多普勒激光测速仪在中厚板定尺剪中的应用

多普勒激光测速仪在中厚板定尺剪中的应用

李硕怡 ,苗劲蓬  ,邓卜齐

（宝武集团新疆八一钢铁股份有限公司轧钢厂中厚板分厂）

摘要：本文介绍了激光测速仪在八钢中厚板厂定尺剪中的应用，阐述了西门子S7-400PLC与LS9500-415激光测速仪通过PROFIBUS DP进行系统集成，实现钢板的非接触式测长与自动定位、自动剪切。

关键词：激光测长系统；S7-400；LS9500-415；

前言：宝武钢集团新疆八钢公司股份轧钢厂中厚板分厂的定尺剪激光测长系统采用BETA Laser MILK公司的LS9500-415测速仪。线性精度优于±0.07%，可重复性优于±0.02%，LS9500-415可以测量材料的正向和反向运动，并可以测量到真实的零速，可提高板坯定位精度。通过ProfiBUS DP通讯方式将S7-400与LS9500-415测速仪集成在一起，实现板坯的非接触式测长与定位，提高了测量精度和剪切控制水平，为进一步提高成材率提供了有效的技术手段。次系统不但定位精度高，并且简单易于维护。

1 、系统组成

1.1仪表安装

LS9500-415激光测速仪安装于定尺剪出口，距离剪刃3.4米的门型架上，如图1所示。

图1 仪表安装位置                     图1 仪表安装高度

LS9500-415安装高度为1.5米，测量景深为200mm。安装时要严格安装标准安装，因钢板平均厚度为29mm，故仪表底缘距离辊道面1471mm。仪表必须与辊道平面垂直，不得存在倾斜，否侧会影响测量精度。如图2所示。

1.2控制系统

   LS9500仪表通过ProbusDP总线与西门子S7-400PLC通讯 ，将激光测速仪与定尺剪控制系统整合在一起，实现数据的传输。测速仪通过ProbusDP总线将测量长度、信号强度、测速仪状态等信号上传至PLC。本系统中仪表的DP地址为10，数据长度为20个字节。定尺剪控制系统根据实时长度，实现自动定位与自动剪切的功能。定尺剪控制系统配置如图3所示。

图3定尺剪控制系统图

2、设备功能

2.1控制系统原理

   系统配置时，使用标准的ProbusDP总线将激光测速仪与S7-400 PLC控制系统连接为一个整体。当激光测速仪检测到钢板时，发出“测量有效”信号，并将实时测量的长度数据发送给控制系统，定尺剪控制系统通过比较L2下发的设定长度与实时测量长度，控制辊道的输送速度，通过2级减速实现精确定位。当达到设定长度时停止辊道并启动剪切功能，从而实现钢板的自动测量、自动定位和自动剪切功能。

2.2激光测速仪

   完整的激光测速仪系统主要包括核心仪表LS9500-415、保护套及吹扫装置、专用电缆、电源及I/O端子等。

   LS9500-415是非接触式速度仪，它是以激光多普勒技术为基础的仪器。由于是激光测量，与被测物没有接触，这消除了使用测量辊方式的滚轮磨损和滑移的问题，极大得提高了测量精度，减少了维护量。

   LS9500-415是一个高度集成的仪表，它将激光传感器、信号处理器等集成于一体，相比上一代分体式产品具有更高的稳定性和测量景深。仪表只需要独立的直流24V电源即可工作，该仪表具有丰富的数据接口，可通过S232、Prifibus、TCP/IP与上位机进行数据交换。

   LS9500系列仪表利用双光束干涉技术提供精确的速度读书。测量的速度随时间的积分来测量运动物体的长度。LS9500的光电部分产生激光束，激光在机内分裂并交叉。两束交叉的光束互相作用，产生与两束平面正交的条纹图案。如图4所示。

如图所示，当运动物体通过测量区域时，激光就会散射。散射的激光被仪表收集并装换为电信号。电信号的频率包含有关运动物体速度的信息。信号处理器将电信号转换为频率信息，频率信息与运动物体通过就光束的速度成正比。信号处理器将频率信息装换为速度信息并输出。

3、应用效果

   LS9500-415激光测速仪成功应用于中厚板定尺剪自动控制系统，其操作简单，基本实现免维护。仪表性能稳定，各项功能完善，完全满足工艺要求，在实际应用中取得了非常好的效果。

1）测速仪采用激光多普勒技术测量，结合高性能的控制系统，大大提高了测量精度和系统稳定性，提高了生产效率；

2）仪表精度高、响应快，能准确判断钢板移动方向，抗干扰能力强，不收钢板温度、材质的影响；

3）仪表具有真正的零速度功能，钢板停止后再启动情况下也能准确测量长度，极大提升了测量精度，不仅提高了定位精度，还大大降低了产品成本。

4）由于测速仪与干板没有接触，仪表的集成度高，故仪表的维护量大幅降低，基本实现免维护。

4、结论

   八钢中厚板厂定尺剪剪切系统采用BETA Laser MILK公司的LS9500-415测速仪，非常适用于非接触式在线钢板的长度测量。仪表集成度高、测量精度、数据接口丰富，可以根据实际应用场景与上位机通讯，构成稳定可靠的自动控制系统。此仪表安装简单、维护量低、软件调整界面简单直观、测量精度高，提高了我厂定尺剪定位精度，提高了成产效率，降低了生产成本，取得了良好的使用效果。

参考文献：

1、LaserSpeed Pro 9500-4 Length and Speed Measurement Instruction Handbook；

2、《S7-300/400 PLC应用技术》第4版   廖常初