便携式结晶器振动检测系统研究与开发.pdf

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1、·18·重型机械2010NO．1便携式结晶器振动检测系统研究与开发沈国振，李培玉，甘涛(浙江大学机械工程学系，浙江杭州310027)摘要：根据结晶器振动检测系统体积小、功耗低、实时性高的要求，提出了一种便携式结晶器振动检测系统实现方案。以压电式加速度传感器为应用前端，以／xC／OS—II嵌入式微操作系统为内核，开发了基于MSP430+ARM9的双CPU上下位机体系结构的结晶器振动检测系统。实验证明，该系统操作方便、运行稳定、竖直方向测量精度在±1％以内，满足了连铸生产的实际需求。关键词：结晶器；嵌入式；／xC／OS—II；振动检测中图分类号：Tf777文献标识码：A文章编

2、号：1001—196X(2010)O1—0018—05ResearchanddevelopmentofportablemouldoscillationdetectionsystemSHENGuo—zhen，LIPei—yu，GANTao(DepartmentofMechanicalEngineering，Zh~iangUniversity，Hangzhou310027，China)Abstract：Accordingtothedemandsofmouldoscillationdetectionsystem，suchassmallsize，lowpowerconsumpti

3、onandhighreal—timeperformance，thispaperputsforwardtherealizationschemeforaportablemouldoscillationdetectingsystem．Usingthepiezoelectricaccelerationsensorastheapplicationfront—end，andtheembeddedsystem／xC／OS·IIasthesystemkernel，amouldvibrationdetectionsystembasedonMSP430andARM9Dual—CPUhardw

4、arearchitecturehasbeendeveloped．Experimentresultsprovethatthesystemrunsstablyandiseasytooperate，withthemeasurementaccuracywithin±1％intheverticaldirection，meetingtheactualneedsofthecontinuouscastingfield．Keywords：mould；embedded；／xC／OS—II；oscilationdetection连铸机在钢铁冶金制造流程中起着承前启后大、集成度低、使用不方便。针

5、对目前结晶的作用，连铸设备的可靠性和连铸坯的质量直接器振动检测方法的不足，本文提出了一种基于嵌影响整个生产线的产能和质量⋯。而结晶器作入式技术的结晶器振动检测方法，利用嵌入式系为连铸机的核心部件之一，其振动参数(包括幅统体积小、功耗低、功能强的特点，采用度、频率和波形等)的选择恰当与否将直接关系MSP430单片机与ARM9微处理器双CPU上下位到连铸生产的顺利进行和铸坯质量的好坏。传统机体系结构处理平台，并通过~C／OS．II嵌入式的人工检测方法存在较大误差，对实际连铸生产实时操作系统进行多任务调度和控制，实现了结指导意义不大，而现有在线检测系统虽处理能力晶器振动状态检测

6、的目的。强、能够实现对结晶器状态的长期监测，但所采1结晶器振动技术概述与分析用的位移传感器拆装复杂，且在连铸现场的恶劣工作环境下寿命相对较短，此外设备硬件体积结晶器振动对于改善铸坯和结晶器界面问的润滑效果显著，结晶器振动技术的诞生，连铸才得以实现。然而，振动会使连铸坯表面形成振收稿日期：2009—11—24；修订日期：2009—12—18痕，降低其表面质量。为了提高铸坯表面质量，作者简介：沈国振(1984一)，男，浙江大学机械工程学院硕士研究生。必须调整结晶器振动状态，而决定结晶器振动状2010No．1重型机械·19·态的因素包括振动方式、振幅、振频及波形平稳嵌入式微处理

7、器双CPU上下位机体系结构的检性等。此外，结晶器还存在着横向的振动，即偏测系统硬件平台，如图1所示。振。偏振主要由振动执行机构疲劳磨损或变形引起，偏振过大，将严重影响铸坯表面质量，严重时甚至引起拉漏事故J。目前广泛运用于钢铁企业的结晶器振动方式有正弦和非正弦两种，其优点是惯性矩小、颠波小，即加速度随时间变化小，通常其振幅范围为2～8mm，频率范围为1～8Hz。振幅小，结晶器内钢液液面波动小，浇注易于控制，有利于减小拉裂、减轻铸坯表面振痕、提高铸坯表面质量。振动频率高，负滑脱时图1结晶器振动检测系统硬件结构间减少，保护渣消耗量下