用微机监控系统严格控制离心机转速提高管芯质量

涂浴文
摘要: 本文叙述了用微机监控系统控制离心机的转速以提高预应力混凝土压力管管芯的制作质量。介绍了系
统硬件和软件以及抗干扰措施。采用该技术后,产品质量合格率在同样的工艺条件下保持在97%左右。
关键词:预应力混凝土压力管离心机微机质量控制
    预应力混凝土压力管的制作工艺主要包括: 制作混凝土管芯、缠绕环向预应力钢丝、制作保护层等三个阶段。其中管芯制作是保证预应力管的质量的关键。通常混凝土管芯采用离心法成型, 离心的效果如何, 将直接关系到制品的外观质量和混凝土和强度,而这一工艺的技术关键在于如何控制离心加速度和离心时间。过去, 我们厂在这方面, 由于其设备的陈旧, 在控制离心转速时, 主要靠工人积累的经验, 凭肉眼观察托轮的转速,从而估算出离心转速。这样,与离心工序的主要技术参数要求, 常常出现较大的误差,严重影响到产品的质量。为了解决这一技术难题, 使能更准确地测出离心转速, 我们着手研制微机监控系统,严格控制离心转速。
1 概述
    离心效果的好坏, 除了机器的外在因素外, 还取决于离心的转速和时间。目前, 大多数厂家都是以控制离心加速度或钢模合缝轮的线速度和离心时间来控制离心效果的。
离心加速度a =
n 2 Rg
980
（1）
式中, a —离心加速度;
n —钢模的离心转速;
R —管芯的平均半径;
g —重力加速度
钢模合缝轮线速度V=
2πDn
60
m/ sec （2）
式中, V —钢模合缝轮的线速度（外缘） ;
D —合缝轮的直径;
n —钢模的离心转速
    从（1） 、（2） 式中可以看出: 不论是离心加速度, 还是合缝轮的线速度,钢模的离心转速“n”是技术的关键参数。同时,开机时间与离心转速有紧密的,不同的转速要求不同的运行时间。在生产中,需要根据不同管芯的口径和具体条件选定其速度以及相应的时间。因此,我们在设计该系统时,主要考虑如何去监控并显示出钢模的离心转速及相应的时间, 从而使操作员能够通过该系统严格按照离心工艺参数要求和操作规程来生产管芯。现将该系统简介如下:
2 监控系统:包括系统硬件和系统软件
2.1 系统硬件
    硬件设计主要考虑能方便维修、容易扩充、安全可靠和操作简便的原则, 它主要由主机、控制台、显示器和打印机所组成,如图1 所示。

    主机采用模块总线结构, 由Z80CPU 的MCB - Ⅱ单板机在S - 100 总线槽箱内以插板方式与内存扩充、地址译码、系统时钟、输入和输出等逻辑电路模板连接。槽箱内预留有几个槽口以作扩展使用。系统监控信号由处于现场的SZGB - 4A 光电转速传感器输出信号, 经光电隔离器和整形电路通过A/ D 转换器输入到主机。光电转速传感器通过联接轴安装在电动机转轴上,共有3 路（因离心机只有3 台） ,同时计时器自动累计来反映出开、停机时间。为了防止计算机由于外界干扰等原因而出现“死机”的情况, 设计了触发单稳电路产生复位信号,促使CPU自动复位。
    打印机能自动定时打印出生的日志表, 包括时间、转速、班组、操作员号、管模号等,作为产品的原始资料。
    质检员利用控制台读取数据, 监视系统运行状态及输入参数,进行调控。
    显示器使用XJ P - 02A 转速数字仪, 安装在现场操作员的工作台上, 便于操作员随时了解离心机转速状态。
2.2 系统软件
    系统软件如图2 所示。

  &nbsp 为了避免因偶然断电而出现问题, 将整个控制程序软件固化在EPROM中。
    主程序设计原理, 是根据离心机转速为零判断三次投料顺序。具体描述如下:
    本系统首先启动,然后制管离心机启动运行。
    根据水泥管制作规程, 制管投料分三次进行。每次都要将转动的管模停下来处理积水等, 这一时刻转速必为零。
    程序判断出转速不为零的状态后, 每分钟打印一次时间和从传感器读取的转速。
    当转速变为零后,表示*次投料完成,开始第二次投料,此时将系统内部次数变量变成第二次,打印输出也同样为第二次投料。
    转速再次变为零,则是第三次投料。
    要注意的问题如下:如果投料出现不规范,比如机器开始转动后因故立即停下来, 则系统必须重新启动以便保持与机器的状态同步。
    软件系统还包括时钟中断程序,键盘/ 显示中断程序,打印中断程序。时钟每1 秒中断一次,分别对各工作电机进行时间累计;键盘/ 显示中断程序对面板按键操作进行中断处理;打印中断程序处理打印中断。
2.3 抗干扰措施
    由于离心机所处的环境比较恶劣, 对控制系统的抗干扰性能要求较高。因此,在硬件方面,选用稳压电源, 系统行总线驱动, I/ O 口悬空端通过电阻接+ 5V,以防干扰串入。每一集成电路电源部分增加滤波电容,传感器输出信号采用屏蔽线,并穿镀锌管悬空架设,减小地面震动的影响,系统采用模块结构,调试维修极为方便。在软件方面,对可编程芯片定时初始化,以消除芯片因电源干扰而被误复位所引起的误动作。采样时对输入信号进行“真”“假”判断,以识别干扰信号等。同时, 由于环境限制, 主机与离心机只有一墙之隔, 在防震方面也采取了一定的措施。
3 小结
    这个系统投入使用后, 我们厂在管芯的质量监控方面进入一个新阶段, 操作员可以*按照管芯成型的工艺要求,严格控制离心转速和时间了。以往管芯经常出现的漏浆、起纹、浮石、端口面露内分层等现象大为减少,管芯的合格率在同样的工艺条件下由以往“徘徊不前”的79 %迅速提高到95 %以上,废品率由2 %下降到015 % ,次品率也明显下降。产品的合格率1990 年为86.72 % , 1991 年后一直保持在97145 %左右, 取得了较为理想的效果。通过几年的使用,发现有的地方仍存在问题。如:转速传感器安装在电动机的轴上,不能及时反映出离心机转速,还要通过定时测量,校正换算表（按一定的比例换算） 供操作员使用, 在一定程度上给操作员带来不便; 同时该系统在防震方面还考虑得不够周全。今后,我们应从更换新一代单板机,提高监控系统的有效性能入手, 改进和完善监控系统的各个环节和整体效率,进一步提高产品质量。