文档介绍：塑料常源等——管材挤出机超声波测厚系统的研究2008年37卷第5期管材挤出机超声波测厚系统的研究。常源。王伟明,刘继红(北京化工大学机电工程学院,北京100029)摘要:围绕超声波的接受和发射的电路设计,讨论了基于单片机的系统硬件和软件的构成,重点研究了如何采集超声信号和对脉冲信号的处理,并设计了PLC和单片机之间的通信协议和硬件接口电路,利用RS485芯片将PLC自由口和单片机的串口连接起来。将壁厚数据送到建立在PLC平台上的控制系统,可以提高管材生产线的自动化水平和生产效率。关键词:PLC;单片机;超声波;测厚系统;挤出机中圈分类号::A文章编号:1001—945612008)05—0096一03UltrasonicSystemforThiclmessMeasureofPlasticsExtruder●CHANGYuan,WANGWei-ming,LIUJi—hong(BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China)Abstract:Thesystem,-,:PLC;singlechip;ultrasonic;thicknessmeasurementsystem;extruder在中国,塑料加工企业以中小型塑料厂为主,随着技术设备的不断改进和自动化水平的不断提高,以及企业对原料、能源、劳动生产率、开工率的要求和国家对环境保护的重视,在线厚度测量及控制系统以其投资少、收效快、解决塑料加工生产中最主要参数的测量和控制的优点,已逐渐使其成为越来越多企业的选择。PLC在管材生产线上被运用的越来越多,它依靠良好的操控性、可靠性和抗干扰能力成为工业控制中的首选。超声波通常是指振动频率大于20kHz的声波,它具有频率高、波长短、绕射现象小,特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。而超声波测距是一种传统而且操作简单、实用的非接触测量方法,它不受光线、颜色以及电磁场的影响,在恶劣作业环境下有很强的适应能力,因此利用超声波进行距离测量在工业控制、建筑测量、机器人定位等方面得到广泛的应用。通过分析超声波的特性和挤出机生产管材的工艺,拟定了利用水作耦合剂超声波测量方法,在此基础上设计了超声波的发射和接收电路,通过自定的协议将壁厚数据传送到挤出机PLC中,经过精确的PID控制方法,可以控制挤出机的温度、口模与芯棒的同轴度、牵引电机转速等因素的平衡性,最终可达到精确控制壁厚均匀和尺寸精确的目的。(探头)发出的超声波一部分在外表面被反射回换能器,如图1所示:一部分在内表面反射回换能器,还有一些发生多次反射。假设超声波在外表面反射回换能器所用的时间是t,,在内表面反射回换能器的时间是t:,超声波在试件内的传播速度是c,那么试件的厚度￡为:L=÷c(t:一tI)。所以上1只要监测到超声波在管材内壁和外壁的回波,并测量两次回波的时间间隔,就可以得到管材的壁厚。在应用过程中,由于管材表面不够平滑,无法做到探头与管材表面的直接耦合,超声波由空气到固体的透射率非常低,所以为了保证有一定能量的超声波透射过管材,在探头到管材之间就需要耦合剂。在系统中,采用了喷淋水耦合的方法,利用水作为耦合剂。超声波探头被包围在水柱中,超声波借助水柱耦合到管材,在内外壁上发生反射,再借助水柱耦合进探头。从管材壁反射回的超声波脉冲经过探头接收后变成电信号,再经过电路分析,得出壁厚信息。壁厚测量装置可安装在真空定径水槽・收稿日期:2008—06—02基金项目:上海市科委资助。作者简介:刘继红(1956~)。女。副教授,主要从事聚合物加工及原理方面的研究。・——96・——万方数据●■●■●●■●■●■●■_●■■●■●■●_■■●■■●■●■一■—I—一I●■●■●■一塑料常源等——管材挤出机超声波测厚系统的研究2008年37卷第5期内的定型套的前端,因为这个测量位置距模具近,可以及早地反馈到壁厚控制装置,并且还可以通过水槽内的水进行水循环从而达到壁厚的连续测量。田2超声波放大电路部寄存器的定义和清零等开始工作。地址00H的低位作为内壁回波信号标志