激光测距仪在卸料小车定位系统的使用

贾勇强 康娟（内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司，内蒙古包头 014080）

激光测距仪在卸料小车定位系统的使用

贾勇强 康娟（内蒙古包钢钢联股份有限公司巴润矿业分公司，内蒙古包头 014080）

在选矿生产过程中卸料小车的位置检测是关键环节，现阶段采用的接近开关定位存在一定的缺陷；而激光测距仪是一种非接触式测量仪表，在小车定位系统中得到广泛的应用，相比接近式开关更具有优越性定位精准并且维护方便。以旧设备改造为目的，用激光测距代替接近开关并围绕激光测距的原理展开讨论着重的说明了卸料小车定位系统的组成、接线方法和程序设计。

卸料小车 定位系统 激光测距

1　引言

在散状物料处理的输送系统中将物料卸在不同的料仓之中的过程称之为卸料或布料。布料的关键设备就是卸料小车，其作用就是在输料系统中将上料皮带机上的料卸在指定的料仓里，为达到卸料小车能给不同的料仓卸料，对卸料小车的位置检测是关键一环。卸料小车通过精确位置控制来实现多点均匀布料，由此提高仓容，创造经济效益。在选矿生产过程中各个环节为了保证能够连续生产需要储存足够的矿石，为了能够使料仓的料存储更多分布均匀。通过对卸料车的高效准确自动化控制能够提高生产效益，改善操作人员工作环境。

以前，卸料小车的位置检测依靠现场安装的接近开关完成，由于现场工作环境恶劣，加之机械设备的碰撞和挤压，接近开关经常遭到损坏，使小车的动作发生异常，造成停产。另外，一旦位置发生偏差，必须停产调整，而且班组人员在更换开关时周围环境差，危险系数较大，不利于安全控制。鉴于以上原因，采用激光测距仪来代替接近开关。装置采用GE PLC，通过读取激光测距仪采会的数据获知小车的位置，从而代替了现场安装的限位开关的功能，提高了设备的位置精度，并且维护量小，不易损坏，安装位置比较合理，安全系数大。该检测装置的投入从根本上避免了作业人员现场更换开关的危险性。

目前卸料小车比较先进的控制方式是采用在中控室远程控制。对小车到达目标仓位和换仓的判断是基于操作台上的仓位指示信号：例如1#-8#共8个仓就在操作台面板上设置对应的8个位置指示灯。指示灯的信号是通过在现场的每个仓旁边装一个或几个接近开关（或限位开关）得到的。当小车经过仓位处的接近开关或限位开关时，开关感应到一个信号，送给中控室，从而在监控画面上对应仓显示小车，操作人员就知道小车到达了目标仓，即按停止按扭进行卸料，当中控室的料位信号指示仓满后操作人员控制小车继续向左或向右运行，直到到达对应的目标仓，信号灯亮后再停下来布料，以此达到换仓的目的。

2　工作原理和定位系统组成

2.1工作原理

TSZ-LW100—TD型激光测距仪采用相位比较原理进行测量。激光传感器发射不同频率的可见激光束，接收从被测物返回的散射激光，将接收到的激光信号与参考信号进行比较，最后，用微处理器计算出相应相位偏移所对应的物体间距离，可以达到mm级测量精度。

2.2卸料小车定位系统的组成

（1）8个接近开关通过配电室PLC柜中间继电器与PLC32路开关量输入模块相连；

（2）1个激光测距仪通过现场接线端子箱与PLCAI模块相连；

（3）负载电源使用220V交流电，给现场接近开关供电；

（4）利用STIOP为激光测距仪提供24v直流电；

（5）GE RX7i 系列PLC，Cimplicity组态软件。

3　激光测距仪的接线与控制要求

激光测距的接线方式分为数字量报警输出接线、模拟量输出接线。本设计采用模拟量输出接线方式。具体接线如下：TSZ-LW100—TD型激光测距仪采用专用的多芯电缆其中不同颜色的线有各自的定义。

绿色：RS232发射/RS422接收+

黄色：RS232接收/RS422接收-

灰色：串口地

粉/橙：电源（+24v）

蓝色：电源负

红色：电流输出（4-20mA）

接线采用三线制接法及仪表供电电源与返回信号共用负极。将STIOP输出的DC24v+接到粉/橙端，DC24v-连接蓝色线，测量反馈信号红色线接PLC的AI模块AI+端，AI模块AI-端接蓝色线，这样就完成了PLC采集激光测距信号的接线。

控制要求：

PLC通过对激光测距仪采回的数据信号进行位置确认，然后输入到组态画面从而使中控人员能够监测到小车的位置。

4　控制系统设计

控制系统设计采用双限位定位系统：

（1）将原有的接近开关不拆作为备用，一旦激光测距发生故障时，只需在编程软件中将以前的程序重新连接下载到CPU便可使用。

（2）利用GE PLC编程软件和Cimplicity组态软件相结合，。将激光测距仪和PLC相连来读取激光测距仪的数据。通过现场实际测量得出8个料仓的全程距离，以便设置激光测距仪的量程。再通过现场岗位开动小车从1#—8#行走，记录卸料小车在每个仓下料时激光测距的范围数据，然后通过GE PLC编程软件中的Range指令来判定小车的位置，例如小车在3#仓下料时的激光测距数据是4.2m—4.5m，如果PLC采集的激光测距数据在这个范围内就认为小车在3#仓，依次类推。然后利用Cimplicity组态软件，链接PLC编程的小车位置输出点做组态输出画面，使中控人员能够一目了然的监控到小车的位置。

5　结语

本激光测距仪的使用，提高了卸料小车位置的精度，当位置发生偏差时，调整变得相当容易；另一方面，减少了对现场接近开关的维护和更换，激光测距仪工作稳定，不易损坏，维护量小。另外，有了激光测距仪，使卸料小车有了双重位置检测，一方发生故障时可以立刻切换到另一种，大幅度的缩短了故障时间，更为重要的是减少了人工作业的危险性，是人们可以等到检修时进行更换，这样就保证了安全措施齐全，保护了人生安全。

［1］何小艇.电子系统设计［M］.杭州：浙江大学出版社，2000.

［2］刘迎春.传感器原理设计与应用.长沙：国防科技大学出版社，1998.

［3］陈守仁.自动检测技术及仪表.北京：机械工业出版社，1989.

贾勇强（1984—），男，内蒙古呼和浩特市人，助理工程师，主要从事自动化技术工作；康娟（1987—），女，陕西渭南人，助理工程师，主要从事电气技术工作。