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激光測(cè)距儀在卸料小車定位系統(tǒng)的使用

2015-12-07 09:22:40賈勇強(qiáng)康娟內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司內(nèi)蒙古包頭014080
中國(guó)科技縱橫 2015年22期
關(guān)鍵詞:激光測(cè)距儀激光測(cè)距限位

賈勇強(qiáng) 康娟(內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司,內(nèi)蒙古包頭 014080)

激光測(cè)距儀在卸料小車定位系統(tǒng)的使用

賈勇強(qiáng) 康娟(內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司巴潤(rùn)礦業(yè)分公司,內(nèi)蒙古包頭 014080)

在選礦生產(chǎn)過(guò)程中卸料小車的位置檢測(cè)是關(guān)鍵環(huán)節(jié),現(xiàn)階段采用的接近開(kāi)關(guān)定位存在一定的缺陷;而激光測(cè)距儀是一種非接觸式測(cè)量?jī)x表,在小車定位系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用,相比接近式開(kāi)關(guān)更具有優(yōu)越性定位精準(zhǔn)并且維護(hù)方便。以舊設(shè)備改造為目的,用激光測(cè)距代替接近開(kāi)關(guān)并圍繞激光測(cè)距的原理展開(kāi)討論著重的說(shuō)明了卸料小車定位系統(tǒng)的組成、接線方法和程序設(shè)計(jì)。

卸料小車 定位系統(tǒng) 激光測(cè)距

1 引言

在散狀物料處理的輸送系統(tǒng)中將物料卸在不同的料倉(cāng)之中的過(guò)程稱之為卸料或布料。布料的關(guān)鍵設(shè)備就是卸料小車,其作用就是在輸料系統(tǒng)中將上料皮帶機(jī)上的料卸在指定的料倉(cāng)里,為達(dá)到卸料小車能給不同的料倉(cāng)卸料,對(duì)卸料小車的位置檢測(cè)是關(guān)鍵一環(huán)。卸料小車通過(guò)精確位置控制來(lái)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)均勻布料,由此提高倉(cāng)容,創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。在選礦生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)環(huán)節(jié)為了保證能夠連續(xù)生產(chǎn)需要儲(chǔ)存足夠的礦石,為了能夠使料倉(cāng)的料存儲(chǔ)更多分布均勻。通過(guò)對(duì)卸料車的高效準(zhǔn)確自動(dòng)化控制能夠提高生產(chǎn)效益,改善操作人員工作環(huán)境。

以前,卸料小車的位置檢測(cè)依靠現(xiàn)場(chǎng)安裝的接近開(kāi)關(guān)完成,由于現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣,加之機(jī)械設(shè)備的碰撞和擠壓,接近開(kāi)關(guān)經(jīng)常遭到損壞,使小車的動(dòng)作發(fā)生異常,造成停產(chǎn)。另外,一旦位置發(fā)生偏差,必須停產(chǎn)調(diào)整,而且班組人員在更換開(kāi)關(guān)時(shí)周圍環(huán)境差,危險(xiǎn)系數(shù)較大,不利于安全控制。鑒于以上原因,采用激光測(cè)距儀來(lái)代替接近開(kāi)關(guān)。裝置采用GE PLC,通過(guò)讀取激光測(cè)距儀采會(huì)的數(shù)據(jù)獲知小車的位置,從而代替了現(xiàn)場(chǎng)安裝的限位開(kāi)關(guān)的功能,提高了設(shè)備的位置精度,并且維護(hù)量小,不易損壞,安裝位置比較合理,安全系數(shù)大。該檢測(cè)裝置的投入從根本上避免了作業(yè)人員現(xiàn)場(chǎng)更換開(kāi)關(guān)的危險(xiǎn)性。

目前卸料小車比較先進(jìn)的控制方式是采用在中控室遠(yuǎn)程控制。對(duì)小車到達(dá)目標(biāo)倉(cāng)位和換倉(cāng)的判斷是基于操作臺(tái)上的倉(cāng)位指示信號(hào):例如1#-8#共8個(gè)倉(cāng)就在操作臺(tái)面板上設(shè)置對(duì)應(yīng)的8個(gè)位置指示燈。指示燈的信號(hào)是通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)的每個(gè)倉(cāng)旁邊裝一個(gè)或幾個(gè)接近開(kāi)關(guān)(或限位開(kāi)關(guān))得到的。當(dāng)小車經(jīng)過(guò)倉(cāng)位處的接近開(kāi)關(guān)或限位開(kāi)關(guān)時(shí),開(kāi)關(guān)感應(yīng)到一個(gè)信號(hào),送給中控室,從而在監(jiān)控畫(huà)面上對(duì)應(yīng)倉(cāng)顯示小車,操作人員就知道小車到達(dá)了目標(biāo)倉(cāng),即按停止按扭進(jìn)行卸料,當(dāng)中控室的料位信號(hào)指示倉(cāng)滿后操作人員控制小車?yán)^續(xù)向左或向右運(yùn)行,直到到達(dá)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)倉(cāng),信號(hào)燈亮后再停下來(lái)布料,以此達(dá)到換倉(cāng)的目的。

2 工作原理和定位系統(tǒng)組成

2.1工作原理

TSZ-LW100—TD型激光測(cè)距儀采用相位比較原理進(jìn)行測(cè)量。激光傳感器發(fā)射不同頻率的可見(jiàn)激光束,接收從被測(cè)物返回的散射激光,將接收到的激光信號(hào)與參考信號(hào)進(jìn)行比較,最后,用微處理器計(jì)算出相應(yīng)相位偏移所對(duì)應(yīng)的物體間距離,可以達(dá)到mm級(jí)測(cè)量精度。

2.2卸料小車定位系統(tǒng)的組成

(1)8個(gè)接近開(kāi)關(guān)通過(guò)配電室PLC柜中間繼電器與PLC32路開(kāi)關(guān)量輸入模塊相連;

(2)1個(gè)激光測(cè)距儀通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)接線端子箱與PLCAI模塊相連;

(3)負(fù)載電源使用220V交流電,給現(xiàn)場(chǎng)接近開(kāi)關(guān)供電;

(4)利用STIOP為激光測(cè)距儀提供24v直流電;

(5)GE RX7i 系列PLC,Cimplicity組態(tài)軟件。

3 激光測(cè)距儀的接線與控制要求

激光測(cè)距的接線方式分為數(shù)字量報(bào)警輸出接線、模擬量輸出接線。本設(shè)計(jì)采用模擬量輸出接線方式。具體接線如下:TSZ-LW100—TD型激光測(cè)距儀采用專用的多芯電纜其中不同顏色的線有各自的定義。

綠色:RS232發(fā)射/RS422接收+

黃色:RS232接收/RS422接收-

灰色:串口地

粉/橙:電源(+24v)

藍(lán)色:電源負(fù)

紅色:電流輸出(4-20mA)

接線采用三線制接法及儀表供電電源與返回信號(hào)共用負(fù)極。將STIOP輸出的DC24v+接到粉/橙端,DC24v-連接藍(lán)色線,測(cè)量反饋信號(hào)紅色線接PLC的AI模塊AI+端,AI模塊AI-端接藍(lán)色線,這樣就完成了PLC采集激光測(cè)距信號(hào)的接線。

控制要求:

PLC通過(guò)對(duì)激光測(cè)距儀采回的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行位置確認(rèn),然后輸入到組態(tài)畫(huà)面從而使中控人員能夠監(jiān)測(cè)到小車的位置。

4 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用雙限位定位系統(tǒng):

(1)將原有的接近開(kāi)關(guān)不拆作為備用,一旦激光測(cè)距發(fā)生故障時(shí),只需在編程軟件中將以前的程序重新連接下載到CPU便可使用。

(2)利用GE PLC編程軟件和Cimplicity組態(tài)軟件相結(jié)合,。將激光測(cè)距儀和PLC相連來(lái)讀取激光測(cè)距儀的數(shù)據(jù)。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量得出8個(gè)料倉(cāng)的全程距離,以便設(shè)置激光測(cè)距儀的量程。再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)崗位開(kāi)動(dòng)小車從1#—8#行走,記錄卸料小車在每個(gè)倉(cāng)下料時(shí)激光測(cè)距的范圍數(shù)據(jù),然后通過(guò)GE PLC編程軟件中的Range指令來(lái)判定小車的位置,例如小車在3#倉(cāng)下料時(shí)的激光測(cè)距數(shù)據(jù)是4.2m—4.5m,如果PLC采集的激光測(cè)距數(shù)據(jù)在這個(gè)范圍內(nèi)就認(rèn)為小車在3#倉(cāng),依次類推。然后利用Cimplicity組態(tài)軟件,鏈接PLC編程的小車位置輸出點(diǎn)做組態(tài)輸出畫(huà)面,使中控人員能夠一目了然的監(jiān)控到小車的位置。

5 結(jié)語(yǔ)

本激光測(cè)距儀的使用,提高了卸料小車位置的精度,當(dāng)位置發(fā)生偏差時(shí),調(diào)整變得相當(dāng)容易;另一方面,減少了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)接近開(kāi)關(guān)的維護(hù)和更換,激光測(cè)距儀工作穩(wěn)定,不易損壞,維護(hù)量小。另外,有了激光測(cè)距儀,使卸料小車有了雙重位置檢測(cè),一方發(fā)生故障時(shí)可以立刻切換到另一種,大幅度的縮短了故障時(shí)間,更為重要的是減少了人工作業(yè)的危險(xiǎn)性,是人們可以等到檢修時(shí)進(jìn)行更換,這樣就保證了安全措施齊全,保護(hù)了人生安全。

[1]何小艇.電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2000.

[2]劉迎春.傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用.長(zhǎng)沙:國(guó)防科技大學(xué)出版社,1998.

[3]陳守仁.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989.

賈勇強(qiáng)(1984—),男,內(nèi)蒙古呼和浩特市人,助理工程師,主要從事自動(dòng)化技術(shù)工作;康娟(1987—),女,陜西渭南人,助理工程師,主要從事電氣技術(shù)工作。

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