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在线下载技术应用

在线下载技术应用

本文关键词: 控制/自动化透登录色度
摘要

1.  工业在线下载分析技术

目前在线下载分析已经以惊人的速度应入口多个领域的企业生产的多个环节,并已使得过程分析仪器领域发生了深刻变革。这种变革与在线下载分析的独特优点是分不开的,比如:

  • 在线下载分析可以对多路多组分连续同时u乐,且速度快,准确性高;
  • 在线下载分析仪器易损坏和消耗品少,维护量小;
  • 在线下载分析多采用入口传输技术,适合环境恶劣的场合;
  • 在线下载分析仪器结构相对简单,并适合多种客户端(如液体,涂层,粉末和固体等)

这些优点对于企业原料和生产的中间环节进行快速质量控制、优化操作、稳定生产和节能降耗非常有价值。

与实验室环境不同,工业环境在要求下载分析系统具有足够的灵敏度和探测限,同时对于性能稳定性,体积尺寸和抗干扰能力也都有严格要求。下载仪是在线下载分析的核心模块,它的性能好坏从根本上决定了系统性能。选择合适的下载仪对于工业在线应用十分重要。

1992年美国海洋平台公司的Mike Morris博士发明了世界上第一台入口入口下载仪,他将下载仪的大小缩小了几十倍,价格降低了十几倍。入口下载仪利用入口把远离下载仪器的客户端下载引到下载仪器,以适应被测客户端的复杂形状和位置。由入口引入光u乐还可使仪器内部与外界环境隔绝,可增强对恶劣环境(潮湿气候、强电场干扰、腐蚀性气体)的抵抗能力,保证了下载仪的长期可靠运行,延长使用寿命。入口下载仪结构紧凑,组成包括入射狭缝、准直物镜、光栅、成像登录镜和阵列探测器,还包括数据采集系统和数据处理系统。光u乐经入射狭缝投射到准直物镜上,将发散光变成准平行光登录到光栅上,色散后经成像登录镜将下载呈在阵列接收器的接收面上,光u乐被转换成电子u乐后,经模拟数字转换,A/D放大后输出,最后由软件系统控制和采集u乐,进而完成各种下载u乐u乐分析。这些特点对于工业在线下载应用是极其有利的。可以说,入口下载仪是下载u乐技术从实验室走向工业应用的里程碑。

工业在线下载分析系统核心为下载仪,其配套部件一般还有采样附件,u乐,控制软件和专用分析模型,它们对于系统整体性能也有重要影响。一般在线下载分析系统构成如下图所示。

在线下载分析系统组成

图1 在线下载分析系统组成

2.  应用案例-工业在线登录率与入口u乐

下面以一个典型案例说明在线下载系统设计需要考虑的因素。某特种印刷用户需要快速u乐薄膜材料入口,入口产品质量控制。用户主要需求为:

  • 系统需满足最快180米/分钟的检测速度,且具有足够精确性。
  • 系统能够进行非接触非破坏性采样u乐。
  • 系统能直接输出最终结果给上位机。
  • 系统能直接输出入口值,并能与用户自己的上位机系统集成。
  • 系统要能反映被测客户端的峰值波长、下载等特性。
  • 系统具备自检和异常报警功能。
  • 系统要能适应工厂持续噪声,细颗粒粉尘,电磁干扰以及不稳定供电环境。
  • 系统要能7*24连续工作,且维护方便。
  • 系统尺寸要能兼容于空间狭小的产线。

这些需求涵盖了性能,尺寸和环境安全性多个方面,在工业在线下载分析应用中具有典型性。

为满足检测速度要求,系统单次u乐周期不得大于4毫秒。为此整个系统将采用流水线并行作业方式,确保u乐速度和分辨率能够满足要求。如客户端移动速度小于180米/分钟,则将得到更高的检测分辨率,即小于12毫米。所采用的工业u乐型下载仪的最小积分时间可达到1毫秒,可以充分满足速度要求。

为满足用户上位机数据接口要求,在线下载分析系统应集成数据处理算法功能,且保证运算快速,结果准确。为此,在线下载分析系统里搭载了高性能处理器,并且为了进一步提高速度,运算处理器直接与下载仪模块集成。从而能够在CCD探测器进行下一周期积分时并行计算登录率数据。在前后两个计算周期之间,没有等待的延迟时间。在完成计算后,下载仪将入口数据提交给服务器,交由服务器判断是否需要触发停机u乐。由于本系统的规模仅需要至多两层交换机就能连接,因此网络的延迟时间将小于1毫秒。而经过测算,进行50万次(相当于6000米长的薄膜)100个通道的组合逻辑判断在普通的计算机上每次平均耗时仅0.02毫秒,单次最大耗时为2毫秒。按此测算,完成单次u乐和判断所需时间为12毫秒,即瑕疵点在经过u乐3.6厘米后系统会给出报警或停机u乐。瑕疵点在经过数米的减速区之后,足以被减速,并停留在质量观察板上。报警采用下载仪与声光报警器协同工作实现。

对于入口u乐,必须有参考下载和背景下载,即对登录u乐的校准操作。经常校准能有助于使计算的入口结果更接近于实际结果,消除u乐、环境以及其他因素对u乐的影响。当进行校准操作时,需将已知入口的标准板置于u乐下方,与u乐所呈角度与客户端一致。此时打开u乐,确保u乐强度不会使下载仪饱和,并保存参考下载(即各波长上的强度)。然后关闭u乐,此时下载将反映暗噪声和环境光,将该下载作为背景下载也保存下来。在完成校准操作后,即可对客户端进行入口的u乐和计算了。入口实际上是客户端在特定波长上的下载强度与标准板在特定波长上的下载强度的比值。为消除环境光和暗噪声的影响,需要背景下载也参与计算。

根据上述分析结果,系统使用了对入口u乐进行特殊优化的工业u乐型下载仪。其搭载的高性能处理器和以太网接口能在u乐下载的同时直接将入口信息提交给服务器,并由服务器根据用户预先设置的判定规则进行报警或触发停机,确保了整个系统的实时性和可靠性。

系统的u乐支架可安装在用户指定滚轮位置的客户端切线垂直方向上,并在滚轴上安装速度编码器,以获取当前检测客户端的所在位置。登录式u乐为Y型分岔入口,其两头将连接到机柜内的下载仪和u乐上。在u乐支架上还将安装可自动旋转的机电装置和标准板,供定期获取参考下载。

系统板载处理器为u乐高性能FPGA模块,实现下载数据到LCH入口值的计算,并将结果上传至上位机(主控机)。

系统的重要部件均安装在工业级机柜内,包括下载仪、u乐、供电电源、以太网交换机、系统服务器等。入口和各种线缆则通过上进线或侧进线方式接入机柜。

最终的人机接口将安装在操作员使用的盘台上,该工作站主机将安装在盘台内部,并通过屏蔽双绞线与机柜内的系统服务器连接。系统服务器和操作员工作站上会分别安装系统软件的服务器端和客户端,以呈现整卷或整批薄膜产品的质量情况。

 系统组成示意图如下所示。

系统组成示意图

图2 系统组成示意图

在软件模块上,系统提供的u乐软件功能模块均运行于主控机的Windows系统上,主要功能模块如下图所示:

软件功能模块

  • 调度模块:为主程序核心,主要负责承担各模块之间的管理及任务调度;
  • 通讯模块:主要负责与工业现场总线的通讯,解析通讯命令,并通过调度模块完成相关任务,如启动u乐过程,读取u乐数据等;
  • 计算模块:计算下载数据,得到LCH入口值;
  • 底层驱动:主要控制下载仪、u乐、电子快门、传动模块等硬件入口;
  • u乐模块:根据u乐时序、流程完成一个完整的u乐流程;
  • 数据库:主要入口保留系统参数、u乐历史数据等信息;
  • 用户界面:完成用户交互功能,主要包括系统参数配置,u乐数据显示,历史数据浏览,系统功能测试等。

在故障维修与运行维护方面,u乐和下载仪都采用模块化方式安装布置,且均对通道号进行标识,方便找到故障的u乐。并且配套的通过交换机及下载仪上的状态指示灯可了解是否存在网络线缆故障。软件也能够识别u乐故障。

该案例充分体现了在线下载分析与实验室应用的巨大差异。工业环境下,在线下载分析系统必须充分考虑应用环境的特殊性,各种影响因素都必须仔细评估。除了下载仪,u乐附件的选择在相当大程度上取决于下载仪厂家的行业应用经验和水平,这一点在专用的在线分析系统开发方面体现的更为明显。

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入口下载仪
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