葉輪給煤機位置感應(yīng)器的簡易化研究與改進

都書衛(wèi)，董光磊

【摘 要】針對龍口公司葉輪給煤機位置感應(yīng)器無法自由移動地檢測現(xiàn)場倉位標簽的問題，提出將安裝在葉輪給煤機本體的位置感應(yīng)器進行簡易化的改進。通過對現(xiàn)場位置感應(yīng)器的電路原理、控制程序進行重新設(shè)計和電路仿真，實現(xiàn)簡易式感應(yīng)器的電路可行性;同時，根據(jù)輸煤棧橋的實際工作環(huán)境，采取現(xiàn)場試驗和參數(shù)對比的方式進行功能選擇，實現(xiàn)在輸煤棧橋陰暗、嘈雜、振動的環(huán)境中有效檢測葉輪給煤機行走倉位標簽，最終使葉輪給煤機位置感應(yīng)器具備便攜性和多功能性，提高設(shè)備預(yù)控程度和檢修效率，減少設(shè)備運行故障率。

【Abstract】The position sensor mounted on the impeller coal feeder body have to be made a simplified improvement，due to the problem that the position controller of the impeller coal feeder cannot detect the position label of the site freely. The circuit feasibility of the simplified position sensor is realized by redesigning and circuit simulation of the circuit principle and control program of the on-site position sensor. At the same time， according to the actual working environment of the coal-bearing trestle， the field test and parameter comparison are adopted to select the function， so as to effectively detect the wheel position label of the impeller coal feeder in the dark， noisy and vibrating environment of the coal-bearing trestle.And ultimately， the impeller coal feeder position sensor could have the advantages of portability and versatility， which improves the pre-control degree and maintenance efficiency of the equipment and reduces the equipment failure rate.

【關(guān)鍵詞】RFID;簡易式;輸煤系統(tǒng);葉輪給煤機;倉位電子標簽;無線射頻閱讀器;單片機

【Keywords】 RFID; simple type; coal handling system; impeller coal feeder; position electronic label; wireless RF reader; single-chip microcomputer

【中圖分類號】TK223 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）11-0175-02

1 引言

射頻識別技術(shù)（RFID）作為一種非機械接觸式的目標識別技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于倉儲、物流等行業(yè)。隨著電廠燃料輸煤系統(tǒng)自動化程度的日趨提高，各種機械設(shè)備向著精密化方向發(fā)展。

其中依托于RFID技術(shù)的葉輪給煤機對于精確摻配煤意義重大，現(xiàn)場倉位電子標簽數(shù)量龐大，且標簽閱讀器安裝于葉輪本體，靈活性受限，而輸煤棧橋腐蝕性大，陰暗、噪音等環(huán)境惡劣，這些因素共同造成葉輪運行可靠性下降。研制一款適應(yīng)現(xiàn)場使用環(huán)境的多功能簡易式位置感應(yīng)器，利于提高葉輪可靠性，保障葉輪精確化摻配煤。

2 葉輪位置感應(yīng)器簡易化的研制

2.1 位置感應(yīng)器原理簡易化

位置感應(yīng)器主要用于識別現(xiàn)場的倉位標簽（倉位發(fā)生器），倉位標簽是無源標簽，靠位置感應(yīng)器的天線產(chǎn)生磁場，從而通過電磁耦合使標簽內(nèi)的數(shù)據(jù)芯片被觸發(fā)，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀取改寫。

位置感應(yīng)器主要依托于天線接收標簽發(fā)出的數(shù)據(jù)信號，通過控制電路進行解碼和編碼，輸出電信號或者數(shù)據(jù)信號進行下一級的存儲、編寫等功能。

通過查找資料、詢問廠家技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)檢測功能涉及的基本單元均可以簡易化。其感應(yīng)器的信息處理單元、反饋單元、電源單元均作出相應(yīng)調(diào)整和改進，可實現(xiàn)簡易化位置感應(yīng)器的基本組成單元。

2.2 位置感應(yīng)器電路設(shè)計與改進

位置感應(yīng)器電路設(shè)計主要圍繞信息處理單元、反饋單元、電源單元作出改進和重新設(shè)計，依托于原機的天線和數(shù)據(jù)通訊協(xié)議，對中央處理單元的80c51單片機引腳作出新的調(diào)整，以引腳電信號控制三極管電子開關(guān)驅(qū)動繼電器來外接多種功能反饋元件，實現(xiàn)感應(yīng)正反饋和反饋效果多樣化的作用。其中，反饋效果多樣化通過深入現(xiàn)場實際環(huán)境，為滿足強弱光、噪音、震動等環(huán)境影響，經(jīng)過大量的實際試驗和檢驗確定由LED、蜂鳴器、震動器等電子元件組成聲光震可選反饋功能。

其中，通過程序處理讀取的倉位發(fā)生器的位置編碼輸出具有間斷時間的電信號控制NPN型三極管的基極，其引腳通過程序控制輸出“0、1”控制三極管的導通、截止，從而實現(xiàn)三極管開關(guān)電路的開斷，電子開關(guān)驅(qū)動外接5V繼電器可以實現(xiàn)位置感應(yīng)器反饋功能多樣化選擇。

從電路仿真對比可以明顯看出，仿真后的繼電器常開觸點閉合，LED閃光燈正常發(fā)亮，蜂鳴器發(fā)出聲音，電流表XMM1、XMM2電流可達到十幾毫安甚至更高，高于單片機引腳幾十微安，可以有效驅(qū)動功能電子元件，可實現(xiàn)最終的電路設(shè)計目的——正常檢測倉位發(fā)生器。

2.3 位置感應(yīng)器程序設(shè)計

單片機輸出的引腳信號可以驅(qū)動外圍電路實現(xiàn)最終的檢測功能，其中最為關(guān)鍵的是滿足接收、處理數(shù)據(jù)并輸出帶有時間性質(zhì)的引腳狀態(tài)，所以位置感應(yīng)器的程序設(shè)計主要分為兩大部分：一是設(shè)計接收并處理倉位發(fā)生器發(fā)出的位置編碼將其有效轉(zhuǎn)換成引腳狀態(tài);二是保持引腳輸出狀態(tài)的時間屬性，根據(jù)現(xiàn)場實際需求進行時間調(diào)整。

引腳狀態(tài)時間控制是為了保持繼電器動作的時間長短，從而滿足不同的反饋功能，取得更好的使用體驗。

2.4 位置感應(yīng)器功能器件選型

位置感應(yīng)器的功能設(shè)計與電路設(shè)計結(jié)合較為緊密，功能器件的選型在符合現(xiàn)場環(huán)境的感官需要對關(guān)鍵參數(shù)進行比對，確定最終的器件[1]。

2.4.1 光照提示器件選型

光照提示作為傳統(tǒng)信號提示需要滿足輸煤棧橋強弱光變化的環(huán)境，通過繪制不同條件下光照強度對比圖和現(xiàn)場試驗選擇適合輸煤棧橋內(nèi)的合適光照提示。

從反饋結(jié)果來看，不同的光照條件下，單一色度LED燈反饋提示效果不盡相同，而紅色提示作為傳統(tǒng)警示色在光照下表現(xiàn)仍然效果不佳。通過討論和現(xiàn)場實際檢驗發(fā)現(xiàn)，通過閃光燈可以增加視覺刺激，增加不同色度LED發(fā)光燈可以有效增加視覺提示效果。

2.4.2 聲音和震動器件選型

震動器件的加入是由于輸煤棧橋運行時噪音可達90多分貝，而普通蜂鳴器僅達60分貝，單純通過聲音提示不能夠完全滿足現(xiàn)場不同的環(huán)境需求。增加震動模塊則可以解決聲音提示的不足，還可以增加震動功能，實現(xiàn)反饋效果多元化。對比設(shè)備運行和震動器自震時的幅度、頻率參數(shù)來選擇合適的震動模塊。

從震動圖和橫向震動幅度看，兩者波形明顯有所區(qū)別，而簡易化裝置選擇的震動器的震動加速度為0.06m/s2，遠小于正常工況下現(xiàn)場位置發(fā)生器的震動加速度0.18m/s2。所以，選擇震動馬達是可以有效起到震動提示作用的。

3 實現(xiàn)效果

葉輪給煤機位置感應(yīng)器簡易化的成功研制使得現(xiàn)場倉位發(fā)生器的檢測變得更加方便和簡單。大大縮短原來倉位發(fā)生器故障確認時間，由原來的至少40s（單位倉位距離）縮短至10s（單位倉位距離）左右[2]。從另一方面來講，簡易式位置感應(yīng)器為倉位發(fā)生器提供了可靠的預(yù)控手段，大大提高葉輪給煤機運行可靠性。

4 結(jié)語

從直接安全效益來講，簡易式位置感應(yīng)器的研制和應(yīng)用，極大地降低了葉輪給煤機載波智能裝置的定位運行故障發(fā)生概率，縮短了排除倉位發(fā)生器故障的時間，彌補了倉位發(fā)生器無有效預(yù)控手段的安全管理漏洞;從間接安全效益來講，提高預(yù)控程度和縮短故障排除時間，極大地提高葉輪的運行穩(wěn)定性，增加入爐煤配比精度，減少浪費。另一方面，根據(jù)手持式位置感應(yīng)器的應(yīng)用，編制了檢修和運行手冊，進一步完善巡檢預(yù)防機制和檢修工作機制，提高設(shè)備精益管理水平。

【參考文獻】

【1】范江東.基于RFID的電力智能倉儲管理系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].自動化與儀器儀表，2018（10）：11-12.

【2】崔希國.基于RFID的煤礦設(shè)備巡檢系統(tǒng)設(shè)計[J].工礦自動化，2018，44（10）：78-80.