基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统技术方案

本实用新型专利技术基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，属于冶金设备自动化检测领域；提供了抗干扰性能强、对板形信号的处理具有很好的实时性和稳定性的冷轧板形辊信号处理系统；技术方案为：基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，包括压力传感器、嵌入式信号处理单元和工控机，多个压力传感器设置在板形辊的表面，压力传感器与嵌入式信号处理单元有线相连，嵌入式信号处理单元集成为一块PCB电路板，固定设置在板型辊内部的空槽内，随板型辊一起旋转，嵌入式信号处理单元与工控机无线相连。

Signal processing system of cold rolling strip shape roll based on wireless transmission technology

The utility model relates to a signal processing system of cold rolling strip shape roller based on wireless transmission technology, which belongs to the field of automatic detection of metallurgical equipment; a signal processing system of cold rolling strip shape roller with strong anti-interference performance and good real-time and stability for the processing of strip shape signal is provided; the technical scheme is: the signal processing system of cold rolling strip shape roller based on wireless transmission technology, including pressure sensor The embedded signal processing unit is connected with the embedded signal processing unit by wire. The embedded signal processing unit is integrated into a PCB circuit board, which is fixed in the empty slot inside the plate type roll and rotates with the plate type roll. The embedded signal processing unit is connected with the industrial computer wirelessly.

【技术实现步骤摘要】
基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统
本技术基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，属于冶金设备自动化检测

技术介绍
冷轧板带生产中，板带材板形的检测与控制一直是制约其产品质量的重要因素。而板形信号的处理与传输过程中的实时性，精确性是板形控制的前提条件。国内外新型的板形辊为整体封闭式，内置多个压电或压磁式传感器，其板形数据传输一般采用电滑环或光耦的方法来实现传感器模拟量从旋转端到固定端的传输，再将模拟信号通过线缆传送给上位机处理；在此过程中，要求传输环境干燥、洁净、高绝缘性。而板带轧制的实际环境较为恶劣，周围电磁场的干扰较多，导致数据传输失真。此外，现有板形的信号处理系统是通过滑环结构给传感器提供激磁信号并将其产生的板形信号传出板形信号处理单元，通过在信号处理单元中的模拟信号处理电路实现信号的放大、滤波、峰值锁存等环节。处理后的信号通过导线连接工控机，工控机通过插入数据采集卡实现对锁存板形信号的A/D转换和编码器脉冲的计数，然后由软件系统进行处理。本文将这种传统的板形信号处理系统称为“板形信号处理单元+工控机”系统构架模型，如图1所示。在图1所示的系统模型中，由板形信号处理单元为通过滑环为压磁传感器提供激磁信号，并为相敏检波电路提供同源同频的载波信号来实现对板形信号的相敏检波。同时，板形信号处理单元在完成对板形模拟信号的放大、相敏检波、滤波、峰值锁存等处理后，将处理后的信号通过导线传递到工控机，工控机通过对应的数据采集卡来实现对信号的实时采集，然后通过软件系统完成对板形辊位置、转速的测定以及板形信号补偿处理等。在完成这些工作后将得到的真实的板形数据实时传递给板形自动控制系统，并存储板形数据和实时显示板形。板形信号经过滑环结构传输，由于其本身机械结构存在的问题，使之很容易引入噪声信号。在信号经过处理单元后，转换为低频模拟信号，然后经过导线传入到控制室，由于在冷轧生产车间中用电设备众多，周围环境中充满着诸多高能的电磁场，信号在长距离导线传输过程中，无法避免的会受到外界磁场干扰，导致板形信号的质量大大降低，在后续处理过程中信号失真现象频繁发生。激磁信号分别需要传递到传感器和信号处理单元，而两者位置并不集中，造成激磁信号传输中会引入干扰，使得信号调制和解调时所用载波并不完全一致。工控机负责控制A/D转换、实时数据采集、数字信号处理、显示传输等任务，负担较大，致使系统的稳定性较差。
技术实现思路
本技术基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，克服了现有技术存在的不足，提供了抗干扰性能强、对板形信号的处理具有很好的实时性和稳定性的冷轧板形辊信号处理系统。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，包括压力传感器、嵌入式信号处理单元和工控机，多个压力传感器设置在板形辊的表面，压力传感器与嵌入式信号处理单元有线相连，嵌入式信号处理单元集成为一块PCB电路板，固定设置在板型辊内部的空槽内，随板型辊一起旋转，嵌入式信号处理单元与工控机无线相连；压力传感器用于采集冷轧板对板型辊的压力信号，嵌入式信号处理单元用于产生供压力传感器使用的激磁信号，对压力信号进行锁相放大、模数转换并将数据以无线方式发送到工控机中，工控机接收无线数据，完成数据补偿、处理和存储，显示板型。进一步，所述嵌入式信号处理单元包括激磁信号发生器、光电编码器、放大滤波模块、锁相放大器、多路复用器、可编程放大器、A/D转换器、STM32控制器和无线发射模块，激磁信号进入放大滤波模块产生正弦波，正弦波进入所述压力传感器，压力传感器输出端信号依序通过锁相放大器、多路复用器、可编程放大器、A/D转换器、STM32控制器后进入无线数据发射模块，光电编码器与STM32控制器相连，光电编码器随板型辊旋转产生周期性的触发脉冲。进一步，所述压力传感器的数量为30个，每五个所述压力传感器和所述锁相放大器为一组，使用一个具有5个输入口的所述多路复用器。进一步，所述工控机包括主机、与主机相连的显示器和无线数据接收模块。本技术与现有技术相比具有以下有益效果。本技术系统集成度高、结构紧凑、抗干扰性能强、减轻了工控机的工作量，对板形信号的处理具有很好的实时性和稳定性，满足信号的精度要求。具体体现在：1.传感器信号只需通过很短的导线直接与嵌入式信号处理单元相连，而无需引出后再处理，摆脱了滑环结构的羁绊，消除了在这个环节引入噪声的可能。2.将板形信号处理电路、AD转换和数据处理部分集成在同一块PCB板上，组成了一个统一的整体——嵌入式信号处理单元。这使得信号处理系统结构更加紧凑，大大提高系统的集成程度，显著增强了系统的抗干扰能力。3.采用以STM32控制器为核心的信号处理单元承担了大量的实时数据处理工作，大大减轻了工控机的工作负载。附图说明图1为传统的板形信号处理系统的结构图。图2为本技术的机构框图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的说明。如图2所示，本技术基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，包括压力传感器、嵌入式信号处理单元和工控机，多个压力传感器设置在板形辊的表面，压力传感器与嵌入式信号处理单元有线相连，嵌入式信号处理单元集成为一块PCB电路板，固定设置在板型辊内部的空槽内，随板型辊一起旋转，嵌入式信号处理单元与工控机无线相连；压力传感器用于采集冷轧板对板型辊的压力信号，嵌入式信号处理单元用于产生供压力传感器使用的激磁信号，对压力信号进行锁相放大、模数转换并将数据以无线方式发送到工控机中，工控机接收无线数据，完成数据补偿、处理和存储，显示板型。作为一种实施方式，嵌入式信号处理单元包括激磁信号发生器、光电编码器、放大滤波模块、锁相放大器、多路复用器、可编程放大器、A/D转换器、STM32控制器和无线发射模块，激磁信号进入放大滤波模块产生正弦波，正弦波进入压力传感器，压力传感器输出端信号依序通过锁相放大器、多路复用器、可编程放大器、A/D转换器、STM32控制器后进入无线数据发射模块，光电编码器与STM32控制器相连，光电编码器随板型辊旋转产生周期性的触发脉冲。激磁信号发生器为压力传感器提供激磁信号，对板形张力信号进行调制，可以采用直接数字合成的技术产生。锁相放大器对调整后的板形信号进行锁定放大处理，在此过程中的核心环节是相敏检波，即激磁信号经过处理后，作为相敏检波环节的参考，将调制信号还原为板形张力信号。可编程放大器进行增益可调的放大处理。STM32控制器对A/D采集后得到的数据进行处理，得出其中最大与最小值，并且平均值；同时，有编码器提供采样零点并对板形辊的转数进行计数，对板形的位置进行标记，将处理好的数据送入无线数据传输模块，并按照TCP/IP传输协议进行封装后传送给工控机。工控机将接收到的数据包进行解析并对板形信号进行补偿处理，包括板带边部部分覆盖补偿、挠度补偿、温度补偿、以及包角补偿等；经过补偿后的信号即为真实的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，其特征在于：包括压力传感器、嵌入式信号处理单元和工控机，多个压力传感器设置在板形辊的表面，压力传感器与嵌入式信号处理单元有线相连，嵌入式信号处理单元集成为一块PCB电路板，固定设置在板型辊内部的空槽内，随板型辊一起旋转，嵌入式信号处理单元与工控机无线相连；/n压力传感器用于采集冷轧板对板型辊的压力信号，嵌入式信号处理单元用于产生供压力传感器使用的激磁信号，对压力信号进行锁相放大、模数转换并将数据以无线方式发送到工控机中，工控机接收无线数据，完成数据补偿、处理和存储，显示板型。/n

【技术特征摘要】
1.基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，其特征在于：包括压力传感器、嵌入式信号处理单元和工控机，多个压力传感器设置在板形辊的表面，压力传感器与嵌入式信号处理单元有线相连，嵌入式信号处理单元集成为一块PCB电路板，固定设置在板型辊内部的空槽内，随板型辊一起旋转，嵌入式信号处理单元与工控机无线相连；
压力传感器用于采集冷轧板对板型辊的压力信号，嵌入式信号处理单元用于产生供压力传感器使用的激磁信号，对压力信号进行锁相放大、模数转换并将数据以无线方式发送到工控机中，工控机接收无线数据，完成数据补偿、处理和存储，显示板型。


2.根据权利要求1所述的基于无线传输技术的冷轧板形辊信号处理系统，其特征在于：所述嵌入式信号处理单元包括激磁信号发生器、光电编码器、放大滤波模块、锁相放大器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美红，高山凤，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：新型
国别省市：山西;14