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。