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| 格雷母線裝置在配料系統(tǒng)上的應(yīng)用 | 2020-03-01 |
| 摘要：配料系統(tǒng)一般應(yīng)用的場合環(huán)境都比較惡劣，傳統(tǒng)的定位技術(shù)如編碼器、激光等等在這種場合應(yīng)用受到嚴(yán)重制約。本文介紹了一種很好解決該問題的一種新型技術(shù)-格雷母線定位技術(shù)。 章、概述 配料系統(tǒng)主要用于散狀物料處理、粉體系統(tǒng)、堆場系統(tǒng)、礦石處理、裝載系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)以及港口設(shè)備系統(tǒng)中，其將上料皮帶機(jī)上的料種卸在不同的料棚或料斗秤位之中。為達(dá)到配料系統(tǒng)能給不同的料斗稱重倉或料棚卸料，配料系統(tǒng)能沿著上料皮帶機(jī)運(yùn)行方向進(jìn)行正反方向的運(yùn)行。 目前，配料系統(tǒng)比較*的控制方式是采用在中控室遠(yuǎn)程控制方式。在中控室顯示界面上顯示當(dāng)前自動配料系統(tǒng)所在的位置，對自動配料系統(tǒng)到達(dá)目標(biāo)料斗秤位和換料斗秤的判斷是基于顯示界面上的料斗秤位信號指示燈。傳統(tǒng)的指示燈信號是通過在現(xiàn)場的每個料斗秤旁邊裝一個或幾個接近開關(guān)（或限位開關(guān)）得到的，當(dāng)自動配料系統(tǒng)經(jīng)過料斗秤位處的接近開關(guān)或限位開關(guān)時，開關(guān)感應(yīng)到一個信號，送給中控室，從而對應(yīng)料斗秤的指示燈亮，操作人員就知道自動配料系統(tǒng)到達(dá)了目標(biāo)料斗秤，即按停止按扭進(jìn)行卸料，當(dāng)中控室的料位信號指示料斗秤滿后操作人員控制自動配料系統(tǒng)繼續(xù)向左或向右運(yùn)行，直到到達(dá)對應(yīng)的目標(biāo)料斗秤，信號燈亮后再停下來布料，以此達(dá)到換料斗秤的目的。 這里我們檢測配料系統(tǒng)的實時位置是采用格雷母線位置檢測裝置，將實時位置檢測信號傳送給系統(tǒng)PLC，系統(tǒng)PLC借助實時位置檢測信號控制配料系統(tǒng)運(yùn)行。這項技術(shù)在聚酯行業(yè)已有多套系統(tǒng)投入運(yùn)行。該稱重配料系統(tǒng)具有投資少、技術(shù)成熟的特點，現(xiàn)已得到成熟的應(yīng)用。使用格雷母線位置檢測技術(shù)，稱重配料系統(tǒng)可以提高卸料效率，節(jié)約成本，保護(hù)設(shè)備；同時降低工人勞動強(qiáng)度，保護(hù)崗位操作人員身體健康；杜絕各類生產(chǎn)安全事故和混料錯料斗秤等質(zhì)量事故的發(fā)生；提高稱重配料系統(tǒng)控制水平和信息化管理水平，保障產(chǎn)量和質(zhì)量，提升企業(yè)形象，提高企業(yè)產(chǎn)值和競爭力。 第二章、目前存在的問題和自動定位的必要性 目前對配料系統(tǒng)的控制是通過在每個料斗稱重倉/料倉處安裝限位開關(guān)，利用其提供的幾個點的位置信號在專門的操作室內(nèi)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制；最直接的控制是使用手動控制配料系統(tǒng)來實現(xiàn)對料斗稱重倉的卸料，崗位操作人員通過人眼觀測每個料斗稱重倉的料位，根據(jù)需要將自動配料系統(tǒng)開到合理的料斗稱重倉卸料。主控室調(diào)度需要時刻同崗位操作人員進(jìn)行聯(lián)系，以確定卸料情況和料斗稱重倉的料斗秤容量量，以便掌握生產(chǎn)情況和用料情況，互相之間的溝通占用了大量的時間，給提高設(shè)備的整體作業(yè)率帶來了大量的不便。崗位操作人員在操作配料系統(tǒng)時，由于現(xiàn)場粉塵嚴(yán)重，作業(yè)環(huán)境非常惡劣，同時也是為安全考慮，不適宜工人直接在現(xiàn)場操作。 傳統(tǒng)的這種方式所使用的限位開關(guān)會出現(xiàn)如下問題：容易失靈，接近開關(guān)或限位開關(guān)的工作原理決定了其可靠性不能十分理想。在實際應(yīng)用中偶有發(fā)生開關(guān)失靈的現(xiàn)象，始終存在安全隱患。其次由于自動配料系統(tǒng)制動時發(fā)生的“溜車”現(xiàn)象，停不準(zhǔn)。所以一旦自動配料系統(tǒng)不能準(zhǔn)確停在所安裝的限位開關(guān)范圍內(nèi)（發(fā)生溜車），中控室的操作臺上的所有信號燈無一變亮，這樣也就出現(xiàn)了我們所說的“自動配料系統(tǒng)位置丟失”，中控人員不知道自動配料系統(tǒng)到底在什么位置了，這時就需要派人到現(xiàn)場確認(rèn)自動配料系統(tǒng)位置后告知中控，中控才能繼續(xù)操作自動配料系統(tǒng)運(yùn)行到達(dá)目標(biāo)位置。上述問題對控制和生產(chǎn)帶來的影響總結(jié)如下： ①、稱重配料系統(tǒng)卸料是直接送往料斗稱重倉或料棚的，由于定位的不準(zhǔn)或失靈（特別在發(fā)生溜車時如果操作人員責(zé)任心不強(qiáng)，未到現(xiàn)場確認(rèn)位置，晚間值班多易出現(xiàn)）容易導(dǎo)致錯料斗秤混料的事故，直接影響到原料成分的穩(wěn)定性，造成質(zhì)量不合格； ②、整個連續(xù)的生產(chǎn)過程常被打斷，不僅影響了生產(chǎn)效率，而且設(shè)備的實際作業(yè)率很低，無法發(fā)揮出設(shè)備的能力，更無法實現(xiàn)整個流程的信息化高效作業(yè)； ③、失靈后需專門派人到現(xiàn)場確認(rèn)自動配料系統(tǒng)位置，派到現(xiàn)場的觀察人員與操作室操作人員之間頻繁的信息交換主要是通過對講機(jī)來傳遞的，因為現(xiàn)場噪音干擾嚴(yán)重，受通話質(zhì)量、現(xiàn)場環(huán)境等影響，難以保證信息傳遞準(zhǔn)確性。一來容易引發(fā)事故，二來無端耗費(fèi)大量工作時間； ④、當(dāng)操作人員在控制室內(nèi)操作配料系統(tǒng)時，現(xiàn)場觀察人員的存在始終是一個安全隱患。如果操作工與現(xiàn)場觀察人員之間相互配合出現(xiàn)失誤，就有可能發(fā)生意外傷亡事件； ⑤、卸料現(xiàn)場環(huán)境極差，粉塵和噪音嚴(yán)重影響了崗位操作人員的身體健康，不宜長期有人在現(xiàn)場值守； ⑥、中控室只能感應(yīng)到幾個點的位置信號，中控室無法實現(xiàn)對現(xiàn)場的監(jiān)控功能； ⑦、因為定位不準(zhǔn)，中控室調(diào)度需要時刻同崗位操作人員保持聯(lián)系，以便確定現(xiàn)場的卸料情況，進(jìn)行全盤計劃和調(diào)度。中控和現(xiàn)場互相之間的溝通交流就占用了大量的時間，給提高設(shè)備的整體作業(yè)率帶來了許多不便； ⑧、限位開關(guān)的失靈還可能導(dǎo)致料倉自動配料系統(tǒng)兩端碰撞或掉道事故。 要完善解決上述問題就必須做到兩點：，位置信號要可靠準(zhǔn)確，而且要能在現(xiàn)場強(qiáng)粉塵的環(huán)境下可靠工作。第二，中控要能把自動配料系統(tǒng)的運(yùn)行軌跡跟蹤監(jiān)控下來，非常直觀地知道自動配料系統(tǒng)目前所處料倉的位置坐標(biāo)和對應(yīng)的料倉（如果采用攝相頭監(jiān)控?zé)o法指導(dǎo)操作人員對幾十米長的一模一樣的料倉進(jìn)行識別）。也就是說如果我們能知道現(xiàn)場自動配料系統(tǒng)的連續(xù)位置坐標(biāo)，就能很好地做到這點。 格雷母線裝置可以時刻在配料系統(tǒng)的確定實時位置，結(jié)合料倉料位計可完成每個料斗稱重倉料位的自動顯示和統(tǒng)計功能。將稱重配料系統(tǒng)的實時位置檢測信號傳送給系統(tǒng)計算機(jī)，稱重配料系統(tǒng)計算機(jī)借助實時位置檢測信號控制配料運(yùn)行。主控操作人員和崗位人員可以借助于系統(tǒng)計算機(jī)時刻掌握配料系統(tǒng)的具體位置和每個料斗稱重倉的實際卸料情況和料斗秤容量情況。通過格雷母線位置檢測裝置和控制系統(tǒng)的協(xié)同工作，可以實現(xiàn)配料系統(tǒng)行走平穩(wěn)，停止位置準(zhǔn)確可靠，將皮帶機(jī)上的料卸在的料斗稱重倉上，滿足卸料需求。同時通過定位配料系統(tǒng)提供的有效位置，可在在計算機(jī)上操作配料系統(tǒng)的移動，而且提高精確的定位系統(tǒng)，可以防止配料系統(tǒng)偏離卸料口，并能隨著配料系統(tǒng)的移動始終保持非工作卸料口密封。 通過該技術(shù)的使用，可以時刻掌握各個料斗稱重倉的實際料量，了解配料系統(tǒng)的位置，實現(xiàn)自動卸料。提高卸料效率，節(jié)約成本，有利于減少工人勞動強(qiáng)度，保護(hù)崗位操作人員身體健康，實現(xiàn)信息的有效收集，有利于提高設(shè)備作業(yè)率。 第三章、稱重配料系統(tǒng)特點 1、確保配料系統(tǒng)可靠性 采用格雷姆母線定位系統(tǒng)可采用現(xiàn)場手動控制和操作室遠(yuǎn)程控制，通過系統(tǒng)計算機(jī)（上位機(jī)）向下位機(jī)傳送工作指令，實現(xiàn)自動工作。當(dāng)通訊接口或線路發(fā)生故障時，單機(jī)間檢測控制設(shè)備之間故障不蔓延，上下位機(jī)之間故障不擴(kuò)散，故障對整個系統(tǒng)的影響減至最小，大大提高系統(tǒng)的可靠性。手/自動轉(zhuǎn)換方式靈活多樣。既可在上位機(jī)，也可在現(xiàn)場上轉(zhuǎn)換，解決了故障時應(yīng)急慢的問題，從而大大提高系統(tǒng)的可靠性。 2、確保產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效益 根據(jù)生產(chǎn)過程的特點及工藝要求，通過自動控制系統(tǒng)和自動檢測系統(tǒng)，可以保證每種物料均在較高精度下混合。 3、節(jié)約能源，保護(hù)設(shè)備 稱重配料系統(tǒng)和變頻器聯(lián)級進(jìn)行控制，可以延長走行機(jī)構(gòu)和電機(jī)等的使用壽命，節(jié)約能源。 4、提高工作效率和生產(chǎn)管理水平 由于采用稱重配料系統(tǒng)生產(chǎn)過程控制，不僅改變以前半工半機(jī)的工作方式，而且可以對生產(chǎn)過程環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控，可以減少現(xiàn)場操作人員的數(shù)量。同時由于全面實現(xiàn)稱重配料系統(tǒng)，有助于生產(chǎn)管理人員進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和趨勢預(yù)測，從而大大提高工作效率和生產(chǎn)管理水平。 5、有效優(yōu)化環(huán)境 稱重配料系統(tǒng)采用變頻控制，大大降低環(huán)境噪聲污染，減少動力啟動對電網(wǎng)的沖擊。硬件設(shè)備*實用，維護(hù)工作量小。 第四章、稱重配料系統(tǒng)實現(xiàn)的功能 1、配料系統(tǒng)走行位置檢測 配料系統(tǒng)走行位置通過安裝在軌道旁的格雷母線檢測到，由此得到配料系統(tǒng)坐標(biāo)，檢測精度5毫米，防止配料系統(tǒng)碰撞。 2、配料系統(tǒng)走行自動控制 與PLC、變頻調(diào)速器相結(jié)合可完成配料系統(tǒng)走行自動控制，控制配料自動配料系統(tǒng)運(yùn)行到位置進(jìn)行配卸。 3、配料點位置檢測 稱重配料系統(tǒng)通過格雷母線可以精確測定配料點位置，完成料斗稱重倉位置的檢測，檢測精度5毫米，保證配料系統(tǒng)在區(qū)域內(nèi)進(jìn)行配料，不與臨近的料斗稱重倉相混雜。 4、實現(xiàn)車地間雙向數(shù)據(jù)交換： 地址信息可以通過自身感應(yīng)或無線電臺、信號拖纜進(jìn)行傳輸。格雷母線電纜中增加兩對感應(yīng)環(huán)線用于數(shù)據(jù)感應(yīng)通信，地面站感應(yīng)通信單元直接與料場監(jiān)控系統(tǒng)計算機(jī)相連，車上感應(yīng)通信單元與配料系統(tǒng)上PLC相連，通過感應(yīng)通信方式實現(xiàn)配料系統(tǒng)與料場監(jiān)控系統(tǒng)計算機(jī)的雙向通信。 5、實現(xiàn)聯(lián)鎖控制 實現(xiàn)稱重配料系統(tǒng)與地下設(shè)備間聯(lián)鎖控制，防止堵料事故。 6、計量配料系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控 在調(diào)度室對稱重配料系統(tǒng)下達(dá)命令，實現(xiàn)配料系統(tǒng)遠(yuǎn)程操作。能實時顯示及記錄稱重配料系統(tǒng)工作狀態(tài)和工作位置。稱重配料系統(tǒng)計算機(jī)借助實時位置檢測信號控制機(jī)車運(yùn)行。通過格雷母線位置檢測裝置和控制系統(tǒng)的協(xié)同工作，可以實現(xiàn)機(jī)車行走平穩(wěn)，停止位置準(zhǔn)確可靠，同時通過定位系統(tǒng)提供的有效位置，可在在計算機(jī)上操作機(jī)車的移動。 7、自動顯示和統(tǒng)計功能 稱重配料系統(tǒng)與料位計相結(jié)合可完成每個料斗稱重倉料位的自動顯示和統(tǒng)計功能。 第五章、技術(shù)指標(biāo) 1.測量范圍：10-2000米 2.分辨率：5mm 3.非接觸間隙：30～300mm（根據(jù)客戶要求） 4.左右偏擺容差：±50mm 5.格雷母線重量：格雷母線1.5Kg/m尺寸：寬107*厚17或?qū)?47*厚17 6.通信波特率：19.2KBPS 7.通信誤碼率：＜10-7 8.上電初始化時間：0.3s測量時間：0.8ms 9.適應(yīng)速度：≤200M/min 10.輸出形式：RS485/RS232 11.協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊:Modbus/ModbusPlus/Profi-Bus/DeviceNet/controlnet等等工業(yè)協(xié)議； 12.環(huán)境溫度：格雷母線/天線箱-25℃～＋120℃，地址編碼發(fā)生器/-15℃～＋60℃；工作濕度：≤95%（室外設(shè)備），≤85%（室內(nèi)設(shè)備）； 13.防護(hù)等級：IP67(水下) 14.信號傳輸：≤1500米 15.工作電壓：220V±10%，50Hz，耗電：<2300VA。 第六章、稱重配料系統(tǒng)工作原理 配料系統(tǒng)利用的單匝線圈的感應(yīng)原理，當(dāng)天線箱線圈中通入交變電流時，在天線箱附近會產(chǎn)生交變磁場。格雷母線近似處在一個交變的、均勻分布的磁場中，每對格雷母線芯線會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。發(fā)射單元地址信號通過電磁耦合方式傳送到格雷母線的感應(yīng)環(huán)線上。 位置檢測單元工作原理：地址檢測單元對接收到的信號進(jìn)行相位比較，交叉線的信號相位與平行線的信號相位相同，地址為“0”；交叉線的信號相位與平行線的信號相位相反，地址為“1”。這樣感應(yīng)的地址信息是格雷碼排列，重復(fù)，由此確定移動站在格雷母線長度方向上的位置。 配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信單元工作原理：在格雷母線中增加兩對感應(yīng)環(huán)線用于數(shù)據(jù)通信，通過電磁耦合在發(fā)信機(jī)和收信機(jī)之間傳送信息，信息使用頻率鍵控(FSK)方式調(diào)制，使用相干解調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)通信速率4800bps或9600bps，通信誤碼率：10-7。數(shù)據(jù)通信單元包括發(fā)信機(jī)、天線箱、收信機(jī)、感應(yīng)環(huán)線等部分。 第七章、配料系統(tǒng)描述 格雷姆母線配料系統(tǒng)以相互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的相對位置來進(jìn)行位移量檢測，是一種比較成熟的非接觸位置檢測傳感器，定位精度5毫米，可以斷續(xù)或連續(xù)檢測，尤其適用于軌道不平整的大車或環(huán)形運(yùn)動機(jī)械位移檢測，防水、防油、防塵、耐酸堿，理論上無壽命極限。一條格雷母線可以供多臺移動設(shè)備使用，而且長度可依工程需要而定，多根格雷母線可拼接。格雷姆母線配料系統(tǒng)由四大件構(gòu)成：格雷母線、天線箱、地址編碼發(fā)生器、地址。 1.格雷母線位置檢測的特點： 1.非接觸式位置檢測，間隙大，適用于軌道不平整的運(yùn)動機(jī)械。 2.位移檢測長度可以根據(jù)需要定制，可以斷續(xù)或連續(xù)檢測，測距長達(dá)2公里。 3.格雷母線使用柔性工業(yè)橡膠整體脫模壓制而成，安裝更換方便，免維護(hù)。 4.抗惡劣環(huán)境，可用在水下、不怕油、不怕塵、耐酸堿。 5.高穩(wěn)定性、高可靠性、多種信號輸出方式選擇。 6.具有反向極性保護(hù)功能、防雷擊、防射頻干擾、防靜電。 7.位移量型輸出，不怕掉電。 8.多臺需要定位的移動設(shè)備可以供用一條格雷母線，多根格雷母線可拼接。 9.可以用在環(huán)形運(yùn)動機(jī)械位置檢測。 2、產(chǎn)品主要部件： 2.1、格雷母線 ①、外觀及材質(zhì) 格雷母線采用整體熱壓工藝生產(chǎn)，一次成型，防護(hù)等級IP67，用在直線或環(huán)形位移檢測，抗污染能力強(qiáng)，防水、油、灰塵、蒸汽等，電纜由芯線、模芯和護(hù)套構(gòu)成。護(hù)套使用氯丁橡膠材料，格雷母線電纜長度有25.6米、51.2米、102.4米、204.8米多種規(guī)格，多根格雷母線電纜可通過段間箱連接拼接以滿足工程需要。工作溫度:－25℃～120℃；1.5Kg/m尺寸：寬107*厚17或?qū)?47*厚17。 2.2、天線箱 ①、外觀及材質(zhì) 天線箱采用玻璃鋼材料整體脫模而成，箱體線型光順、優(yōu)美、大方。玻璃鋼是用不飽和樹脂固化玻璃纖維布而形成的一種復(fù)合材料，具有以下特點： A.質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)度315MPa，抗彎強(qiáng)度290MPa； B.耐腐蝕性強(qiáng)。玻璃鋼材料不會像金屬那樣容易氧化銹蝕，也不會像木材那樣容易腐爛，而且耐水、耐油及其它藥品性，也比塑料材料更好。 天線箱抗干擾設(shè)計:雙線圈結(jié)構(gòu)。主線圈與副線圈參數(shù)一樣，同相連接，對地址感應(yīng)信號來說，兩個線圈接收的信號強(qiáng)弱有差異；對干擾信號來說，兩個線圈接收的信號強(qiáng)弱相當(dāng)。既能夠消除電磁干擾，又不降低位置檢測天線的接收靈敏度 使用工作頻率：31KHz；39KHz；46KHz；62KHz；工作溫度：－25℃～120℃； 天線箱尺寸為：高×寬×深=200*140*30(mm)；安裝方式：懸掛式。 2.3、地址編碼發(fā)生器 ①、外觀及材質(zhì) 地址編碼發(fā)生器外殼采用工業(yè)鋁型材，外殼采用粉末靜電噴涂，材料不僅強(qiáng)度高，塑性好，通過IEC-60077-1999抗震動和抗沖擊試驗。工作頻率：31KHz；39KHz；46KHz；62KHz；功率：5w。 2.4、地址 ①、外觀及材質(zhì) 地址外殼采用工業(yè)鋁型材，材料不僅強(qiáng)度高，塑性好，通過IEC-60077-1999抗震動和抗沖擊試驗。鋁型材參數(shù)見上表。輸出接口：RS232/485適應(yīng)速度：≤200M/min。 3、格雷母線安裝方式 格雷母線可鋪設(shè)在軌道邊或磨電道下，可以采用T/L型夾具安裝，如下圖，非接觸間隙大，水平方向30～300毫米：上下方向0～50毫米。 第八章、系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域 主要用于散狀物料處理、粉體系統(tǒng)、堆場系統(tǒng)、礦石處理、裝載系統(tǒng)，輸送系統(tǒng)以及港口設(shè)備系統(tǒng)中配料系統(tǒng)精確定位和自動控制，如：港口料場堆取料設(shè)備定位裝卸和集中監(jiān)控；廠區(qū)料場、配料結(jié)廠、耐火廠配料系統(tǒng)的精確定位裝卸和集中監(jiān)控；焦化廠配樹脂盤、翻車機(jī)、葉輪給樹脂機(jī)的定位聯(lián)鎖；其它有軌移動設(shè)備的精確定位和集中監(jiān)控。 | |
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