一種基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種液位控制系統(tǒng)，尤其涉及一種基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，屬于物位控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]非晶合金具有高飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度、高磁導(dǎo)率、低矯頑力、低損耗等優(yōu)良的軟磁特性，非晶薄帶廣泛應(yīng)用于配送變壓器、非晶電機(jī)等電力領(lǐng)域，非晶變壓器以其節(jié)能低碳、綠色環(huán)保而被電力行業(yè)認(rèn)可，是代替?zhèn)鹘y(tǒng)取向硅鋼變壓器的最佳選擇。
[0003]目前，自動(dòng)化控制程度較高的非晶甩帶設(shè)備多為國(guó)外制造。本日立金屬公司的非晶、納米晶薄帶占據(jù)了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的近70%，幾年，國(guó)內(nèi)先后涌現(xiàn)出多條萬(wàn)噸級(jí)非晶帶材生產(chǎn)線，這在一定程度上打破了非晶薄帶依賴進(jìn)口的被動(dòng)局面，但非晶薄帶國(guó)產(chǎn)化的自動(dòng)化控制水平不高，且?guī)Р馁|(zhì)量和性能穩(wěn)定性都與日本日立存在很大差距。
[0004]非晶薄帶的制備采用快速凝固平面流鑄造技術(shù)，系將高溫鋼液噴射到高速旋轉(zhuǎn)的冷卻輥上，冷卻速率高達(dá)106°c /S。該工藝把長(zhǎng)流程硅鋼軋制工藝縮短到直徑僅一米左右的冷卻輥面上，所有制約薄帶性能的因素將更為復(fù)雜難控。液位高度和噴射壓力等一系列參數(shù)將影響到非晶薄帶厚度、橫向厚差、表面質(zhì)量、致密度及疊片系數(shù)，進(jìn)而直接影響到非晶變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軟磁性能及批量生產(chǎn)效率。
[0005]高品質(zhì)非晶薄帶與鋼水液位高度密切相關(guān)，穩(wěn)定的液位是非晶薄帶厚度均勻的必要條件。國(guó)外已有工藝通過調(diào)整密封噴嘴包內(nèi)惰性氣壓彌補(bǔ)噴射壓力的變化，但是調(diào)節(jié)惰性氣壓對(duì)設(shè)備精密度要求高，并且鋼水注入困難，流出量不容易控制。維持恒液位的方法有多種，通常有接觸式和非接觸式。磁浮子接點(diǎn)傳感器測(cè)量范圍有限，磁性材料常因高溫惡劣環(huán)境不能發(fā)揮作用；紅外、激光傳感器和X射線技術(shù)測(cè)量精度高，但此類設(shè)備對(duì)環(huán)境要求很高，抗干擾能力低、價(jià)格昂貴等，限制了其在鋼水液位測(cè)量中的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)非晶寬帶均采用重力噴帶，而非惰性氣體壓力噴帶，美國(guó)專利US4331739公開了用較高的噴射壓力制備橫截面積一致、厚度均勻的薄帶，該措施在一定程度上彌補(bǔ)了 0.3mm以下噴縫對(duì)鋼水穩(wěn)定流動(dòng)的限制。中國(guó)專利申請(qǐng)公告號(hào)CN 102974788 A通過陶瓷浮標(biāo)和上、下限位接近開關(guān)將液位控制在50mm范圍內(nèi)。帶材厚度均勻，致密度明顯提高。浮標(biāo)因鋼水溫度、密度及表面張力的不同，“吃水”深度將有所變化，并且精細(xì)石墨塞棒和鋼水出口撞擊磨損后會(huì)影響浮標(biāo)定位和杠桿傳送比例，這些隱性因素最終會(huì)影響到液位的控制。該發(fā)明須隨時(shí)調(diào)節(jié)塞棒升降平臺(tái)等運(yùn)動(dòng)部件，設(shè)置浮標(biāo)和杠桿傳送距離恰當(dāng)比例，系統(tǒng)各部位匹配后方能控制液位。另外，陶瓷浮標(biāo)或多或少會(huì)污染鋼水的純凈度。中國(guó)專利申請(qǐng)公告號(hào)CN 102389952A和CN 202461467 U通過肉眼觀察液位，手動(dòng)啟動(dòng)氣缸電磁閥，將其控制在400_450mm，噴帶壓力恒定在0.3-0.4Kg/cm2，厚度均勻，致密度高。該發(fā)明沒有省去人工控制，不能排除高溫?zé)彷椛洵h(huán)境下的人為不確定因素對(duì)液位高度的影響。需特別指出的，上述發(fā)明的液位控制在50_寬范圍內(nèi)，這對(duì)控制薄帶的厚度均勻性是有限的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)存技術(shù)存在的不足，提供一種基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)及實(shí)現(xiàn)方法，其組成包括:鋼水容納制動(dòng)裝置，在所述鋼水容納制動(dòng)裝置上設(shè)置有超聲波傳感器，所述鋼水容納制動(dòng)裝置和超聲波傳感器依次連接模/數(shù)轉(zhuǎn)化模塊、PC機(jī)/LabVIEff程序模塊，通過人機(jī)交互界面實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制。
[0008]所述基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)，所述鋼水容納制動(dòng)裝置包括:中間包，所述中間包與噴嘴包連接，所述噴嘴包的BN噴嘴的下方安裝有與冷卻輥，所述中間包的上方設(shè)置有自潤(rùn)滑軸承、緩沖彈簧以及橫梁，所述橫梁兩端連接有兩個(gè)氣缸，所述橫梁與塞棒連接，所述塞棒向下安放在所述中間包的空腔中，所述中間包的空腔中所述塞棒的兩側(cè)設(shè)置六根硅碳棒或者更多硅碳棒，所述超聲波傳感器設(shè)置在噴嘴包的上部，在所述噴嘴包的空腔中設(shè)有緩流平臺(tái)，所述緩流平臺(tái)設(shè)置在液位以上。
[0009]所述基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)，模/數(shù)轉(zhuǎn)化模塊為數(shù)據(jù)采集卡或是具有串口傳輸功能的數(shù)顯儀，或是PLC可編程邏輯控制系統(tǒng)。
[0010]所述基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集卡有能與程序通信的物理端口，數(shù)顯儀(表)具有RS-232串行接口或RS-485轉(zhuǎn)RS-232串口，具有變送功能。
[0011]所述基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)，根據(jù)要求編寫LabVIEW液位監(jiān)控程序，LabVIEW程序?qū)⒁何粩?shù)字圖形化后，PC機(jī)顯示液位確切高度，且程序具有上下限液位提示燈報(bào)警功能。
[0012]一種基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，超聲波傳感器將反映液位的電信號(hào)，傳輸給PC機(jī)的LabVIEW程序，LabVIEW程序?qū)⒁何粩?shù)字化與可視化，操作人員通過人機(jī)界面進(jìn)行液位控制，當(dāng)PC機(jī)顯示液位接近預(yù)設(shè)下限時(shí)，啟動(dòng)氣缸打開塞棒，及時(shí)向噴嘴包內(nèi)補(bǔ)充鋼水；當(dāng)顯示液位接近預(yù)設(shè)上限時(shí)，關(guān)閉塞棒，停止補(bǔ)充鋼水，循環(huán)制動(dòng)后，液位趨于恒定，完成了液位的傳感與計(jì)算機(jī)控制。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:
[0014]1.采用非接觸式超聲波傳感器測(cè)量液位，不接觸鋼水，液面流動(dòng)、波動(dòng)或氧化漂浮物均不影響測(cè)量；無(wú)須安置升降平臺(tái)、浮標(biāo)和杠桿等運(yùn)動(dòng)部件；本發(fā)明具有測(cè)量精度高、性能穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易拆裝、成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0015]2.提高了非晶薄帶品質(zhì)，提高了產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力和生產(chǎn)效率，同時(shí)提高了操作人員的安全性和降低了勞動(dòng)強(qiáng)度；超聲波測(cè)量精度高，液面波動(dòng)小，如若不考慮液面波動(dòng)，液位高度能夠穩(wěn)定在1mm甚至更小的變化范圍內(nèi)，噴射壓力能控制在0.lKg/cm2范圍內(nèi)；非晶薄帶表面光亮，“魚鱗紋”不明顯；薄帶平均厚度20-25 μπι，橫向厚差約2 ym;致密度增加，疊片系數(shù)提高到0.85-0.9 ;實(shí)現(xiàn)了液位數(shù)字化與可視化，完成液位的傳感與計(jì)算機(jī)控制；LabVIEW程序可以拓展儀器功能，自定義進(jìn)行微小、難測(cè)物理量的精確測(cè)量，同時(shí)節(jié)省產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間，并能最大限度地節(jié)省儀器和計(jì)算機(jī)硬件投入；操作人員從高溫惡劣環(huán)境中解脫出來，面對(duì)的不再是高溫強(qiáng)輻射鋼水，而是人機(jī)界面。同時(shí)該發(fā)明在冶金、石油化工、水利水電、采礦等領(lǐng)域的物位控制中也有廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的液位控制流程圖；
[0017]圖2為鋼水容納制動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖3為低液位350_時(shí)142_非晶薄帶貼棍面形貌；
[0019]圖4為低液位350mm時(shí)142mm非晶薄帶自由面形貌；
[0020]圖5為高液位420mm時(shí)142mm非晶寬帶貼輥面形貌；
[0021]圖6為高液位420mm時(shí)142mm非晶寬帶自由面形貌；
[0022]圖7為薄帶表面“魚鱗紋”形貌示意圖；
[0023]圖8為薄帶寬“魚鱗紋”形貌；
[0024]圖9為薄帶細(xì)“魚鱗紋”形貌。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0026]一種基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)，其組成包括:鋼水容納制動(dòng)裝置5，在所述鋼水容納制動(dòng)裝置上設(shè)置有超聲波傳感器I，所述鋼水容納制動(dòng)裝置和超聲波傳感器依次連接模/數(shù)轉(zhuǎn)化模塊2、PC機(jī)/LabVIEW程序模塊3，通過人機(jī)交互界面4實(shí)現(xiàn)閉環(huán)自動(dòng)控制。
[0027]所述基于LabVIEW的超聲波液位控制系統(tǒng)，所述鋼水容納制動(dòng)裝置包括:中間包12，所述中間包與噴嘴包13連接，所述噴嘴包的BN噴嘴16的下方安裝有與冷卻輥17，在所述中間包的上方設(shè)置有自潤(rùn)滑軸承7、緩沖彈簧9以及橫梁8，所述橫梁兩端連接有兩個(gè)氣缸10，所述橫梁與塞棒6連接，所述塞棒向下安放在所述中間包的空腔中，所述中間包的空腔中所述塞棒的兩側(cè)設(shè)置六根硅碳棒11或者更多硅碳棒，所述超聲波傳感器設(shè)置在噴