1 引言目前，1550mm冷轧硅钢精整机组的纵剪窄卷sl线，重卷宽卷etl线两条线采用超声波传感器，利用其声纳原理进行钢卷的高度对中，自动上卷和卷径计算，具有高分辨率(<1mm),高精度的特性。较传统意义上的用几个光电管检测加上复杂的cosθ角度计算公式相比，省去了多余的电气元件和繁琐的plc程序段，因而在操作点检和维护上，带来了极大的方便。
2 性能介绍从应用于工业环境的设计角度出发，超声波传感器具有短路保护，反向电压保护和瞬间温度补偿的功能，由德国pil公司制造，本机组使用的是p42m系列中的p42-a42m-2d-k180e(传感器)和p42-moa-2d-1g-180e解码器的一种。可检测的距离为200～2500mm。根据检测对象距离的变化，比例的模拟输出电压/电流信号，两个开关量输出和两个可调开关用于设定其检测范围，四个功能开关用于定义其工作特性。如接上lcd显示器，有四位数的数据输出，距离检测的精确度主要取决于传感器头的超声波脉冲发送回收的飞行时间，温度补偿(用于电压校正)，回响(echo)信号的条件变化(在适当的距离范围)。这样，就可以得到一个较平滑的模拟输出和稳定的开关量输出，见图1。另外，该变送器还具有rs232计算机接口，接驳pc机后，将功能开关1拨到off位置，可进行在线编程，设定参数，读取或传送数据，直接影响其工作性能。而不需要特殊的通讯软件。主要技术数据(25℃以下测得)[1]见附表。附表 主要技术数据传感距离(mm) 200～2500 载波频率(khz) 180分辨率(mm) ＜1 温度补偿(℃) 0～50线性度 ±2mm或0.3% 电源(dc) 19～30v声波角度 8° 开关量输出 2no/nc模拟量输出 0-10v/4-20ma 若同时使用几个超声波传感器控制同一对象时，需要将变送器的hld和gnd端相连，如图2所示。使得传感器同时发射脉冲，这样可防止由于传感器彼此间太靠近，而且互相干扰的情况发生。因此，在sl线出口卷取机的卷经计算中，由于纵剪分割条数较多，切卷分条彼此之间都存在分离间隙，使用了两个并排着的传感器,接在hld和gnd端后，消除了可能产生的负面影响。与此同时，大大提高了测量的精确程度。在有效范围之内(200～2500mm)，模拟/开关量输出能正常的显示出来，报告出对象的实际距离，一旦物体在范围之下，即小于200mm，模拟输出为0v或4ma,数字量输出为0000，不可能准确测出物体的实际距离，两个开关量no/nc激活输出，同时面板上的ura灯点亮，在范围之上，即大于2500mm，由于不能收到回响信号，模拟输出为10v或20ma，数字量输出为9999，两个开关量2no/nc封锁不输出，同时面板上的ora灯点亮，表示不在其有效范围之内。3 p42m系列的编程当功能开关1为on时，可设定偏置和模拟量，为off时，设定参数命令，如图3所示。编程指令:由于不需要其它的通讯软件，只要输入符合规定的指令结构即可。即＠#bp＜cr＞ ＠:命令开始符 b:大写字母的命令＜cr＞:命令结束符号(enter)#:传感器地址 p:参数(十进制数)首先，通过rs232接口，将pc机中的文件用dos的copy命令拷贝到变送器内，之后，在pc机中运行udse.exe或sende.exe文件即可进入编程环境。(1) 若进行模拟输出范围的调整0-10v或4-20ma:则@#sp<cr>0≤p≤1000mm(2) 若进行模拟输出的偏值offset调整:则@#op<cr> 0≤p≤1000mm(3) 若进行设定值1，2的设定:则@#1p<cr>，0≤p≤1000mm;@#2p<cr>，0≤p≤1000m(4) 若要装入工厂设定值，即初始设定值从ram写入rom;则@#i<cr>﹥(5)要写入实际修改后的设定值，即写到eeprom中:则@#w<cr>。
4 实际应用(1) 传统意义上的钢卷高度对中，即校正钢卷中心与开卷机芯轴中心成一直线。它的控制由两个光电管和一个上升用的脉冲发生器来执行的。该脉冲发生器装在钢卷小车上，小车上升过程中，当钢卷的上表面光电管遮住，钢卷直径靠脉冲发生器的行程值来计算(从小车底部到光电管被遮为止)用这个算出来的直径值，反过来再求出实际到位时的小车行程。见图4。钢卷直径计算:[2]h-a=d/2×(1+1/cosθ)即 d=2×(h-a)×cosθ/cosθ+1)d:外经mmθ:鞍座角度(已知)h:光电管高度(已知)a:钢卷鞍座上升高度(上表面被遮时)高度对中是上升行程的计算lslh=lp*cosθls=lh-blh:底部到鞍座的距离lp:底部到芯轴的距离b:当光电管被遮，小车停止时，鞍座的上升高度(2) 用超声波传感器进行高度对中时:a) 先求出测得的实际距离 l pw 130 模拟量输出 fdgl kg 8.192 16384=2000mm/gt dd 120 实际值mm b) 钢卷直径计算，如图5所示: d=lh-lu-lalh:小车底部到传感器的距离(已知)lu:传感器测得的实际值dd120la:小车上升行程(编码给出)小车行程计算:ls=lp-d/2lp=芯轴到小车底部的距离(3) 钢卷上到芯轴时的对中，如图6所示(即在机组中心线上)。(a) 同样，先求出实际测得值，同上2(b) 计算公式:ls=lp-lu-w/2lp:传感器到机组中心线的距离(已知)lu:传感器测得实际值w:钢卷宽度(已知)允许偏差±3，大于时，向外移。小于时，向内移。 (程序省略)(4) 开卷机/卷取机卷经的计算，见图7d=2lu-2lplu:传感器到芯轴的距离(已知)lp:传感器测得实际值然后通过循环程序，精确计算得出直径d'=0.05×(d-x)+xx:内部循环变量的直径值，直到近似等于d值。0.05:调整系数
5 结束语从以上的计算公式看出，计算方式简便，只需要加减相关的距离，使得在编程方面，也简洁短小，提高了系统执行程序的时间。
参考文献[1] pil公司产品在互联网址:http://www.pil.de上的说明. [2] h.onodera n.katayama. general description of operation[j] melplac，1998.7.
作者简介何 轶(1973-) 男 工程师 现从事自动化电气专业。
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