RFID在斗輪堆取料機行走距離檢測上的應用

劉鐵

(長春發電設備總廠,吉林 長春 130033)

RFID在斗輪堆取料機行走距離檢測上的應用

劉鐵

(長春發電設備總廠,吉林 長春 130033)

斗輪堆取料機在軌道上的行走距離,常規是采用光電編碼器來進行檢測,由于種種原因,經常出現累計誤差,影響檢測的精度及準確性.而采用RFID(無線射頻識別)可避免以上的問題,極大的提高斗輪堆取料機檢測的精度及使用的可靠性,并使斗輪堆取料機的日常使用和維護更加簡便及省時,是斗輪堆取料機位置檢測控制技術的發展趨勢.

斗輪堆取料機;位置檢測;RFID(無線射頻識別)

斗輪堆取料機是一種大型高效連續的散料裝卸專用設備,隨著電力、港口、冶金、礦山等大型散料輸送系統的迅猛發展,斗輪堆取料機做為散料裝卸機械的其中一種產品,開始向大型化、專業化、智能化的方向發展.未來大型料場智能化無人控制將成為普遍的需求,而斗輪堆取料機做為智能化料場中的主要設備,其未來的發展方向是實現無人化、智能化的全自動運行.

然而,如實現斗輪堆取料機智能化無人控制,防止斗輪堆取料機懸臂碰撞料堆,對斗輪堆取料機進行精確定位是一項必然的要求.一般斗輪堆取料機都是在軌道上行走,行走距離從幾十米到幾百米不等,通常檢測斗輪堆取料機行走距離是采用增量型光電編碼器.然而由于斗輪堆取料機檢測車輪的打滑,或是在制動時的自然滑行,都會使編碼器丟失數據,進而產生累計誤差.而采用RFID(無線射頻識別)技術可避免以上的問題,極大的提高了斗輪堆取料機檢測的精度及使用的可靠性,并使斗輪堆取料機的日常使用和維護更加簡便及省時,是斗輪堆取料機位置檢測控制技術的發展趨勢.本文以江蘇南通港斗輪堆取料機RFID檢測系統的應用概況作一介紹.

1 斗輪堆取料機行走距離采用光電編碼器檢測的常見問題

斗輪堆取料機行走距離通常采用增量型光電編碼器來進行檢測,一般常用的是TOYO公司的TRD系列產品,分辨率50脈沖/轉,帶雙向輸出.光電編碼器安裝在行走車輪上,當斗輪堆取料機在軌道上行走時,行走車輪帶動光電編碼器旋轉,其發出的脈沖信號通過連接電纜,傳送至斗輪堆取料機電氣系統的控制核心--可編程控制器PLC.行走光電編碼器控制系統框圖如圖1所示.

采用光電編碼器進行行走距離檢測常見的問題如下.

圖1

(1)光電編碼器與行走車輪采用彈性聯軸器連接,容易發生聯軸器斷裂等故障而無法檢測數據.

(2)檢測車輪有時會在軌道上打滑,造成檢測數據丟失.

(3)斗輪堆取料機行走在制動時會在軌道上自然滑行一小段距離,容易造成檢測數據累計誤差.

2 RFID檢測技術簡介

RFID(無 線 射 頻 識 別Radio Frequency Identification,簡稱RFID)亦稱電子標簽或無線射頻識別,是一種非接觸式的自動識別技術,它通過射頻信號自動識別目標對象并獲取相關數據.

RFID技術的原理是利用感應識別特定的電子標簽(RFIDTags)發出的無線電波特定頻段的能量,或由電子標簽主動發送某一頻率的信號,進行非接觸式雙向通信,完成目標識別和數據交換目的的自動識別技術,而不需要識別系統(一般是RFID閱讀器)與電子標簽之間建立機械或光學接觸.

德國TURCK(圖爾克)公司的RFID硬件采用標準組件式射頻識別系統--BLidentUHF.其特點是:感應距離大、單個站可支持8個通道、兼容性高、環境適應性強、支持移動讀寫,并可支持PROFIBUS-DP、DeviceNet、Ethernet、Modbus-TCP、CANopen、RS232/485等多種協議及可編程網關.軟件主要包括應用軟件、嵌入式軟件、數據庫系統.

3 斗輪堆取料機行走距離采用RFID檢測的方案

江蘇南通港斗輪堆取料機取料出力為3000t/h,堆料出力為4200t/h,懸臂回轉半徑為55m.自動化程度較高.

該斗輪堆取料機電氣控制系統的硬件核心,是布置在電氣室的一套德國Siemens公司的S7系列PLC,其CPU上帶有三個PROFIBUS-DP總線接口及組合的MPI/DP接口,可以用來建立一個高速的分布式系統(圖2).

圖2

每個接口分別連接不同類型的設備.其中第一個DP接口X1通過PROFIBUS-DP總線適配器連接一個德國TURCK公司BLident讀寫頭,安裝在行走臺車附近,在地面皮帶機機架上每隔若干米安裝一個載碼體,每個載碼體存儲當前具體的位置信息.當讀寫頭經過載碼體時,會從載碼體中讀取出當前的位置信息,并通過PROFIBUSDP總線將信息傳送至PLC儲存,BLident讀寫頭的總線地址現場設定為(12),并已提前在PLC硬件配置中進行設定.而且PLC系統可以通過I/O位直接控制讀寫頭進行讀寫操作,每個周期可讀/寫8個字節,還可以連接其他的數字量和模擬量模塊,如現場需要添加新的點,只需增加底板和模塊,這樣即可以節約網關的成本,又可以減少現場的工作量(圖3).

經現場使用后驗證,讀寫頭可以動態讀取載碼體的位置信息,不會影響斗輪堆取料機的正常運行速度,讀寫頭與載碼體之間0～200mm的讀寫距離,也能完全符合斗輪堆取料機的正常運行工況.通過LED指示燈能清楚地看到讀寫頭的工作狀態,日常使用及維護都非常方便.

BLident讀寫頭的工作溫度為-25°～70°.考慮到斗輪堆取料機工作現場粉塵濃度大、環境惡劣,故我們在現場選用環氧樹脂材料的讀寫頭,其防護等級達到IP68.即使讀寫頭表面出現劃痕及污漬,也不會影響正常識讀數據.

圖3

4 結語

江蘇南通港的曹經理說,斗輪堆取料機采用RFID檢測系統后,相比原來的編碼器方式,在數據讀取精度及可靠性等方面都得到極大的提高.最重要的是,這套RFID檢測系統的讀寫頭支持熱插拔,這樣可以減少斗輪堆取料機停機時間,從而使設備維護變得快速、簡單.

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1671-0711(2017)11(下)-0065-02