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        一種水平傾角儀在挖掘機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用

        2015-03-19 13:28:02岳海峰張立睿
        機(jī)械管理開發(fā) 2015年8期
        關(guān)鍵詞:電鏟挖掘機(jī)西門子

        岳海峰, 張立睿

        (太原重工股份有限公司技術(shù)中心,山西 太原 030024)

        引言

        所有大型機(jī)械移動(dòng)設(shè)備都對(duì)工作地面水平有著嚴(yán)格的要求,地面水平傾角的大小影響到設(shè)備整體重心的變化。除了對(duì)設(shè)備安全使用造成影響外,還可能導(dǎo)致部件局部受力集中造成損壞,大大縮短使用壽命,更為嚴(yán)重的會(huì)造成人員生命、設(shè)備資產(chǎn)的重大損失。因此對(duì)大型移動(dòng)設(shè)備工作面水平傾角的限制和保護(hù)是設(shè)備使用安全性的必要措施。大型露天礦用挖掘機(jī)是千萬噸級(jí)以上大型露天開采礦選用最多的產(chǎn)品。露天礦采場地形復(fù)雜,坡多、坡陡,物料爆破不徹底,形成的工作地面凹凸不平。在這種特殊環(huán)境條件下工作的挖掘機(jī)設(shè)備,同樣需要對(duì)工作地面水平傾角的檢測和保護(hù)。

        1 影響安全的工況

        影響挖掘機(jī)安全的工況包括在有坡度的水平面上挖掘作業(yè)和在有坡度的道路上停車或行走。水平傾角過大超出設(shè)計(jì)安全角度,使得設(shè)備運(yùn)行存在安全隱患。

        在傾斜工作面長期作業(yè)會(huì)導(dǎo)致挖掘機(jī)下部回轉(zhuǎn)滾珠受力不均,局部受力過大滾珠碎裂。正常挖掘時(shí),地面允許的最大坡度為5°(見圖1),在有坡度的地面上挖掘,必須保證行走抱閘制動(dòng)有效。

        圖1 挖掘狀態(tài)

        在陡坡上停車或行走可能使電鏟翻車,失控或溜車,損壞電鏟某些設(shè)備。若電鏟在坡上停車或行走,最大坡度不得大于13°,若電鏟在坡上橫向停車或行走,允許的最大坡度不得超過9°(見圖2)。在坡上停車或行走,必須確保制動(dòng)有效。

        圖2 行走狀態(tài)

        2 水平傾角儀

        選用赫斯默一款型號(hào)為 HS-XY-15-S-AOC-66的傾角儀,外形如圖3所示。

        圖3 赫斯默水平傾角儀

        電氣參數(shù):標(biāo)準(zhǔn)雙軸模擬量傳感器,測量范圍:±15°;分辨率:0.001°;

        精度:0.2°;工作電壓:11~30VDC;模擬量輸出:4~20mA;工作溫度:-40℃…85℃(自動(dòng)溫度補(bǔ)償)。

        3 挖掘機(jī)設(shè)備上的應(yīng)用

        挖掘機(jī)采用西門子S7-300控制器,組態(tài)AI8X12Bit模擬量模塊6ES7 331-7KF02-0AB0接收傾角儀信號(hào)。在模塊屬性欄設(shè)置測量類型2DMU(電流、2線制接線方式)、4…20mA,然后保存、編譯[1]。

        分配X軸(左右方向)數(shù)據(jù)地址為PIW364,Y軸(前后方向)數(shù)據(jù)地址為PIW366。調(diào)用西門子STEP7功能FC 105,輸出表達(dá)式為:

        兩個(gè)軸向輸入信號(hào)均為單極性(K1=0,K2=27 648),輸出范圍均為±15°。圖4為X軸向數(shù)據(jù)讀取程序,Y軸方向數(shù)據(jù)方式相同。

        傾角儀數(shù)據(jù)采集到PLC后,通過比較邏輯判斷實(shí)際位置傾角與安全傾角數(shù)據(jù),超出時(shí)報(bào)警以及聯(lián)鎖停機(jī)保護(hù)。安全傾角數(shù)據(jù)通過編輯的上位機(jī)HMI指令界面輸入。上位機(jī)HMI采用西門子WINCC[2]軟件開發(fā)通過 PROFIBUS DP 總線與CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫交換。圖5是挖掘機(jī)上位機(jī)傾角控制行走模式界面,在任意一個(gè)軸上傾角絕對(duì)值大于設(shè)定值10°時(shí)報(bào)警,大于設(shè)定值13°時(shí)設(shè)備保護(hù)停機(jī)。同樣的挖掘模式下的傾角控制要求通過程序可以實(shí)現(xiàn),同時(shí)不同的模式切換是同挖掘機(jī)實(shí)時(shí)的工作狀態(tài)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

        圖4 X軸向數(shù)據(jù)讀取程序

        圖5 行走模式下的傾角控制界面

        4 結(jié)語

        挖掘機(jī)設(shè)備傾角儀的應(yīng)用,通過對(duì)工作面以及長時(shí)間走行坡面水平傾角的測量和監(jiān)控,避免設(shè)備工作不允許的工作面,提高了設(shè)備使用的安全性。針對(duì)不同模式狀態(tài)下的傾角限制和保護(hù),自動(dòng)切換靈活方便,使用效果很好,對(duì)提高設(shè)備設(shè)用壽命、保障生命財(cái)產(chǎn)安全起到積極作用。

        [1] 柴瑞娟.西門子PLC高級(jí)培訓(xùn)教程[M].北京:人民郵電出版社,2009:248-253.

        [2] 甄立東.西門子 WinCC V7基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2011.

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