激光測距儀在卸料小車定位系統的使用

賈勇強 康娟（內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古包頭 014080）

激光測距儀在卸料小車定位系統的使用

賈勇強 康娟（內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古包頭 014080）

在選礦生產過程中卸料小車的位置檢測是關鍵環節，現階段采用的接近開關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，在小車定位系統中得到廣泛的應用，相比接近式開關更具有優越性定位精準并且維護方便。以舊設備改造為目的，用激光測距代替接近開關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的組成、接線方法和程序設計。

卸料小車 定位系統 激光測距

1　引言

在散狀物料處理的輸送系統中將物料卸在不同的料倉之中的過程稱之為卸料或布料。布料的關鍵設備就是卸料小車，其作用就是在輸料系統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鍵一環。卸料小車通過精確位置控制來實現多點均勻布料，由此提高倉容，創造經濟效益。在選礦生產過程中各個環節為了保證能夠連續生產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效益，改善操作人員工作環境。

以前，卸料小車的位置檢測依靠現場安裝的接近開關完成，由于現場工作環境惡劣，加之機械設備的碰撞和擠壓，接近開關經常遭到損壞，使小車的動作發生異常，造成停產。另外，一旦位置發生偏差，必須停產調整，而且班組人員在更換開關時周圍環境差，危險系數較大，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。裝置采用GE PLC，通過讀取激光測距儀采會的數據獲知小車的位置，從而代替了現場安裝的限位開關的功能，提高了設備的位置精度，并且維護量小，不易損壞，安裝位置比較合理，安全系數大。該檢測裝置的投入從根本上避免了作業人員現場更換開關的危險性。

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置對應的8個位置指示燈。指示燈的信號是通過在現場的每個倉旁邊裝一個或幾個接近開關（或限位開關）得到的。當小車經過倉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，從而在監控畫面上對應倉顯示小車，操作人員就知道小車到達了目標倉，即按停止按扭進行卸料，當中控室的料位信號指示倉滿后操作人員控制小車繼續向左或向右運行，直到到達對應的目標倉，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相位偏移所對應的物體間距離，可以達到mm級測量精度。

2.2卸料小車定位系統的組成

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

（2）1個激光測距儀通過現場接線端子箱與PLCAI模塊相連；

（3）負載電源使用220V交流電，給現場接近開關供電；

（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字量報警輸出接線、模擬量輸出接線。本設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據信號進行位置確認，然后輸入到組態畫面從而使中控人員能夠監測到小車的位置。

4　控制系統設計

控制系統設計采用雙限位定位系統：

（1）將原有的接近開關不拆作為備用，一旦激光測距發生故障時，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組態軟件相結合，。將激光測距儀和PLC相連來讀取激光測距儀的數據。通過現場實際測量得出8個料倉的全程距離，以便設置激光測距儀的量程。再通過現場崗位開動小車從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據，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據是4.2m—4.5m，如果PLC采集的激光測距數據在這個范圍內就認為小車在3#倉，依次類推。然后利用Cimplicity組態軟件，鏈接PLC編程的小車位置輸出點做組態輸出畫面，使中控人員能夠一目了然的監控到小車的位置。

5　結語

本激光測距儀的使用，提高了卸料小車位置的精度，當位置發生偏差時，調整變得相當容易；另一方面，減少了對現場接近開關的維護和更換，激光測距儀工作穩定，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.電子系統設計［M］.杭州：浙江大學出版社，2000.

［2］劉迎春.傳感器原理設計與應用.長沙：國防科技大學出版社，1998.

［3］陳守仁.自動檢測技術及儀表.北京：機械工業出版社，1989.

賈勇強（1984—），男，內蒙古呼和浩特市人，助理工程師，主要從事自動化技術工作；康娟（1987—），女，陜西渭南人，助理工程師，主要從事電氣技術工作。