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【摘 要】 简述轧管厂漏磁探伤设备系统改造前和改造后的系统结构、信号处理、信息通讯、逻辑控制等主要部分的对比。新系统投入运行后，效果良好，在生产中起了关键作用。
【关键词】 系统结构；信号处理；信息通讯；逻辑控制
1 该项目设计提出的依据
轧管厂漏磁探伤设备自1990年开始安装、调试到投入使用，至今已经高负荷运行17年多的时间，随着时间的延续，产量的不断攀升，探伤设备出现严重老化现象，严重影响探伤的可靠性给探伤检测带来很大的隐患：
1）纵向设备低频干扰严重
2）探伤主机动平衡失衡
3）主轴承磨损
4）滑环窜动
5）电子设备的不断升级而使得我们这一套10多年前的设备的一些备件已经逐渐停产而无法再定购。
2 研究内容和方法
机械液压设备已不适应现代探伤设备对钢管稳定输送的要求，如在稳定性上，现有探伤设备夹紧辊一般采用三辊压紧，传输方式；探伤小车一般不再采用以三角铁的轨道气动销销死结构，而是采用更加稳定的液压缸推动滑动轴辊的方式等。机械设备的改造要涉及到现有的控制系统的兼容性的问题，原始的 186 计算机（ULC）在控制能力上和 SDP，ADP，WDP 一样远远落后于时代的发展，由于当时计算机的性能问题——大量采用硬件的：逻辑控制及数据处理；从而使其通用性，可扩展性受到极大的制约，其特殊性不仅使机械设备改造受到制约，就电气设备本身，由于同样的原因：造成电器备件的特殊性。既使是硬盘由于软件不可移植必需依赖于 TUBOSCOPE公司。 造成备件费用更加昂贵；且一旦出现故障就很难查找；并且这种落后的计算机对环境的要求也很苛刻。经过多年的使用，所有的硬件现在基本上存在老化等问题，并随着时间的推移，这些问题变的越来越严重。
我们认为：对任一部分探伤仪器的改造都将涉及机、电、液、工艺四个方面，四方面相互依存，相互制约，任何针对单一问题的改造都不能彻底解决问题。单一的改造投入资金，时间过多又带来新的问题，改造变成一种维持现状，还需进一步改造的状态。所以我们建议：对现有两条线设备进行切底升级改造。这样能更加保证改造后的系统稳定性，并且所需的费用和时间也比逐项改造的总费用和时间要少。在这次切底升级改造完成后，新探伤设备做到了以下几点：
①探伤设备在数据信号传输方面采用高度集成模块板。③逻辑控制采用AB PLC控制方式替代原来的ULC逻辑控制方式。④主机辊道传动采用变频伺服技术替代以前的液压伺服传输装置。⑤新的探伤小车充分考虑到设备的磁化问题采用坚固的软磁材料。
3 原漏磁探伤设备系统简介
3.1 概述：
轧管厂原漏磁探伤设备是从美国TUBOSCOPE公司引进的，主要包括横向探伤设备（SONOSCOPE）、纵向探伤设备（AMALOG）、SONOSCOPE离线校验器、AMALOG离线校验器、夹送辊装置等。横向探伤设备（SONOSCOPE）用来检测钢管的横向内外缺陷，纵向探伤设备（AMALOG）用来检测钢管的纵向内外缺陷。
3.2 信号处理系统：
3.2.1 漏磁横向探伤单元配有八只探鞋，每只探鞋上装有 8 个线圈。每只探鞋中的线圈检测钢管表面缺陷所产生的漏磁信号。漏磁横向探伤机有一套现场仪器盒。在现场仪器盒中，有8个8通道的前放板，一个CLOCK时钟处理板和一块数据DATA处理板。8 通道的前放板对探鞋的信号进行放大。CLOCK处理板和DATA处理板汇总来自于8通道前放板的信号，并把它们送到电气柜中的AI/O输入输出接口板。然后信号经过电气柜16块4通道滤波板滤波和DMM板处理后，再将信号传送到横向信号处理中心板SDP板。最后将数据传到中央处理器（CDP）进行处理并将结果储存到数据库，计算机根据数据库的信息生成相应的探伤报告。
3.2.2 漏磁纵向探伤单元 Amalog配有两只探鞋，每只探鞋上装有 16 只线圈。每只探鞋中的线圈检测钢管表面缺陷所产生的漏磁信号。漏磁纵向探伤机有两只仪器盒，每只探鞋一个盒子。在每个仪器盒中，有两个 8通道的前放板、一個DATA数据处理板和一块CLOCK时钟板。8 通道的前放板对探鞋的信号进行放大。CLOCK处理板和DATA处理板汇总来自于8通道前放板的信号，并把它们送到电气柜中的AI/O输入输出接口板。然后信号经过电气柜8块4通道滤波板滤波和DMM板处理后，再将信号传送到横向信号处理中心板ADP板。最后将数据传到中央处理器（CDP）进行处理并将结果储存到数据库，计算机根据数据库的信息生成相应的探伤报告。
3.3 信息通讯系统：
原漏磁探伤系统通讯系统采用扁平电缆，通过AT CDP COMM I/F板和IBM 16 CHANNEL INTERFACE板，使SDP（漏磁横向探伤单元）、ADP（漏磁纵向探伤单元）和ULC（通用逻辑控制单元）与CDP（中心处理单元）通讯。
3.4 逻辑控制系统：
原漏磁探伤系统的逻辑控制部分由ULC（通用逻辑控制单元）完成，控制的动作描述：第一光电管检测到钢管是否已经进入探伤设备，ULC根据第一夹紧辊底辊的测速编码器检测的速度和随后的光电管的信号，分别控制1～5个夹紧辊、SONOSCOPE、AMALOG探头动作，在探头平稳夹住钢管后，ULC将此信号传输给计算机信号处理系统，进行数据处理，计算机处理系统再将处理的结果经网络反馈给ULC；在钢管离开NDT设备后，夹紧辊依次打开、探头打开；ULC根据计算机信号处理系统处理的结果，以不同颜色标示缺陷类型、位置、相应的废品、可疑品、合格品等相应信息，通过结点信号传递给ULC。设备进入下一个检测循环。
4 改造后漏磁探伤设备系统简介
4.1 概述： 轧管厂改造后漏磁探伤设备也是从美国TUBOSCOPE公司引进的，该探伤系统包含两套漏磁探伤单元，分别为Amalog和Sonoscope。Sonoscope 用于漏磁横向探伤，Amalog 用于漏磁縱向探伤。无离线校验装置，采用在线变频低速校验。系统通讯通过TCP/IP协议实现。使用标准的SQL语言或其它商用软件，如 Microsoft Excel，可以对探伤数据进行查询和提取。
4.2 信号处理系统：
4.2.1 漏磁横向探伤单元装有八只探鞋，每只探鞋上面有八只检测线圈。钢管表面的不完善产生漏磁，漏磁在检测线圈中产生电流。漏磁横向探伤主机中有两个仪器盒，每个仪器盒中有 4个8 通道滤波器板，一块数字处理板，以及一块电源板。8 通道滤波器板对线圈信号进行放大和数字化。数字处理板集成来自这些 8通道板的信号，将探伤数据送到位于仪气柜中的接收器板。协议翻译计算机（PT）从接收器板采集来自检测线圈的信号，以及钢管位置的信息，并将这些信息送到图形数据处理器（GDP）进行显示。图形处理器还将显示的数据存储到数据库计算机中。报告生成器（RGP）根据数据库的信息生成探伤报告。
4.2.2 漏磁纵向探伤单元 Amalog配有两只探鞋，每只探鞋上装有 16 只线圈。每只探鞋中的线圈检测钢管表面缺陷所产生的漏磁信号。漏磁纵向探伤机有两只仪器盒，每只探鞋一个盒子。在每个仪器盒中，有两个 8通道的滤波板，一个数字处理板，和一块电源板。8 通道的滤波板对探鞋的信号进行放大和数字化。数字处理板汇总来自于每个 8通道板的信号，并把它们送到电气柜中的接收器板。协议翻译计算机（PT）从接收器板采集来自检测线圈的信号，以及钢管位置的信息，并将这些信息送到图形数据处理器（GDP）进行显示。图形处理器还将显示的数据存储到数据库计算机中。报告生成器（RGP）根据数据库的信息生成探伤报告。
4.3 信息通讯系统：
改造后漏磁探伤系统通讯系统通过TCP/IP协议实现，通过协议翻译计算机（PT）、协议翻译计算机（PT）RECEIVER板、两台用户界面计算机和数据库服务器，使SDP（漏磁横向探伤单元）、ADP（漏磁纵向探伤单元）和PLC（通用逻辑控制单元）与数据库服务器之间进行通讯。两个用户界面计算机，一个为控制计算机，用于将探伤参数传到探伤处理器；另一个是显示计算机，用于实时显示探伤数据。探伤数据存储在称为服务器计算机的数据库服务器中。
4.4 逻辑控制系统：
系统的控制使用Allen Bradley的Control Logix系列PLC。彩色PLC触摸屏用于输入控制和输出显示。PLC的功能是控制夹紧辊、漏磁纵向、漏磁横向和喷标器。PLC中使用的模块包含计数器模块、输入和输出模拟量模块、继电器模块和数字I/O控制模块。调制解调器是PLC的一部份，用于远程访问。PLC与触摸屏和远程模块之间的通信使用的是TCP/IP协议。继电器接触（干型）用于外部（用户）界面。PLC控制电压为5伏和24伏。
5 结束语
经过此次改造，新系统比原系统在性能和功能上有了很大的提高，设备的故障率有了明显下降，现设备运行良好，稳定性和可靠性有了很大提高，充分满足了生产的需求。
【关键词】 系统结构；信号处理；信息通讯；逻辑控制
1 该项目设计提出的依据
轧管厂漏磁探伤设备自1990年开始安装、调试到投入使用，至今已经高负荷运行17年多的时间，随着时间的延续，产量的不断攀升，探伤设备出现严重老化现象，严重影响探伤的可靠性给探伤检测带来很大的隐患：
1）纵向设备低频干扰严重
2）探伤主机动平衡失衡
3）主轴承磨损
4）滑环窜动
5）电子设备的不断升级而使得我们这一套10多年前的设备的一些备件已经逐渐停产而无法再定购。
2 研究内容和方法
机械液压设备已不适应现代探伤设备对钢管稳定输送的要求，如在稳定性上，现有探伤设备夹紧辊一般采用三辊压紧，传输方式；探伤小车一般不再采用以三角铁的轨道气动销销死结构，而是采用更加稳定的液压缸推动滑动轴辊的方式等。机械设备的改造要涉及到现有的控制系统的兼容性的问题，原始的 186 计算机（ULC）在控制能力上和 SDP，ADP，WDP 一样远远落后于时代的发展，由于当时计算机的性能问题——大量采用硬件的：逻辑控制及数据处理；从而使其通用性，可扩展性受到极大的制约，其特殊性不仅使机械设备改造受到制约，就电气设备本身，由于同样的原因：造成电器备件的特殊性。既使是硬盘由于软件不可移植必需依赖于 TUBOSCOPE公司。 造成备件费用更加昂贵；且一旦出现故障就很难查找；并且这种落后的计算机对环境的要求也很苛刻。经过多年的使用，所有的硬件现在基本上存在老化等问题，并随着时间的推移，这些问题变的越来越严重。
我们认为：对任一部分探伤仪器的改造都将涉及机、电、液、工艺四个方面，四方面相互依存，相互制约，任何针对单一问题的改造都不能彻底解决问题。单一的改造投入资金，时间过多又带来新的问题，改造变成一种维持现状，还需进一步改造的状态。所以我们建议：对现有两条线设备进行切底升级改造。这样能更加保证改造后的系统稳定性，并且所需的费用和时间也比逐项改造的总费用和时间要少。在这次切底升级改造完成后，新探伤设备做到了以下几点：
①探伤设备在数据信号传输方面采用高度集成模块板。③逻辑控制采用AB PLC控制方式替代原来的ULC逻辑控制方式。④主机辊道传动采用变频伺服技术替代以前的液压伺服传输装置。⑤新的探伤小车充分考虑到设备的磁化问题采用坚固的软磁材料。
3 原漏磁探伤设备系统简介
3.1 概述：
轧管厂原漏磁探伤设备是从美国TUBOSCOPE公司引进的，主要包括横向探伤设备（SONOSCOPE）、纵向探伤设备（AMALOG）、SONOSCOPE离线校验器、AMALOG离线校验器、夹送辊装置等。横向探伤设备（SONOSCOPE）用来检测钢管的横向内外缺陷，纵向探伤设备（AMALOG）用来检测钢管的纵向内外缺陷。
3.2 信号处理系统：
3.2.1 漏磁横向探伤单元配有八只探鞋，每只探鞋上装有 8 个线圈。每只探鞋中的线圈检测钢管表面缺陷所产生的漏磁信号。漏磁横向探伤机有一套现场仪器盒。在现场仪器盒中，有8个8通道的前放板，一个CLOCK时钟处理板和一块数据DATA处理板。8 通道的前放板对探鞋的信号进行放大。CLOCK处理板和DATA处理板汇总来自于8通道前放板的信号，并把它们送到电气柜中的AI/O输入输出接口板。然后信号经过电气柜16块4通道滤波板滤波和DMM板处理后，再将信号传送到横向信号处理中心板SDP板。最后将数据传到中央处理器（CDP）进行处理并将结果储存到数据库，计算机根据数据库的信息生成相应的探伤报告。
3.2.2 漏磁纵向探伤单元 Amalog配有两只探鞋，每只探鞋上装有 16 只线圈。每只探鞋中的线圈检测钢管表面缺陷所产生的漏磁信号。漏磁纵向探伤机有两只仪器盒，每只探鞋一个盒子。在每个仪器盒中，有两个 8通道的前放板、一個DATA数据处理板和一块CLOCK时钟板。8 通道的前放板对探鞋的信号进行放大。CLOCK处理板和DATA处理板汇总来自于8通道前放板的信号，并把它们送到电气柜中的AI/O输入输出接口板。然后信号经过电气柜8块4通道滤波板滤波和DMM板处理后，再将信号传送到横向信号处理中心板ADP板。最后将数据传到中央处理器（CDP）进行处理并将结果储存到数据库，计算机根据数据库的信息生成相应的探伤报告。
3.3 信息通讯系统：
原漏磁探伤系统通讯系统采用扁平电缆，通过AT CDP COMM I/F板和IBM 16 CHANNEL INTERFACE板，使SDP（漏磁横向探伤单元）、ADP（漏磁纵向探伤单元）和ULC（通用逻辑控制单元）与CDP（中心处理单元）通讯。
3.4 逻辑控制系统：
原漏磁探伤系统的逻辑控制部分由ULC（通用逻辑控制单元）完成，控制的动作描述：第一光电管检测到钢管是否已经进入探伤设备，ULC根据第一夹紧辊底辊的测速编码器检测的速度和随后的光电管的信号，分别控制1～5个夹紧辊、SONOSCOPE、AMALOG探头动作，在探头平稳夹住钢管后，ULC将此信号传输给计算机信号处理系统，进行数据处理，计算机处理系统再将处理的结果经网络反馈给ULC；在钢管离开NDT设备后，夹紧辊依次打开、探头打开；ULC根据计算机信号处理系统处理的结果，以不同颜色标示缺陷类型、位置、相应的废品、可疑品、合格品等相应信息，通过结点信号传递给ULC。设备进入下一个检测循环。
4 改造后漏磁探伤设备系统简介
4.1 概述： 轧管厂改造后漏磁探伤设备也是从美国TUBOSCOPE公司引进的，该探伤系统包含两套漏磁探伤单元，分别为Amalog和Sonoscope。Sonoscope 用于漏磁横向探伤，Amalog 用于漏磁縱向探伤。无离线校验装置，采用在线变频低速校验。系统通讯通过TCP/IP协议实现。使用标准的SQL语言或其它商用软件，如 Microsoft Excel，可以对探伤数据进行查询和提取。
4.2 信号处理系统：
4.2.1 漏磁横向探伤单元装有八只探鞋，每只探鞋上面有八只检测线圈。钢管表面的不完善产生漏磁，漏磁在检测线圈中产生电流。漏磁横向探伤主机中有两个仪器盒，每个仪器盒中有 4个8 通道滤波器板，一块数字处理板，以及一块电源板。8 通道滤波器板对线圈信号进行放大和数字化。数字处理板集成来自这些 8通道板的信号，将探伤数据送到位于仪气柜中的接收器板。协议翻译计算机（PT）从接收器板采集来自检测线圈的信号，以及钢管位置的信息，并将这些信息送到图形数据处理器（GDP）进行显示。图形处理器还将显示的数据存储到数据库计算机中。报告生成器（RGP）根据数据库的信息生成探伤报告。
4.2.2 漏磁纵向探伤单元 Amalog配有两只探鞋，每只探鞋上装有 16 只线圈。每只探鞋中的线圈检测钢管表面缺陷所产生的漏磁信号。漏磁纵向探伤机有两只仪器盒，每只探鞋一个盒子。在每个仪器盒中，有两个 8通道的滤波板，一个数字处理板，和一块电源板。8 通道的滤波板对探鞋的信号进行放大和数字化。数字处理板汇总来自于每个 8通道板的信号，并把它们送到电气柜中的接收器板。协议翻译计算机（PT）从接收器板采集来自检测线圈的信号，以及钢管位置的信息，并将这些信息送到图形数据处理器（GDP）进行显示。图形处理器还将显示的数据存储到数据库计算机中。报告生成器（RGP）根据数据库的信息生成探伤报告。
4.3 信息通讯系统：
改造后漏磁探伤系统通讯系统通过TCP/IP协议实现，通过协议翻译计算机（PT）、协议翻译计算机（PT）RECEIVER板、两台用户界面计算机和数据库服务器，使SDP（漏磁横向探伤单元）、ADP（漏磁纵向探伤单元）和PLC（通用逻辑控制单元）与数据库服务器之间进行通讯。两个用户界面计算机，一个为控制计算机，用于将探伤参数传到探伤处理器；另一个是显示计算机，用于实时显示探伤数据。探伤数据存储在称为服务器计算机的数据库服务器中。
4.4 逻辑控制系统：
系统的控制使用Allen Bradley的Control Logix系列PLC。彩色PLC触摸屏用于输入控制和输出显示。PLC的功能是控制夹紧辊、漏磁纵向、漏磁横向和喷标器。PLC中使用的模块包含计数器模块、输入和输出模拟量模块、继电器模块和数字I/O控制模块。调制解调器是PLC的一部份，用于远程访问。PLC与触摸屏和远程模块之间的通信使用的是TCP/IP协议。继电器接触（干型）用于外部（用户）界面。PLC控制电压为5伏和24伏。
5 结束语
经过此次改造，新系统比原系统在性能和功能上有了很大的提高，设备的故障率有了明显下降，现设备运行良好，稳定性和可靠性有了很大提高，充分满足了生产的需求。