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摘要：本文介绍英国IMS公司生产的三探头测厚仪的测量及信号处理的基本原理;人机操作界面简介，以及测厚仪在莱钢宽厚板生产线的应用。
关键词：三探头测厚仪；宽厚板
中图分类号：TG335.51 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01
Three Probe Thickness Gauge Using in the Laiwu Steel Heavy Plate Rolling
Hu Meng
(Automation Division of Laiwu Steel Group,Laiwu271104,China)
Abstract:This article describes the basic principles of Britain IMS production probe thickness gauge measurement and signal processing;man-machine interface profiles,and the thickness gauge in Laiwu Steel heavy plate production line.
Keywords:Three-probe thickness gauge;Heavy plate
莱钢宽厚板厂精轧机自动厚度控制（AGC）系统使用英国IMS 公司的RM200 C型γ射线测厚仪对钢板进行厚度测量，可测量厚度为5-50mm的钢板。该系统对采集的模拟信号进行转换计算处理，具有自动诊断及人工智能修正功能。做为计算机控制系统LEVEL 1网的厚度值反馈给LEVEL 2网，从而使精轧机AGC压下控制系统自动调整轧制压力及辊缝，保证钢板成品厚度的准确性。
一、射线测厚仪系统组成及探头工作原理
（一）测厚仪控制系统的组成。测厚仪控制系统由中央操作站、客户机、就地操作面板、C型架、三个探头放射源及对应的电离室、测量系统与计算机通讯接口控制柜、电气柜、冷却水及供风系统。
（二）探头工作原理。放射源由3组安装在C型架底部的Cs-137同位素向上方释放射线，安装在C型架顶部的3组电离室吸收射线，并将射线能量值转换成电流信号，测量值的电流信号运用电流积分的原理，并通过I/U信号转换器将模拟信号转换成电压信号并放大。
二、操作界面
（一）操作主界面。在此界面，可以对测厚仪进行任何操作，包括：放射源的开/关；C型架的移动、定位，停止；三探头的位置控制；风机开/关；内部标准板的动作；并显示C型架、风机、放射源、标准版、探头位置等状态。
（二）侧面曲线界面。在此界面，侧面曲线图可能直观的显示出钢板在检测过程中长度方向的每个点厚度值及整个钢板的厚度分布。可以根据图形分析钢板在轧制过程中哪个部分的厚度超差，及时调整相应的参数。
（三）样片校准界面。为保证探头检测的准确性，每隔一段时间要用标准纯铁样片对系统进行校准。系统会根据探头控制电路信号的飘移情况自动给出纠正系数。在离线位置或C型架过热或过冷时，若无钢板过来，系统也可进行标准化工作，当钢板过来时，标准化停止。它的目的其实只是在比较一下放射源开与关时的输入信号的输出电压值，是否偏差，进行调整，以保证每块钢板的检测数据可靠。
（四）设定数据输入界面。在自动轧钢过程中，此界面的参数通过乙太网直接来自精轧机自动控制系统的LEVEL 2网，包括钢坯的化学成分，当前轧制温度，环境温度，钢板尺寸，合金补偿系数，温度补偿系数等。在单机状态下，只能人工进行输入或修改。
三、测厚仪控制系统与轧机AGC控制系统的通讯及数据传输
测厚仪内部各个组成部分之间采用的是InterBUS通讯协议，测厚仪与AGC控制系统的网络协议和数据传输是通过以太网通讯来实现。轧机LEVEL 2网络主要用来设置测厚仪的参数和产品参数，以及远程控制，接收测量反馈值和状态信息，测量厚度值用于轧机厚度控制模型的计算。
（一）传输协议。使用TCP/IP 通讯协议，数据是以报文（telegram）的形式发送的。
（二）设置内部时钟用来保证客户机与测量系统计算机的同步。
（三）数据存放。在测量系统中有两个缓冲区存放产品参数：当前钢板和下一块钢板。当前钢板测量后，下一块钢板的参数自动进入当前缓冲区。一般来讲，当前缓冲区的钢板正在进行测量和使用时，新的产品数据同步送到下一个缓冲区。
（四）修正补偿。将测量值与设置值进行比较，差值反馈回AGC控制系统并运用数据补偿系统，测量系统进行自动修正，调节下一块钢板的测量环境，以保证测量值的精确性。
四、测量精度的控制
（一）温度补偿。该系统对钢板厚度的测量值，测量温度为600~1100℃，考虑到测量温度、膨胀曲线、合金组成等因素，系统内部再行再计算，将温度修正为20℃时的厚度值，虽然当前测量的钢板是刚出轧机的热钢板，还未经矫直、剪切等工序，但这个测量值己经是钢板冷却后成品的厚度值。
（二）合金、密度补偿。自动生产模式下，钢种合金成分及密度直接通过乙太网传送到测厚仪，若是单机工作，则需人工将钢板的合金组成及密度，这个数据非常重要，因为系统根据预设的合金百分比计算出该钢种响应的吸收系数，得到最终的合金修正因数，不同的钢种有不同的吸收系数，直接影响到测量值的准确性。
（三）宽度方向上的厚度测量。当C型架在辊道中心线时，测厚仪进行长度方向的测量，这时测厚仪的3个探头只进行钢板长度方向测量，钢板在辊道上前进，3个探头在长度方向上的测量值取平均值，这3个平均值，反馈给计算机HMI；横截面的测量是对钢板进行宽度方向的精密测量，钢板必须停止，中心线上的探头不能移动，两侧的探头沿钢板宽度方向移动，再与中心线的探头测量值一起形成一组钢板宽度方向上的厚度测量值。
（四）厚度校准。将标准纯铁样片与生产测量值比较，如果两个数值相近，则说明系统的计算是准确的。方法如下：将实验室标准样片放在系统的样片测量架上，在操作站的操作画面上输入参考值（样片厚度）或目标值，按下分类计算按钮，系统自动测量样片厚度，并根据测量样片的实际测量值与样片标准值的差异，自动给出系统的分类因数，这个分类因数将直接影响到测量效果。
（五）指数过滤器。对于线性过滤器来讲，无论数据有多“旧”，它们的分量是平等的。但对于指数过滤器来讲，它大大减少了“旧”的数据的含量。过滤因数α介于0与1之间。先前连续测量值过滤公式如下：
Mnew=α*Anew+(1-α)*Mold
Mnew:新的计算平均值；Anew：当前测量值；Mold：上次计算平均值
用户可根据自己的要求设置α，来削弱当前测量值的比例。起到调整测量值准确度的目的。
（六）测量数据。一般我们要求测量值精确到小数点后三位，在样片校准时可精确到小数点后四位。而目前用户交货允许到小数点后二位，因此，测量精度精度的提高，大大提高了我们的轧制质量，满足较高要求的厚度控制。
五、结束语
三探头γ射线测厚仪于2009年在莱钢宽厚板厂投入使用，在钢板厚度测量及控制方面起到了重要的作用，保证了钢板轧制厚度的准确性。数据采集、自动修正，自动校准，数据补偿计算机控制系统的应用避免了人为误差，提高了作业效率，并带来巨大的经济效益，该系统在轧钢企业具有很好的应用前景。
关键词：三探头测厚仪；宽厚板
中图分类号：TG335.51 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011) 24-0000-01
Three Probe Thickness Gauge Using in the Laiwu Steel Heavy Plate Rolling
Hu Meng
(Automation Division of Laiwu Steel Group,Laiwu271104,China)
Abstract:This article describes the basic principles of Britain IMS production probe thickness gauge measurement and signal processing;man-machine interface profiles,and the thickness gauge in Laiwu Steel heavy plate production line.
Keywords:Three-probe thickness gauge;Heavy plate
莱钢宽厚板厂精轧机自动厚度控制（AGC）系统使用英国IMS 公司的RM200 C型γ射线测厚仪对钢板进行厚度测量，可测量厚度为5-50mm的钢板。该系统对采集的模拟信号进行转换计算处理，具有自动诊断及人工智能修正功能。做为计算机控制系统LEVEL 1网的厚度值反馈给LEVEL 2网，从而使精轧机AGC压下控制系统自动调整轧制压力及辊缝，保证钢板成品厚度的准确性。
一、射线测厚仪系统组成及探头工作原理
（一）测厚仪控制系统的组成。测厚仪控制系统由中央操作站、客户机、就地操作面板、C型架、三个探头放射源及对应的电离室、测量系统与计算机通讯接口控制柜、电气柜、冷却水及供风系统。
（二）探头工作原理。放射源由3组安装在C型架底部的Cs-137同位素向上方释放射线，安装在C型架顶部的3组电离室吸收射线，并将射线能量值转换成电流信号，测量值的电流信号运用电流积分的原理，并通过I/U信号转换器将模拟信号转换成电压信号并放大。
二、操作界面
（一）操作主界面。在此界面，可以对测厚仪进行任何操作，包括：放射源的开/关；C型架的移动、定位，停止；三探头的位置控制；风机开/关；内部标准板的动作；并显示C型架、风机、放射源、标准版、探头位置等状态。
（二）侧面曲线界面。在此界面，侧面曲线图可能直观的显示出钢板在检测过程中长度方向的每个点厚度值及整个钢板的厚度分布。可以根据图形分析钢板在轧制过程中哪个部分的厚度超差，及时调整相应的参数。
（三）样片校准界面。为保证探头检测的准确性，每隔一段时间要用标准纯铁样片对系统进行校准。系统会根据探头控制电路信号的飘移情况自动给出纠正系数。在离线位置或C型架过热或过冷时，若无钢板过来，系统也可进行标准化工作，当钢板过来时，标准化停止。它的目的其实只是在比较一下放射源开与关时的输入信号的输出电压值，是否偏差，进行调整，以保证每块钢板的检测数据可靠。
（四）设定数据输入界面。在自动轧钢过程中，此界面的参数通过乙太网直接来自精轧机自动控制系统的LEVEL 2网，包括钢坯的化学成分，当前轧制温度，环境温度，钢板尺寸，合金补偿系数，温度补偿系数等。在单机状态下，只能人工进行输入或修改。
三、测厚仪控制系统与轧机AGC控制系统的通讯及数据传输
测厚仪内部各个组成部分之间采用的是InterBUS通讯协议，测厚仪与AGC控制系统的网络协议和数据传输是通过以太网通讯来实现。轧机LEVEL 2网络主要用来设置测厚仪的参数和产品参数，以及远程控制，接收测量反馈值和状态信息，测量厚度值用于轧机厚度控制模型的计算。
（一）传输协议。使用TCP/IP 通讯协议，数据是以报文（telegram）的形式发送的。
（二）设置内部时钟用来保证客户机与测量系统计算机的同步。
（三）数据存放。在测量系统中有两个缓冲区存放产品参数：当前钢板和下一块钢板。当前钢板测量后，下一块钢板的参数自动进入当前缓冲区。一般来讲，当前缓冲区的钢板正在进行测量和使用时，新的产品数据同步送到下一个缓冲区。
（四）修正补偿。将测量值与设置值进行比较，差值反馈回AGC控制系统并运用数据补偿系统，测量系统进行自动修正，调节下一块钢板的测量环境，以保证测量值的精确性。
四、测量精度的控制
（一）温度补偿。该系统对钢板厚度的测量值，测量温度为600~1100℃，考虑到测量温度、膨胀曲线、合金组成等因素，系统内部再行再计算，将温度修正为20℃时的厚度值，虽然当前测量的钢板是刚出轧机的热钢板，还未经矫直、剪切等工序，但这个测量值己经是钢板冷却后成品的厚度值。
（二）合金、密度补偿。自动生产模式下，钢种合金成分及密度直接通过乙太网传送到测厚仪，若是单机工作，则需人工将钢板的合金组成及密度，这个数据非常重要，因为系统根据预设的合金百分比计算出该钢种响应的吸收系数，得到最终的合金修正因数，不同的钢种有不同的吸收系数，直接影响到测量值的准确性。
（三）宽度方向上的厚度测量。当C型架在辊道中心线时，测厚仪进行长度方向的测量，这时测厚仪的3个探头只进行钢板长度方向测量，钢板在辊道上前进，3个探头在长度方向上的测量值取平均值，这3个平均值，反馈给计算机HMI；横截面的测量是对钢板进行宽度方向的精密测量，钢板必须停止，中心线上的探头不能移动，两侧的探头沿钢板宽度方向移动，再与中心线的探头测量值一起形成一组钢板宽度方向上的厚度测量值。
（四）厚度校准。将标准纯铁样片与生产测量值比较，如果两个数值相近，则说明系统的计算是准确的。方法如下：将实验室标准样片放在系统的样片测量架上，在操作站的操作画面上输入参考值（样片厚度）或目标值，按下分类计算按钮，系统自动测量样片厚度，并根据测量样片的实际测量值与样片标准值的差异，自动给出系统的分类因数，这个分类因数将直接影响到测量效果。
（五）指数过滤器。对于线性过滤器来讲，无论数据有多“旧”，它们的分量是平等的。但对于指数过滤器来讲，它大大减少了“旧”的数据的含量。过滤因数α介于0与1之间。先前连续测量值过滤公式如下：
Mnew=α*Anew+(1-α)*Mold
Mnew:新的计算平均值；Anew：当前测量值；Mold：上次计算平均值
用户可根据自己的要求设置α，来削弱当前测量值的比例。起到调整测量值准确度的目的。
（六）测量数据。一般我们要求测量值精确到小数点后三位，在样片校准时可精确到小数点后四位。而目前用户交货允许到小数点后二位，因此，测量精度精度的提高，大大提高了我们的轧制质量，满足较高要求的厚度控制。
五、结束语
三探头γ射线测厚仪于2009年在莱钢宽厚板厂投入使用，在钢板厚度测量及控制方面起到了重要的作用，保证了钢板轧制厚度的准确性。数据采集、自动修正，自动校准，数据补偿计算机控制系统的应用避免了人为误差，提高了作业效率，并带来巨大的经济效益，该系统在轧钢企业具有很好的应用前景。