一種煤氣柜活塞傾斜度在線檢測系統及方法技術方案

本發明專利技術提供一種煤氣柜活塞傾斜度在線檢測系統，包括通過RS485總線連接的雙軸傾角傳感器和轉換器；轉換器通過DP電纜以Profibus-DP從站的方式接入現有控制系統；轉換器包括依次連接的UART轉RS485電平轉換芯片、微處理器、DP從站協議處理芯片和DP總線物理接口芯片，微處理器用于根據雙軸傾角傳感器采集的數據計算煤氣柜活塞傾斜方向角度。本發明專利技術系統采用自主研發的轉換器，在轉換器中對采集到的數據進行處理，再以Profibus-DP從站的方式接入現有控制系統，在硬件上統一接口，方便接入各種品牌的控制系統，用戶幾乎無需在控制系統中做任何編程工作，主要將本發明專利技術系統傳來數據顯示即可，提高兼容性。

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術提供一種煤氣柜活塞傾斜度在線檢測系統，包括通過RS485總線連接的雙軸傾角傳感器和轉換器；轉換器通過DP電纜以Profibus-DP從站的方式接入現有控制系統；轉換器包括依次連接的UART轉RS485電平轉換芯片、微處理器、DP從站協議處理芯片和DP總線物理接口芯片，微處理器用于根據雙軸傾角傳感器采集的數據計算煤氣柜活塞傾斜方向角度。本專利技術系統采用自主研發的轉換器，在轉換器中對采集到的數據進行處理，再以Profibus-DP從站的方式接入現有控制系統，在硬件上統一接口，方便接入各種品牌的控制系統，用戶幾乎無需在控制系統中做任何編程工作，主要將本專利技術系統傳來數據顯示即可，提高兼容性。【專利說明】
本專利技術屬于冶金行業中煤氣柜活塞運行狀態檢測領域，具體為一種煤氣柜活塞傾 斜度在線檢測系統及方法。
技術介紹
隨著鋼鐵行業的快速發展，冶金企業對冶煉過程中產生煤氣的綜合利用越來越重 視，因此大型煤氣柜在冶金企業中得到越來越多的廣泛應用。活塞作為煤氣柜中極為重要 的一個部件，其運行是否正常對于煤氣柜來說顯得尤為重要。 正常運行時，活塞隨著煤氣柜的充放氣上下移動。由于活塞與整個柜體之間沒有 任何剛性連接，僅僅是依靠頂部鋼絲繩使其平衡，而活塞重達幾千噸，其主要是靠柜內煤氣 的壓力將其支撐，因此活塞在運行過程中可能會產生一定程度的傾斜，當達到一定程度時， 就可能會發生活塞卡軌、柜內煤氣過壓或者泄露，對于橡膠膜密封的煤氣柜還有可能撕裂 橡膠膜，造成重大損失。因此在煤氣柜運行過程中，需要嚴格檢測活塞的運行狀態。 對于活塞運行狀態，傳統的檢測方式是通過差壓變送器測量設置在活塞周圍的油 罐或自帶油溝內的油位變化來計算活塞的傾斜度。隨著活塞的傾斜，周圍的油罐內的液位 也會隨之變化，測量傾斜之后這三個或四個點的液位即可計算活塞的傾斜度。雖然這種測 量方式精度可滿足要求，但投資成本高、施工麻煩且后期維護工作量大。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是：提供， 能夠提高在線檢測活塞運行過程中的傾斜度的精度，并以Profibus-DP從站的方式接入用 戶現有控制系統，成本低、兼容性強。 本專利技術為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種煤氣柜活塞傾斜度在線檢 測系統，其特征在于：它包括通過RS485總線連接的雙軸傾角傳感器和轉換器；雙軸傾角傳 感器用于檢測煤氣柜活塞平面兩垂直方向上的傾角，轉換器通過DP電纜以Profibus-DP從 站的方式接入現有控制系統； 所述的轉換器包括依次連接的UART轉RS485電平轉換芯片、微處理器、DP從站協 議處理芯片和DP總線物理接口芯片，微處理器用于根據雙軸傾角傳感器采集的數據計算 煤氣柜活塞傾斜角度及方向。 按上述系統，所述的雙軸傾角傳感器設置在隔爆箱內，隔爆箱安裝在活塞邊部的 活塞大壩上，與調平后的活塞平面保持相對水平。 -種利用上述煤氣柜活塞傾斜度在線檢測系統實現的煤氣柜活塞傾斜度在線檢 測方法，其特征在于：它包括以下步驟： S1、定義X、Y軸為活塞平面內相互垂直的坐標軸，雙軸傾角傳感器的測量方向與 X、Y的方向互相平行，活塞原水平面為原平面P，活塞圓心為X、Y軸的交點0,活塞半徑為 R，活塞沿著直線MN發生傾斜，傾斜后的平面為Y，在平面Y中，設B點為傾斜之后活塞平 面的最高點，它與平面P之間的垂直距離為H，且Z BOB1= 0，那么0為X軸正向與傾斜 最高點方向沿逆時針方向的夾角，即活塞的傾斜方向；OBp OB2分別為傾斜之后X、Y軸上的 半徑，則其夾角ZBiOBsigcr，傾角傳感器測得X軸方向上傾角為a'，Y軸方向上傾角為 h'； S2、對采集到的原始數據采用如下算法進行濾波處理： Yk = (l-jO^+j^ (1)， 公式⑴中j為濾波系數，其取值范圍在0?1之間，Xk為當前采樣值，Ylrf為上 一次濾波結果，Yk為當前濾波結果； 將測得的X軸方向上傾角a'和Y軸方向上傾角b'分別經過公式（1)進行濾波， 得到濾波后的X軸方向上傾角a和濾波后的Y軸方向上傾角b ; S3、計算得到以下參數： 【權利要求】1. 一種煤氣柜活塞傾斜度在線檢測系統，其特征在于：它包括通過RS485總線連接的 雙軸傾角傳感器和轉換器；雙軸傾角傳感器用于檢測煤氣柜活塞平面兩垂直方向上的傾 角，轉換器通過DP電纜以Profibus-DP從站的方式接入現有控制系統； 所述的轉換器包括依次連接的UART轉RS485電平轉換芯片、微處理器、DP從站協議處 理芯片和DP總線物理接口芯片，微處理器用于根據雙軸傾角傳感器采集的數據計算煤氣 柜活塞傾斜角度及方向。2. 根據權利要求1所述的煤氣柜活塞傾斜度在線檢測系統，其特征在于：所述的雙軸 傾角傳感器設置在隔爆箱內，隔爆箱安裝在活塞邊部的活塞大壩上，與調平后的活塞平面 保持相對水平。3. -種利用權利要求1或2所述的煤氣柜活塞傾斜度在線檢測系統實現的煤氣柜活塞 傾斜度在線檢測方法，其特征在于：它包括以下步驟： 51、 定義X、Y軸為活塞平面內相互垂直的坐標軸，雙軸傾角傳感器的測量方向與X、Y的 方向互相平行，活塞原水平面為原平面P，活塞圓心為X、Y軸的交點0,活塞半徑為R，活塞 沿著直線MN發生傾斜，傾斜后的平面為Y，在平面Y中，設B點為傾斜之后活塞平面的最 高點，它與平面P之間的垂直距離為H，且Z BOB1= 0，那么0為X軸正向與傾斜最高點 方向沿逆時針方向的夾角，即活塞的傾斜方向；OB1WB2分別為傾斜之后X、Y軸上的半徑，則 其夾角Z B1OB2 = 90°，傾角傳感器測得X軸方向上傾角為d，Y軸方向上傾角為If; 52、 對采集到的原始數據采用如下算法進行濾波處理： Yk = (l_j)*Xk+j*Yk_i (1)， 公式⑴中j為濾波系數，其取值范圍在〇?1之間，Xk為當前采樣值，Ylrt為上一次 濾波結果，Yk為當前濾波結果； 將測得的X軸方向上傾角d和Y軸方向上傾角f分別經過公式（1)進行濾波，得到濾波 后的X軸方向上傾角a和濾波后的Y軸方向上傾角b ; 53、 計算得到以下參數：式中，為原平面P與傾斜之后的平面Y之間的夾角； 54、 根據X、Y軸將活塞平面分為四個象限， 1) 若a>0，b>0,則表示活塞最高點在第I象限，0°〈0〈9〇° ; 2) 若a〈0，b>0,則表示活塞最高點在第II象限，90°〈0〈18〇° ; 3) 若a〈0, b〈0,則表示活塞最高點在第III象限，180°〈 0〈270° ; 4) 若a>0，b〈0,則表示活塞最高點在第IV象限，270°〈0〈36〇° ; 5) 若3 = 〇，13>〇，則表示活塞沿￥軸正方向傾斜，0=9〇°; 6) 若a = 0，b〈0,則表示活塞沿Y軸負方向傾斜，0 = 270° ; 7) 若b = 0，a>0,則表示活塞沿X軸正方向傾斜，0 =0° ; 8) 若b = 0，a〈0,則表示活塞沿X軸負方向傾斜，0 =180° ; 9) 若a = 0, b = 0,則表示活塞處于水平位置，無傾斜。【文檔編號】G01C9/00GK1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤氣柜活塞傾斜度在線檢測系統，其特征在于：它包括通過RS485總線連接的雙軸傾角傳感器和轉換器；雙軸傾角傳感器用于檢測煤氣柜活塞平面兩垂直方向上的傾角，轉換器通過DP電纜以Profibus?DP從站的方式接入現有控制系統；所述的轉換器包括依次連接的UART轉RS485電平轉換芯片、微處理器、DP從站協議處理芯片和DP總線物理接口芯片，微處理器用于根據雙軸傾角傳感器采集的數據計算煤氣柜活塞傾斜角度及方向。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：萬磊，葉理德，歐燕，劉亮，
申請(專利權)人：中冶南方工程技術有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42