HMD熱金屬檢測器設(shè)計和實現(xiàn)

　　摘 要：隨著我國在鋼鐵工業(yè)發(fā)展需求的強力驅(qū)動下，這就要求鋼鐵工業(yè)發(fā)展重要技術(shù)支柱的自動化系統(tǒng)，其功能與性能的不斷增強、提高與發(fā)展。而作為生產(chǎn)過程中的檢測技術(shù)——傳感器，傳感器采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對熱軋生產(chǎn)線實時監(jiān)控，并把相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸給計算機，現(xiàn)代鋼鐵產(chǎn)品的制造水平與自動化系統(tǒng)最基礎(chǔ)的技術(shù)——檢測技術(shù)的水平是密不可分的。
　　關(guān)鍵字：熱金屬檢測器傳感器冶金工業(yè)
　　中圖分類號：TG1文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791（2012）03（a）-0000-00
　　熱金屬檢測器（Hot Metal Detector）屬于光電檢測裝置，用于識別熱金屬運動的前沿及方向。 它采用熱電堆傳感器作為檢測器件，結(jié)合鍺透鏡成像原理，從而實現(xiàn)熱金屬檢測。熱金屬檢測器包括光電轉(zhuǎn)換線路，電子開關(guān)比較輸出線路和電子補償線路。
　　1 HMD熱金屬檢測器概述
　　HMD熱金屬檢測器主要用于冶金工業(yè)系統(tǒng)中，冶金工業(yè)是指對金屬礦物的勘探、開采、精選、冶煉、以及軋制成材的工業(yè)部門。包括黑色冶金式業(yè)（即鋼鐵工業(yè)）和有色冶金工業(yè)兩大類。
　　我國是鋼鐵生產(chǎn)和消費大國，粗鋼產(chǎn)量連續(xù)13年世界第一，作為世界鋼鐵生產(chǎn)和消費大國，我國年居世界首位。21世紀(jì)以來，我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的階段，粗鋼產(chǎn)量年均增長21.1%。然而，過多粗放式發(fā)展使我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過快增長，不僅使該行業(yè)背負(fù)著產(chǎn)能過剩的巨大包袱，由于盲目的擴大投資，2011年粗鋼總量過剩壓力仍然存在。同時，眾多落后技術(shù)的小型企業(yè)還帶來高耗能高污染等環(huán)保方面的惡果，與世界上節(jié)能減排的潮流不相協(xié)調(diào)。近兩年，淘汰落后鋼鐵產(chǎn)能已成為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重中之重。“十二五”規(guī)劃已提出以控制總量、淘汰落后、企業(yè)重組、技術(shù)改造、優(yōu)化布局為重點，著力推進鋼鐵產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和優(yōu)化升級，增強企業(yè)素質(zhì)和國際競爭力，加快鋼鐵產(chǎn)業(yè)由大到強的轉(zhuǎn)變。著說明我國的鋼鐵工業(yè)，正經(jīng)歷從一個高速增長到以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)鋼鐵工業(yè)發(fā)展，轉(zhuǎn)變增長方式為行動中心任務(wù)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整期的轉(zhuǎn)軌過程。這樣加速淘汰落后生產(chǎn)能力，加快提升科技開發(fā)與創(chuàng)新能力，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，降低消耗，降低成本，增加品種，生產(chǎn)高質(zhì)量、高附加值的產(chǎn)品，成為發(fā)展的重要特征。
　　在鋼鐵工業(yè)發(fā)展需求的強力驅(qū)動下，這就要求鋼鐵工業(yè)發(fā)展重要技術(shù)支柱的自動化系統(tǒng)，其功能與性能的不斷增強、提高與發(fā)展。產(chǎn)業(yè)自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)控制是由傳感器、計算機、執(zhí)行機器組成，這些技術(shù)是鋼鐵自動化的基礎(chǔ)技術(shù)，其應(yīng)用狀況直接體現(xiàn)了所構(gòu)成鋼鐵工業(yè)自動化系統(tǒng)所達到的水平，而作為生產(chǎn)過程中的檢測技術(shù)——傳感器，傳感器采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對熱軋生產(chǎn)線實時監(jiān)控，并把相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸給計算機，它體現(xiàn)了系統(tǒng)對象的能動性，也對應(yīng)系統(tǒng)的能控性，因此檢測技術(shù)對控制系統(tǒng)有很強的制約性，它直接關(guān)系到系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)制動化的水平，換句話說，現(xiàn)代鋼鐵產(chǎn)品的制造水平與自動化系統(tǒng)最基礎(chǔ)的技術(shù)——檢測技術(shù)的水平是密不可分的。
　　在鋼鐵自動化系統(tǒng)中，系統(tǒng)對象的檢測要考慮兩個部分，即被控對象及其環(huán)境，如在軋制過程中在線連續(xù)測量軋件尺寸的能力，決定了軋制可控程度和質(zhì)量，以及熱工件表面缺陷的處理，另外熱軋生產(chǎn)線工作現(xiàn)場溫度高，并且存在著水、氧化鐵皮、光照不均等現(xiàn)象，所以在鋼鐵熱軋自動控制系統(tǒng)中必須采取可靠地檢測技術(shù)，能在這樣的惡劣的環(huán)境中工作。
　　冶金工業(yè)的工作環(huán)境惡劣，因此，相應(yīng)的一些技術(shù)工作就要求由檢測器在較惡劣的環(huán)境下(如高溫、潮濕、油霧、水霧、粉塵等)長時間連續(xù)可靠工作，完成技術(shù)步驟。所以，市場需求是非常可觀的，相應(yīng)的傳感器產(chǎn)品的研發(fā)是非常必要的。
　　
　　2 HMD熱金屬檢測器特點
　　HMD熱金屬檢測器主要用于冶金工業(yè)系統(tǒng)中，通過對高溫工件的檢測，判斷工件的運動位置，輸出一控制用開關(guān)信號。本檢測器接收由高溫物體發(fā)射出來的紅外光，經(jīng)光學(xué)部分進行聚焦，成像到光敏器件上，把光能轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)電子線路處理，輸出一組對應(yīng)的開關(guān)信號(比如接點輸出，電平推挽輸出等)給控制機構(gòu)，實現(xiàn)自動控制的目的。
　　3 HMD熱金屬檢測器設(shè)計優(yōu)點
　　3.1 視場范圍
　　本檢測器在現(xiàn)場安裝時，可根據(jù)視場范圍、坯料品種來設(shè)置距離，用目測法對準(zhǔn)。
　　HMD熱金屬檢測器均有一定的視場范圍，對于任何一種HMD均應(yīng)有保證被測物體移動范圍在HMD的視場內(nèi)。
　　HMD檢測視場范圍和設(shè)置距離參照圖如圖1所示。：
　　3.2 電平輸出
　　電平輸出采用PNP/NPN晶體管推挽輸出，但同一時刻只能接一種負(fù)載。電平輸出的負(fù)載允許有兩種形式：阻性負(fù)荷和感性負(fù)荷，能提供的最大負(fù)載電流為100 mA。
　　3.3 接點輸出
　　接點輸出的輸出級為繼電器