| 格雷母線裝置在配料系統上的應用 | 2020-03-01 |
| 摘要：配料系統一般應用的場合環境都比較惡劣，傳統的定位技術如編碼器、激光等等在這種場合應用受到嚴重制約。本文介紹了一種很好解決該問題的一種新型技術-格雷母線定位技術。 章、概述 配料系統主要用于散狀物料處理、粉體系統、堆場系統、礦石處理、裝載系統、輸送系統以及港口設備系統中，其將上料皮帶機上的料種卸在不同的料棚或料斗秤位之中。為達到配料系統能給不同的料斗稱重倉或料棚卸料，配料系統能沿著上料皮帶機運行方向進行正反方向的運行。 目前，配料系統比較的控制方式是采用在中控室遠程控制方式。在中控室顯示界面上顯示當前自動配料系統所在的位置，對自動配料系統到達目標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。傳統的指示燈信號是通過在現場的每個料斗秤旁邊裝一個或幾個接近開關（或限位開關）得到的，當自動配料系統經過料斗秤位處的接近開關或限位開關時，開關感應到一個信號，送給中控室，從而對應料斗秤的指示燈亮，操作人員就知道自動配料系統到達了目標料斗秤，即按停止按扭進行卸料，當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繼續向左或向右運行，直到到達對應的目標料斗秤，信號燈亮后再停下來布料，以此達到換料斗秤的目的。 這里我們檢測配料系統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PLC，系統PLC借助實時位置檢測信號控制配料系統運行。這項技術在聚酯行業已有多套系統投入運行。該稱重配料系統具有投資少、技術成熟的特點，現已得到成熟的應用。使用格雷母線位置檢測技術，稱重配料系統可以提高卸料效率，節約成本，保護設備；同時降低工人勞動強度，保護崗位操作人員身體健康；杜絕各類生產安全事故和混料錯料斗秤等質量事故的發生；提高稱重配料系統控制水平和信息化管理水平，保障產量和質量，提升企業形象，提高企業產值和競爭力。 第二章、目前存在的問題和自動定位的必要性 目前對配料系統的控制是通過在每個料斗稱重倉/料倉處安裝限位開關，利用其提供的幾個點的位置信號在專門的操作室內進行遠程控制；最直接的控制是使用手動控制配料系統來實現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，根據需要將自動配料系統開到合理的料斗稱重倉卸料。主控室調度需要時刻同崗位操作人員進行聯系，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，給提高設備的整體作業率帶來了大量的不便。崗位操作人員在操作配料系統時，由于現場粉塵嚴重，作業環境非常惡劣，同時也是為安全考慮，不適宜工人直接在現場操作。 傳統的這種方式所使用的限位開關會出現如下問題：容易失靈，接近開關或限位開關的工作原理決定了其可靠性不能十分理想。在實際應用中偶有發生開關失靈的現象，始終存在安全隱患。其次由于自動配料系統制動時發生的“溜車”現象，停不準。所以一旦自動配料系統不能準確停在所安裝的限位開關范圍內（發生溜車），中控室的操作臺上的所有信號燈無一變亮，這樣也就出現了我們所說的“自動配料系統位置丟失”，中控人員不知道自動配料系統到底在什么位置了，這時就需要派人到現場確認自動配料系統位置后告知中控，中控才能繼續操作自動配料系統運行到達目標位置。上述問題對控制和生產帶來的影響總結如下： ①、稱重配料系統卸料是直接送往料斗稱重倉或料棚的，由于定位的不準或失靈（特別在發生溜車時如果操作人員責任心不強，未到現場確認位置，晚間值班多易出現）容易導致錯料斗秤混料的事故，直接影響到原料成分的穩定性，造成質量不合格； ②、整個連續的生產過程常被打斷，不僅影響了生產效率，而且設備的實際作業率很低，無法發揮出設備的能力，更無法實現整個流程的信息化高效作業； ③、失靈后需專門派人到現場確認自動配料系統位置，派到現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來傳遞的，因為現場噪音干擾嚴重，受通話質量、現場環境等影響，難以保證信息傳遞準確性。一來容易引發事故，二來無端耗費大量工作時間； ④、當操作人員在控制室內操作配料系統時，現場觀察人員的存在始終是一個安全隱患。如果操作工與現場觀察人員之間相互配合出現失誤，就有可能發生意外傷亡事件； ⑤、卸料現場環境極差，粉塵和噪音嚴重影響了崗位操作人員的身體健康，不宜長期有人在現場值守； ⑥、中控室只能感應到幾個點的位置信號，中控室無法實現對現場的監控功能； ⑦、因為定位不準，中控室調度需要時刻同崗位操作人員保持聯系，以便確定現場的卸料情況，進行全盤計劃和調度。中控和現場互相之間的溝通交流就占用了大量的時間，給提高設備的整體作業率帶來了許多不便； ⑧、限位開關的失靈還可能導致料倉自動配料系統兩端碰撞或掉道事故。 要*解決上述問題就必須做到兩點：，位置信號要可靠準確，而且要能在現場強粉塵的環境下可靠工作。第二，中控要能把自動配料系統的運行軌跡跟蹤監控下來，非常直觀地知道自動配料系統目前所處料倉的位置坐標和對應的料倉（如果采用攝相頭監控無法指導操作人員對幾十米長的一模一樣的料倉進行識別）。也就是說如果我們能知道現場自動配料系統的連續位置坐標，就能很好地做到這點。 格雷母線裝置可以時刻在配料系統的確定實時位置，結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計功能。將稱重配料系統的實時位置檢測信號傳送給系統計算機，稱重配料系統計算機借助實時位置檢測信號控制配料運行。主控操作人員和崗位人員可以借助于系統計算機時刻掌握配料系統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的協同工作，可以實現配料系統行走平穩，停止位置準確可靠，將皮帶機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提供的有效位置，可在在計算機上操作配料系統的移動，而且提高精確的定位系統，可以防止配料系統偏離卸料口，并能隨著配料系統的移動始終保持非工作卸料口密封。 通過該技術的使用，可以時刻掌握各個料斗稱重倉的實際料量，了解配料系統的位置，實現自動卸料。提高卸料效率，節約成本，有利于減少工人勞動強度，保護崗位操作人員身體健康，實現信息的有效收集，有利于提高設備作業率。 第三章、稱重配料系統特點 1、確保配料系統可靠性 采用格雷姆母線定位系統可采用現場手動控制和操作室遠程控制，通過系統計算機（上位機）向下位機傳送工作指令，實現自動工作。當通訊接口或線路發生故障時，單機間檢測控制設備之間故障不蔓延，上下位機之間故障不擴散，故障對整個系統的影響減至最小，大大提高系統的可靠性。手/自動轉換方式靈活多樣。既可在上位機，也可在現場上轉換，解決了故障時應急慢的問題，從而大大提高系統的可靠性。 2、確保產品質量和生產效益 根據生產過程的特點及工藝要求，通過自動控制系統和自動檢測系統，可以保證每種物料均在較高精度下混合。 3、節約能源，保護設備 稱重配料系統和變頻器聯級進行控制，可以延長走行機構和電機等的使用壽命，節約能源。 4、提高工作效率和生產管理水平 由于采用稱重配料系統生產過程控制，不僅改變以前半工半機的工作方式，而且可以對生產過程環節進行監控，可以減少現場操作人員的數量。同時由于全面實現稱重配料系統，有助于生產管理人員進行生產數據統計分析和趨勢預測，從而大大提高工作效率和生產管理水平。 5、有效優化環境 稱重配料系統采用變頻控制，大大降低環境噪聲污染，減少動力啟動對電網的沖擊。硬件設備實用，維護工作量小。 第四章、稱重配料系統實現的功能 1、配料系統走行位置檢測 配料系統走行位置通過安裝在軌道旁的格雷母線檢測到，由此得到配料系統坐標，檢測精度5毫米，防止配料系統碰撞。 2、配料系統走行自動控制 與PLC、變頻調速器相結合可完成配料系統走行自動控制，控制配料自動配料系統運行到位置進行配卸。 3、配料點位置檢測 稱重配料系統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，保證配料系統在區域內進行配料，不與臨近的料斗稱重倉相混雜。 4、實現車地間雙向數據交換： 地址信息可以通過自身感應或無線電臺、信號拖纜進行傳輸。格雷母線電纜中增加兩對感應環線用于數據感應通信，地面站感應通信單元直接與料場監控系統計算機相連，車上感應通信單元與配料系統上PLC相連，通過感應通信方式實現配料系統與料場監控系統計算機的雙向通信。 5、實現聯鎖控制 實現稱重配料系統與地下設備間聯鎖控制，防止堵料事故。 6、計量配料系統遠程監控 在調度室對稱重配料系統下達命令，實現配料系統遠程操作。能實時顯示及記錄稱重配料系統工作狀態和工作位置。稱重配料系統計算機借助實時位置檢測信號控制機車運行。通過格雷母線位置檢測裝置和控制系統的協同工作，可以實現機車行走平穩，停止位置準確可靠，同時通過定位系統提供的有效位置，可在在計算機上操作機車的移動。 7、自動顯示和統計功能 稱重配料系統與料位計相結合可完成每個料斗稱重倉料位的自動顯示和統計功能。 第五章、技術指標 1.測量范圍：10-2000米 2.分辨率：5mm 3.非接觸間隙：30～300mm（根據客戶要求） 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或寬147*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.適應速度：≤200M/min 10.輸出形式：RS485/RS232 11.協議轉換模塊:Modbus/ModbusPlus/Profi-Bus/DeviceNet/controlnet等等工業協議； 12.環境溫度：格雷母線/天線箱-25℃～＋120℃，地址編碼發生器/-15℃～＋60℃；工作濕度：≤95%（室外設備），≤85%（室內設備）； 13.防護等級：IP67(水下) 14.信號傳輸：≤1500米 15.工作電壓：220V±10%，50Hz，耗電：<2300VA。 第六章、稱重配料系統工作原理 配料系統利用的單匝線圈的感應原理，當天線箱線圈中通入交變電流時，在天線箱附近會產生交變磁場。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生感應電動勢。發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環線上。 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”。這樣感應的地址信息是格雷碼排列，重復，由此確定移動站在格雷母線長度方向上的位置。 配料系統數據通信單元工作原理：在格雷母線中增加兩對感應環線用于數據通信，通過電磁耦合在發信機和收信機之間傳送信息，信息使用頻率鍵控(FSK)方式調制，使用相干解調，標準通信速率4800bps或9600bps，通信誤碼率：10-7。數據通信單元包括發信機、天線箱、收信機、感應環線等部分。 第七章、配料系統描述 格雷姆母線配料系統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，可以斷續或連續檢測，尤其適用于軌道不平整的大車或環形運動機械位移檢測，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由四大件構成：格雷母線、天線箱、地址編碼發生器、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動機械。 2.位移檢測長度可以根據需要定制，可以斷續或連續檢測，測距長達2公里。 3.格雷母線使用柔性工業橡膠整體脫模壓制而成，安裝更換方便，免維護。 4.抗惡劣環境，可用在水下、不怕油、不怕塵、耐酸堿。 5.高穩定性、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.可以用在環形運動機械位置檢測。 2、產品主要部件： 2.1、格雷母線 ①、外觀及材質 格雷母線采用整體熱壓工藝生產，一次成型，防護等級IP67，用在直線或環形位移檢測，抗污染能力強，防水、油、灰塵、蒸汽等，電纜由芯線、模芯和護套構成。護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或寬147*厚17。 2.2、天線箱 ①、外觀及材質 天線箱采用玻璃鋼材料整體脫模而成，箱體線型光順、優美、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合材料，具有以下特點： A.質量輕、強度高，抗拉強度315MPa，抗彎強度290MPa； B.耐腐蝕性強。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。 天線箱抗干擾設計:雙線圈結構。主線圈與副線圈參數一樣，同相連接，對地址感應信號來說，兩個線圈接收的信號強弱有差異；對干擾信號來說，兩個線圈接收的信號強弱相當。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、地址編碼發生器 ①、外觀及材質 地址編碼發生器外殼采用工業鋁型材，外殼采用粉末靜電噴涂，材料不僅強度高，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 地址外殼采用工業鋁型材，材料不僅強度高，塑性好，通過IEC-60077-1999抗震動和抗沖擊試驗。鋁型材參數見上表。輸出接口：RS232/485適應速度：≤200M/min。 3、格雷母線安裝方式 格雷母線可鋪設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、系統應用領域 主要用于散狀物料處理、粉體系統、堆場系統、礦石處理、裝載系統，輸送系統以及港口設備系統中配料系統精確定位和自動控制，如：港口料場堆取料設備定位裝卸和集中監控；廠區料場、配料結廠、耐火廠配料系統的精確定位裝卸和集中監控；焦化廠配樹脂盤、翻車機、葉輪給樹脂機的定位聯鎖；其它有軌移動設備的精確定位和集中監控。 | |
