激光測距儀在卸料小車定位系統(tǒng)的使用

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

激光測距儀在卸料小車定位系統(tǒng)的使用

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

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

卸料小車 定位系統(tǒng) 激光測距

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之中的過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)中將上料皮帶機上的料卸在指定的料倉里，為達到卸料小車能給不同的料倉卸料，對卸料小車的位置檢測是關(guān)鍵一環(huán)。卸料小車通過精確位置控制來實現(xiàn)多點均勻布料，由此提高倉容，創(chuàng)造經(jīng)濟效益。在選礦生產(chǎn)過程中各個環(huán)節(jié)為了保證能夠連續(xù)生產(chǎn)需要儲存足夠的礦石，為了能夠使料倉的料存儲更多分布均勻。通過對卸料車的高效準確自動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依靠現(xiàn)場安裝的接近開關(guān)完成，由于現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣，加之機械設(shè)備的碰撞和擠壓，接近開關(guān)經(jīng)常遭到損壞，使小車的動作發(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關(guān)時周圍環(huán)境差，危險系數(shù)較大，不利于安全控制。鑒于以上原因，采用激光測距儀來代替接近開關(guān)。裝置采用GE PLC，通過讀取激光測距儀采會的數(shù)據(jù)獲知小車的位置，從而代替了現(xiàn)場安裝的限位開關(guān)的功能，提高了設(shè)備的位置精度，并且維護量小，不易損壞，安裝位置比較合理，安全系數(shù)大。該檢測裝置的投入從根本上避免了作業(yè)人員現(xiàn)場更換開關(guān)的危險性。

目前卸料小車比較先進的控制方式是采用在中控室遠程控制。對小車到達目標(biāo)倉位和換倉的判斷是基于操作臺上的倉位指示信號：例如1#-8#共8個倉就在操作臺面板上設(shè)置對應(yīng)的8個位置指示燈。指示燈的信號是通過在現(xiàn)場的每個倉旁邊裝一個或幾個接近開關(guān)（或限位開關(guān)）得到的。當(dāng)小車經(jīng)過倉位處的接近開關(guān)或限位開關(guān)時，開關(guān)感應(yīng)到一個信號，送給中控室，從而在監(jiān)控畫面上對應(yīng)倉顯示小車，操作人員就知道小車到達了目標(biāo)倉，即按停止按扭進行卸料，當(dāng)中控室的料位信號指示倉滿后操作人員控制小車繼續(xù)向左或向右運行，直到到達對應(yīng)的目標(biāo)倉，信號燈亮后再停下來布料，以此達到換倉的目的。

2　工作原理和定位系統(tǒng)組成

2.1工作原理

TSZ-LW100—TD型激光測距儀采用相位比較原理進行測量。激光傳感器發(fā)射不同頻率的可見激光束，接收從被測物返回的散射激光，將接收到的激光信號與參考信號進行比較，最后，用微處理器計算出相應(yīng)相位偏移所對應(yīng)的物體間距離，可以達到mm級測量精度。

2.2卸料小車定位系統(tǒng)的組成

（1）8個接近開關(guān)通過配電室PLC柜中間繼電器與PLC32路開關(guān)量輸入模塊相連；

（2）1個激光測距儀通過現(xiàn)場接線端子箱與PLCAI模塊相連；

（3）負載電源使用220V交流電，給現(xiàn)場接近開關(guān)供電；

（4）利用STIOP為激光測距儀提供24v直流電；

（5）GE RX7i 系列PLC，Cimplicity組態(tài)軟件。

3　激光測距儀的接線與控制要求

激光測距的接線方式分為數(shù)字量報警輸出接線、模擬量輸出接線。本設(shè)計采用模擬量輸出接線方式。具體接線如下：TSZ-LW100—TD型激光測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）

藍色：電源負

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共用負極。將STIOP輸出的DC24v+接到粉/橙端，DC24v-連接藍色線，測量反饋信號紅色線接PLC的AI模塊AI+端，AI模塊AI-端接藍色線，這樣就完成了PLC采集激光測距信號的接線。

控制要求：

PLC通過對激光測距儀采回的數(shù)據(jù)信號進行位置確認，然后輸入到組態(tài)畫面從而使中控人員能夠監(jiān)測到小車的位置。

4　控制系統(tǒng)設(shè)計

控制系統(tǒng)設(shè)計采用雙限位定位系統(tǒng)：

（1）將原有的接近開關(guān)不拆作為備用，一旦激光測距發(fā)生故障時，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，。將激光測距儀和PLC相連來讀取激光測距儀的數(shù)據(jù)。通過現(xiàn)場實際測量得出8個料倉的全程距離，以便設(shè)置激光測距儀的量程。再通過現(xiàn)場崗位開動小車從1#—8#行走，記錄卸料小車在每個倉下料時激光測距的范圍數(shù)據(jù)，然后通過GE PLC編程軟件中的Range指令來判定小車的位置，例如小車在3#倉下料時的激光測距數(shù)據(jù)是4.2m—4.5m，如果PLC采集的激光測距數(shù)據(jù)在這個范圍內(nèi)就認為小車在3#倉，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做組態(tài)輸出畫面，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

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

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

［2］劉迎春.傳感器原理設(shè)計與應(yīng)用.長沙：國防科技大學(xué)出版社，1998.

［3］陳守仁.自動檢測技術(shù)及儀表.北京：機械工業(yè)出版社，1989.

賈勇強（1984—），男，內(nèi)蒙古呼和浩特市人，助理工程師，主要從事自動化技術(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。