MLSIM軌道位移定位檢測技術在自動供卸料系統中的應用

蔡海安，杜 巖，杜利杰

（1.浙江中產科技有限公司，浙江 溫州 325011；2.承德鋼鐵集團有限公司，河北 承德 067000）

位移定位檢測設備在重工業應用中種類繁多，包括格雷母線位移檢測、激光測距檢測、磁尺位移檢測、編碼器位移檢測、雷達位移檢測系統等。這些定位方式對于重工業中惡劣的工況環境都有各自的局限性，可靠性低或結構復雜投入成本太高，后期維護成本高等等。

本文重點介紹MLSIM軌道位移定位檢測技術在重工業自動供卸料控制系統中的應用，該位移定位檢測技術克服了重工業中高溫、高粉塵等惡劣工況，極大的提高了該領域的自動化控制水平和工作效率，降低了工人的勞動強度，改善了工人的工作環境，其高可靠性、投入成本非常低，安裝簡單，二次開發簡單，具有很高的性價比，值得推廣應用。

1 MLSIM系統工作原理及特點

1.1 MLSIM系統工作原理

通過移動站（位置采集器和天線）與固定站工位標識器內部電子標簽間電磁波的對射，進行能量和信息的傳遞（如圖1），位置采集器利用反射的信息建立模型（如圖2），與原內部設置的模型對比派生出位置ID，達到位置識別的效果。

上位機將系統工作狀態、搜尋目標地址等數據通過網間連接器下發到位置采集器（以及料位測量子系統），各子系統將數據匯總給網間連接器，網間連接器根據數據優先級別依次采集并上報給上位機，實現軌道位移設備的自動控制。

MLSIM檢測技術的位置ID已經定義，由小地址ID+工位ID組成，可以直接識別調用。

圖1 工作原理圖

圖2 小地址ID模型圖

1.2 小地址ID與目標物位置空間定義說明

（1）小地址ID與區間名稱對照表。

表1 小地址ID與區間名稱對照

（2）小地址ID與工位標識器位置對應如圖3所示。

圖3 小地址ID對照圖

（3）正像和鏡像的設置。可根據現場料倉布局和用戶使用習慣，通過位置采集器設置為正像或鏡像定義正轉或反轉。

1.3 MLSIM定位檢測技術指標

（1）正節點位置檢測精度≤30mm。

（2）更新頻率：10Hz。

（3）工作溫度-30℃～65℃。

（4）工作濕度10%～90%RH。

（5）非接觸式檢測，最佳讀取距離90mm～130mm。

（6）偏擺容差允許距離50mm。

（7）目標工位移動速度≤500mm/s。

1.4 MLSIM定位檢測技術特點

（1）非接觸檢測，全程實時位置檢測。

（2）間斷性高精度正節點位置檢測。

（3）供電方式，只需移動站供電，固定站工位標識器不需要跑線供電。

（4）系統所有單個設備單人徒手可拿起，安裝極為簡單。

（5）各工位位置識別號已經被定義，不需要逐個實地測量綁定。

（6）所有工位減速和停車控制代碼對應按控制精度設置小地址ID類別和目標工位，不需要逐個工位分別編寫。

（7）下位機可實現自適應控制。

（8）糾錯算法，抗干擾能力強，故障快速診斷，穩定性強。

（9）定制協議，實現對如翻板、除塵、安全警示等各種輔助子系統控制，系統更穩定，減少二次程序開發量。

2 MLSIM定位檢測技術系統組成

（1）系統拓撲圖，如圖4所示。

圖4 系統拓撲圖

（2）硬件組成。MLSIM定位檢測系統主要由網間連接器、位置采集器、工位標識器、網關及其他可選設備構成，以下分別予以說明。

①網間連接器。網間連接器是位置采集與PLC控制系統通訊的橋梁，通過定制協議與上位機PLC控制系統、下位機位置采集器通訊。基本參數如下：工作電壓24VDC，工作電流<200mA，工作溫度-20℃～60℃，工作濕度10%～90%RH，防護等級IP65，外形尺寸168mm*274mm*45mm；通訊制式GFSK，通訊距離≤500m，通訊頻段433MHz，物理信道01to40；接口RS485、RS232等協議。②位置采集器。位置采集器用于軌道位移設備位置的識別，網間連接器的從機，設備間數據交換的中轉站。基本參數如下：工作電壓24VDC，工作電流≤400mA，工作溫度-20℃～60℃，工作濕度10%～90%RH，防護等級IP65，外形尺寸168mm*274mm*45mm；通訊制式GFSK，通訊距離≤500m，通訊頻段433MHz，物理信道01to40；接口、RS232、RS485等協議；位移檢測通訊天線參數：支持協議ISO18000-6C，中心頻段915MHz，最大更新頻率10Hz，正節點識別精度≤30mm，天線最佳讀取距離90mm～130mm，偏擺容差允許距離50mm。③工位標識器。工位標識器用于存儲位置的基礎信息。基本參數如下：供電方式：無線射頻，工作溫度-30℃～65℃，工作濕度10%～90%RH，防護等級IP65，外形尺寸168mm*85mm*15mm；工作協議ISO18000-6C，中心頻段915MHz。④網關。CAN協議與PLC接口協議轉換，基本參數如下：工作電壓24VDC，工作電流≤100mA，工作溫度-20℃～65℃，工作濕度5%～90%RH，防護等級IP65，外形尺寸40mm*125mm*110mm。

3 MLSIM定位檢測系統在冶金行業供卸料系統的應用

3.1 在煉鐵、燒結散狀料自動卸料系統中的應用

煉鐵、燒結散狀料卸料系統，料倉受料口為長條型，一個料倉可能有多個加料工位，卸料小車一般采用滑觸線供電，工頻驅動。

目前大多數車間由崗位人員在現場手動操作控制卸料小車行走，崗位人員目測各工位料位實施加料，或每個料倉布置一個雷達料位計實施，采用控制室遠程操作人工協助實施加料，效率低，現場灰塵非常大，溫度高，有安全隱患問題等等。

基于MLSIM定位檢測系統，融合料倉料位測量、除塵控制、翻板控制等形成長條式料倉自動供卸料測控解決方案。

3.1.1 解決方案效果

（1）控制室控制，一鍵式自動供料，異常報警和保護。

（2）C位移動測量料位，加料時實時料位檢測，非加料時設置料車更新間隔時間，料位巡測更新各工位料位。

（3）定位目標中區間，精度±15cm，實時卸料小車位置檢測。

（4）翻板、除塵、安全警示等其他輔助系統控制相融合，實現自動控制。

3.1.2 方案特點

（1）上位機下位機雙向通信數據交互，相關變量都能解析并運用。

（2）位置采集器可以作為PLC的遠程站，通過IO控制器控制卸料小車運行電機、震動電機、翻板控制和信號反饋。

（3）料車運行操作控制可實現上位機控制遠程或本地操作。

（4）激光料位儀做為料位測量系統的主站，各傳感器數據相互驗證，最終由激光料位儀上報料位數據。

（5）安裝簡單，無論技改還是新建車間，現場配合要求極低。

（6）超高性價比，價格不及主流產品的二分之一。

3.2 在煉鋼散狀料自動供卸料系統中的應用

煉鋼散狀料卸料系統，料倉受料口一般為“口字型”，而且較小，卸料小車采用拖纜供電，變頻控制。

目前大多數車間由崗位人員在現場手動操作控制卸料小車行走，崗位人員目測各工位料位實施加料，現場灰塵非常大，環境溫度高，由于受料口較小，定位時容易出現對不正的情況，需要反復調整卸料小車位置才能對正受料口。

基于MLSIM定位檢測系統，融合料倉料位測量、除塵控制、翻板和加蓋控制等形成對口式料倉自動供卸料測控系統解決方案。

3.2.1 方案設計目標

（1）控制室控制，一鍵式自動供料，異常報警和保護。

（2）C位移動測量料位，設置更新間隔時間，料位巡測更新各工位料位。

（3）加料時電震通過上位機預估加料時長或阻旋料位開關高料位保護或輸送帶流量計配合控制。

（4）定位目標正節點，精度±3cm，實時卸料小車位置檢測。

（5）翻板、除塵、安全警示等其他輔助系統控制相融合，實現自動控制。

3.2.2 方案特點

（1）上位機下位機雙向通信數據交互，相關變量都能解析并運用。

（2）實時供卸料小車位置，搜尋目標工位時，可直接上報控制指令，無需程序員消化過程邏輯。

（3）激光料位儀做為料位測量子系統的主站，并將料位相關數據匯總上報，同時提供落料狀態數據。

（5）安裝簡單，無論技改還是新建車間，現場配合要求極低。

（6）超高性價比，價格不及主流產品的二分之一。

4 結論

MLSIM定位檢測系統在軌道位移定位檢測中的應用，定位精準，技術成熟，系統穩定，安裝簡單、開發簡單滿足現場設備定位需求，直接絕對位置檢測，定制協議，雙向通訊，融合料位測量等子系統；相對于其他位移檢測產品投資低，廣泛的應用鋼鐵企業煉鋼、煉鐵、焦化、原料庫供卸料自動控制工序中，為重工業企業減員增效，安全穩定生產發揮重要作用，是重工業行業高度自動化不二選擇。