分散在各被控设备附近。当主控制器故障时，各局部控制器不会受影响而仍执行各自的控制程序。某个局部控制器故障时也不会影响其他局部控制器执行自己的程序。

现有固定式及移动式X射线探伤机的组成主要包括低压控制装置、高压发生装置、冷却装置、X射线发生装置、X射线防护装置、检测工装控制装置以及影像检测装置，现有的X射线探伤机采用了集中式控制，单元间信息联系不畅，自动化程度相对较低。为实现工件的连续检测，检测工装控制单元应具有较高的自控程度。

实用新型内容

针对现有技术中存在的缺陷，本实用新型要解决的技术问题是提供一种X射线管的控制装置，采用集散式控制将检测工装置控制装置、影像检测及处理装置、低压控制装置以及冷却装置有机的联系起来形成自动化程度较高的X射线管的控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

具有控制层以及设备层，其中控制层包括控制计算机、低压控制PLC、工装检测PLC以及冷却装置温控表，控制计算机通过数据总线与管理计算机相连，通过图像采集卡接有影像检测装置，通过串行通讯接口分别与低压控制PLC、工装检测PLC和冷却装置温控表进行通讯连接，控制计算机中存有图像处理软件及组态软件；设备层包括各动力装置及检测装置，各动力装置接收控制层中低压控制PLC、工装检测PLC或冷却装置温控表输出的控制信号，并将检测信号反馈至控制层，低压控制PLC及工装检测PLC中分别存有设备层相应设备的控制程序。

所述设备层包括：

与低压控制PLC的I/O端口相连的高压发生器、驱动自藕变压器高压原边的步进电机、焦点转换电路；自藕变压器输出电压的电压取样电路、设于冷却装置中的压力开关以及流量开关、设于X射线防护装置的铅门限位开关；与工装检测PLC的I/O端口相连的平台前/后电机、平台左/右电机、平台上/下电机、平台旋转电机、增强器上/下电机以及平台移动限位开关；与冷却装置温控表的信号输入相连的冷却装置的温度传感器，与冷却装置温控表的输出端相连的冷却压缩机的启停控制电路及延时控制电路；低压控制PLC通过通讯电缆连接有触摸屏。

所述低压控制PLC及工装检测PLC通过第1总线桥单元并联于控制计算机的第1通讯接口；所述冷却装置温控表通过第2总线桥单元与控制计算机的第2通讯接口相连；所述控制计算机的电源与影像设备的电源同相。

在影像检测装置至图像采集卡的视频电缆的输入端设有瞬态抑制二极管防止***避免雷电或其他工业部件(如可控硅)等负载的瞬间冲击。

本实用新型还可具有管理层，包括管理计算机，通过局域网与控制层的控制计算机进行通讯连接。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.采用高速数据通道，大大减少***布线，节省工程费用，而且使***扩展容易，便于用户分期投资、逐步扩建；

2.在物理结构上，实现了真正的分散控制。现场就地安装局部控制器，不但节约电缆，同时减少了传输线路对信号的干扰。由于各局部控制器控制任务少，即使发生故障影响面也较小，从而从根本上改善了控制***的可靠性；

3.采用了管理计算机，可通过以太网通讯口与控制计算机连接通信，协调***控制任务，完成检测计划、管理、决策的最优化，从而实现了整个检测计划的最优化自动控制，进一步提高了X探伤机的自动化、信息化程度；

4.加强了人-机对话功能，可以存取、并以多种画面显示全部过程变量、控制变量和其它参数，并可以直接操作各局部控制器，实现了集中操作集中监视。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型X射线探伤机的控制装置分为控制层以及设备层两个层面，控制层包括控制计算机、低压控制PLC、工装检测PLC以及冷却装置温控表，控制计算机通过数据总线与管理计算机相连，通过图像采集卡接有影像检测装置，通过同一串行通讯接口与经通讯电缆并联的低压控制PLC和工装检测PLC进行通讯连接，通过另一串行通讯接口冷却置温控表进行通讯连接；设备层包括各动力装置及检测装置，各动力装置接收控制层中低压控制PLC、工装检测PLC或冷却装置温控表输出的控制信号，并将检测信号反馈至控制层，低压控制PLC及工装检测PLC中分别存有设备层相应设备的控制程序。

设备层包括各动力装置及检测装置，其中受控于低压控制PLC的动力装置包括对射线发生器施以高电压使其产生射线的高压发生器；由步进电机驱动高压原边的自藕变压器；焦点转换电路；自藕变压器输出的电压经变压器变压后整流滤波后的电压取样电路；设于冷却装置中的压力开关、流量开关；设于X射线防护装置的铅门限位开关；及故障报警等；低压控制PLC通过通讯电缆与触摸屏连接。

受控于工装检测PLC的动力装置包括平台前/后电机、平台左/右电机、平台上/下电机、平台旋转电机以及增强器上/下电机，工装检测PLC的输入端接有平台移动限位开关。

冷却装置温控表用于冷却装置的启停控制，冷却装置温控表的信号输入端接有温度传感器，该温度传感器设于冷却装置的油箱中，冷却装置温控表的输出端与冷却压缩机的启停控制电路及延时控制电路相连；还设有故障报警电路，通过指示灯显示报警位置。

本实用新型X射线探伤机的控制装置具体连接如下：

低压控制PLC和工装检测PLC通过通信电缆并联后均与控制计算机的第1串口COM1相连接，上述两个PLC需要在控制计算机中组态，设置相应的地址及串口，其中低压控制PLC的地址为2，设备逻辑名为PLC1，工装检测PLC的地址为3，设备逻辑名为PLC2；冷却装置温控表通过通讯电缆与控制计算机的第2串口COM2相连接，地址为2，设备逻辑名为FUJI。影像检测装置的视频输出线连接到控制计算机的采集卡上，控制计算机的相应端口分别接有加密狗、鼠标及键盘。

控制计算机的电源与影像检测装置中的电源应同相，本实施例中同为A相。

在本装置的电源端接入静化电源，使存于控制计算机中的图像处理软件不受同相电路中其他设备的影响。在视频电缆输入端加瞬态抑制二极管以防止本装置受到雷电或其他工业部件(如可控硅等负载)的瞬间冲击。控制计算机电源的地线与影像检测设备中摄像机电源的地线不能同时接大地，否则双端接地会形成地环路。

图像处理软件具有图像数据采集和处理功能。图像数据采集方式可以是图像采集卡或其它数字图像合成装置。图像采集分辨率应不低于768×576像素，且保证水平方向分辨率与垂直方向分辨率之比为4∶3；动态范围即灰度等级应不小于256级。

图像采集卡安装在控制计算机中，主要作用是进行A/D转换，将影像检测装置的摄像机采集来的模拟信号转换为能被计算机识别的数字信号即数字图像。常用图像采集卡的采集分辨率多为768×576像素，动态范围为8bit＝256灰度级，随着技术的发展，目前采集分辨率可达到1k×1K，动态范围可达到12bit＝4096灰度级。如选用高分辨率的图像采集卡，能大大提高***分辨系率，但价格较高。通常随卡提供成像软件。图像处理软件应具有降噪、亮度对比度增强、边缘增强等基本功能。图像处理软件应能适应相应检测产品所规定的技术标准，具有图像几何尺寸标定和测量以及缺陷定位功能；在检测图像中标定的缺陷位置与实际位置误差应≤2mm，单个缺陷的测量精度为±0.5mm。

图像处理软件基本上需要两种，一种是控制软件，其功能是通过数据总线发送命令来控制影像检测装置，这些命令包括工件动作指令、影像装置的校准、从采集卡得到图像、图像平面尺寸校定、图像实时采集、图像的同步处理和图像储存等。根据视频技术理论，图像采集速度达到25帧/秒即视为实时成像。如果对工件只进行普查，则可不起用图像采集等指令。另一种是成像软件，其功能是在计算机上显示图像，按所检测工件的质量标准进行缺陷等级评定，同时生成工件检测数据库文件，输出评定报告，再将检测图像和数据库文件同时保存到光盘等储存介质中去。如果检测图像的采集分辨率很高，采集的动态范围很大，则图像的数据容量很大，因此，成像软件还应具有数据压缩功能，由于检测图像是重要的技术资料，应采取无损压缩，并应具有良好的解压和回放再现功能。图像处理软件通常由X射线实时成像***研制厂商提供给用户，有条件的用户也可以自行开发图像处理软件。

控制计算机组态软件完成的主要功能是实时接收PLC和温控表传来的数据，进行数据处理，将数据实时显示在组态软件界面(实现监控)上供软件使用者读取，并且可存于组态软件的报表中。使用者根据读取的数据实时发布控制PLC输出的开关的主控操作命令，实现优化和管理。组态程序由组态软件开发环境编写，利用其自带数据处理、显示、存储等强大功能，可简单、可靠地实现上述功能。

X探伤机的所有数据由两个PLC和温控表采集，并通过串行通信方式和组态软件进行连接，之后将数据实时显示在组态软件界面。串行通信中需要通过握手协议，使发送者与接收者发送和接收数据协调起来；组态软件通过自带硬件和软件握手协议来设置握手协议的各种参数，如串口的波特率、数据位、奇偶校验等参数；使用者能够根据实时测量数据及时下达控制各个PLC和温控表输出开关的操作动作，如某个继电器线圈的得电与否只要在组态界面上点击切换按钮即可完成继电器线圈的得电与失电的切换。继电器线圈状态一旦改变，两个PLC或温控表立即将最新的输出状态组合成二进制数据格式，由串口通信送往控制计算机。

本实用新型还可以是由管理层、控制层以及设备层构成的三个层面，其中管理层中具有管理计算机，可通过以太网通讯口与控制层中的控制计算机连接通信，协调***控制任务，完成检测计划、管理、决策的最优化，从而实现了整个检测计划的最优化，即决策者根据现行的工作计划情况人为的做出统筹安排，而这种安排是根据组态监控了解及完成的。此部分具体的操作动作为：控制计算机与管理计算机通过网线硬件连接，管理计算机的使用者(如公司领导)将生产检测计划以文档形式发给控制计算机(如现场工作人员)，工作人员按计划工作，若此时公司领导发现另外一批任务需紧急处理，公司领导通过管理计算机可知道此时原计划进展情况，根据此情况再进行调整，优化统筹安排工作任务，即优化是人为决策的优化，是通过管理计算机对控制计算机通讯监控进行的计划调整。

如图2所示，本实用新型的工作过程如下：

上电，初始化各装置。即各装置调整初始状态，如打开控制计算机(及管理计算机)、低压控制PLC、冷却装置、工装检测PLC电源，工装检测平台回到原点位置且读输入信号、自动打开铅门、关闭X光电源锁、低压控制装置读输入信号以及冷却装置同时被启动，将各输号传给上位机等；启动组态软件及影像处理软件；

被测件放在机械平台上；

设置电压电流参数；

关上铅门，启动高压发生器；

将影像处理装置检测到的图像在控制计算机上显示；

在工装检测PLC控制程序下主控操作机械平台的运动轨迹，调整机械平台与射线管相对空间位置，使图像达到最佳效果；

评片，人工检测工件内部缺陷，将结果以文件或图片形式存储在控制计算机的文件夹中；

如果主控操作结束，则停止高压发生器，关闭铅门，机械平台回原点；

一个被测件检测过程结束；

如果主控操作未结束，则继续调整机械平台运动轨迹，直到输出满意的图像。

Claims (8)

1.一种X射线探伤机的控制装置，其特征在于：具有控制层以及设备层，其中控制层包括控制计算机、低压控制PLC、工装检测PLC以及冷却装置温控表，控制计算机通过数据总线与管理计算机相连，通过图像采集卡接有影像检测装置，通过串行通讯接口分别与低压控制PLC、工装检测PLC和冷却装置温控表进行通讯连接，控制计算机中存有图像处理软件及组态软件；设备层包括各动力装置及检测装置，各动力装置接收控制层中低压控制PLC、工装检测PLC或冷却装置温控表输出的控制信号，并将检测信号反馈至控制层，低压控制PLC及工装检测PLC中分别存有设备层相应设备的控制程序。

2.按权利要求1所述X射线探伤机的控制装置，其特征在于：所述设备层包括：

与低压控制PLC的I/O端口相连的高压发生器、驱动自藕变压器高压原边的步进电机、焦点转换电路；自藕变压器输出电压的电压取样电路、设于冷却装置中的压力开关以及流量开关、设于X射线防护装置的铅门限位开关；

与工装检测PLC的I/O端口相连的平台前/后电机、平台左/右电机、平台上/下电机、平台旋转电机、增强器上/下电机以及平台移动限位开关；

与冷却装置温控表的信号输入相连的冷却装置的温度传感器，与冷却装置温控表的输出端相连的冷却压缩机的启停控制电路及延时控制电路。

3.按权利要求2所述X射线探伤机的控制装置，其特征在于：低压控制PLC通过通讯电缆连接有触摸屏。

4按权利要求1所述X射线探伤机的控制装置，其特征在于：所述低压控制PLC及工装检测PLC通过第1总线桥单元并联于控制计算机的第1通讯接口(COM1)。

5按权利要求1所述X射线探伤机的控制装置，其特征在于：所述冷却装置温控表通过第2总线桥单元与控制计算机的第2通讯接口(COM2)相连。

6.按权利要求1所述X射线探伤机的控制装置，其特征在于：所述控制计算机的电源与影像设备的电源同相。

7.按权利要求1所述X射线探伤机的控制装置，其特征在于：在影像检测装置至图像采集卡的视频电缆的输入端设有瞬态抑制二极管。

8.按权利要求1所述X射线探伤机的控制装置，其特征在于：还具有管理层，包括管理计算机，通过局域网与控制层的控制计算机进行通讯连接。

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