劉鐵

(長(zhǎng)春發(fā)電設(shè)備總廠,吉林 長(zhǎng)春 130033)

RFID在斗輪堆取料機(jī)行走距離檢測(cè)上的應(yīng)用

劉鐵

(長(zhǎng)春發(fā)電設(shè)備總廠,吉林 長(zhǎng)春 130033)

斗輪堆取料機(jī)在軌道上的行走距離,常規(guī)是采用光電編碼器來進(jìn)行檢測(cè),由于種種原因,經(jīng)常出現(xiàn)累計(jì)誤差,影響檢測(cè)的精度及準(zhǔn)確性.而采用RFID(無線射頻識(shí)別)可避免以上的問題,極大的提高斗輪堆取料機(jī)檢測(cè)的精度及使用的可靠性,并使斗輪堆取料機(jī)的日常使用和維護(hù)更加簡(jiǎn)便及省時(shí),是斗輪堆取料機(jī)位置檢測(cè)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì).

斗輪堆取料機(jī);位置檢測(cè);RFID(無線射頻識(shí)別)

斗輪堆取料機(jī)是一種大型高效連續(xù)的散料裝卸專用設(shè)備,隨著電力、港口、冶金、礦山等大型散料輸送系統(tǒng)的迅猛發(fā)展,斗輪堆取料機(jī)做為散料裝卸機(jī)械的其中一種產(chǎn)品,開始向大型化、專業(yè)化、智能化的方向發(fā)展.未來大型料場(chǎng)智能化無人控制將成為普遍的需求,而斗輪堆取料機(jī)做為智能化料場(chǎng)中的主要設(shè)備,其未來的發(fā)展方向是實(shí)現(xiàn)無人化、智能化的全自動(dòng)運(yùn)行.

然而,如實(shí)現(xiàn)斗輪堆取料機(jī)智能化無人控制,防止斗輪堆取料機(jī)懸臂碰撞料堆,對(duì)斗輪堆取料機(jī)進(jìn)行精確定位是一項(xiàng)必然的要求.一般斗輪堆取料機(jī)都是在軌道上行走,行走距離從幾十米到幾百米不等,通常檢測(cè)斗輪堆取料機(jī)行走距離是采用增量型光電編碼器.然而由于斗輪堆取料機(jī)檢測(cè)車輪的打滑,或是在制動(dòng)時(shí)的自然滑行,都會(huì)使編碼器丟失數(shù)據(jù),進(jìn)而產(chǎn)生累計(jì)誤差.而采用RFID(無線射頻識(shí)別)技術(shù)可避免以上的問題,極大的提高了斗輪堆取料機(jī)檢測(cè)的精度及使用的可靠性,并使斗輪堆取料機(jī)的日常使用和維護(hù)更加簡(jiǎn)便及省時(shí),是斗輪堆取料機(jī)位置檢測(cè)控制技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì).本文以江蘇南通港斗輪堆取料機(jī)RFID檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用概況作一介紹.

1 斗輪堆取料機(jī)行走距離采用光電編碼器檢測(cè)的常見問題

斗輪堆取料機(jī)行走距離通常采用增量型光電編碼器來進(jìn)行檢測(cè),一般常用的是TOYO公司的TRD系列產(chǎn)品,分辨率50脈沖/轉(zhuǎn),帶雙向輸出.光電編碼器安裝在行走車輪上,當(dāng)斗輪堆取料機(jī)在軌道上行走時(shí),行走車輪帶動(dòng)光電編碼器旋轉(zhuǎn),其發(fā)出的脈沖信號(hào)通過連接電纜,傳送至斗輪堆取料機(jī)電氣系統(tǒng)的控制核心--可編程控制器PLC.行走光電編碼器控制系統(tǒng)框圖如圖1所示.

采用光電編碼器進(jìn)行行走距離檢測(cè)常見的問題如下.

圖1

(1)光電編碼器與行走車輪采用彈性聯(lián)軸器連接,容易發(fā)生聯(lián)軸器斷裂等故障而無法檢測(cè)數(shù)據(jù).

(2)檢測(cè)車輪有時(shí)會(huì)在軌道上打滑,造成檢測(cè)數(shù)據(jù)丟失.

(3)斗輪堆取料機(jī)行走在制動(dòng)時(shí)會(huì)在軌道上自然滑行一小段距離,容易造成檢測(cè)數(shù)據(jù)累計(jì)誤差.

2 RFID檢測(cè)技術(shù)簡(jiǎn)介

RFID(無 線 射 頻 識(shí) 別Radio Frequency Identification,簡(jiǎn)稱RFID)亦稱電子標(biāo)簽或無線射頻識(shí)別,是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),它通過射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù).

RFID技術(shù)的原理是利用感應(yīng)識(shí)別特定的電子標(biāo)簽(RFIDTags)發(fā)出的無線電波特定頻段的能量,或由電子標(biāo)簽主動(dòng)發(fā)送某一頻率的信號(hào),進(jìn)行非接觸式雙向通信,完成目標(biāo)識(shí)別和數(shù)據(jù)交換目的的自動(dòng)識(shí)別技術(shù),而不需要識(shí)別系統(tǒng)(一般是RFID閱讀器)與電子標(biāo)簽之間建立機(jī)械或光學(xué)接觸.

德國(guó)TURCK(圖爾克)公司的RFID硬件采用標(biāo)準(zhǔn)組件式射頻識(shí)別系統(tǒng)--BLidentUHF.其特點(diǎn)是:感應(yīng)距離大、單個(gè)站可支持8個(gè)通道、兼容性高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、支持移動(dòng)讀寫,并可支持PROFIBUS-DP、DeviceNet、Ethernet、Modbus-TCP、CANopen、RS232/485等多種協(xié)議及可編程網(wǎng)關(guān).軟件主要包括應(yīng)用軟件、嵌入式軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng).

3 斗輪堆取料機(jī)行走距離采用RFID檢測(cè)的方案

江蘇南通港斗輪堆取料機(jī)取料出力為3000t/h,堆料出力為4200t/h,懸臂回轉(zhuǎn)半徑為55m.自動(dòng)化程度較高.

該斗輪堆取料機(jī)電氣控制系統(tǒng)的硬件核心,是布置在電氣室的一套德國(guó)Siemens公司的S7系列PLC,其CPU上帶有三個(gè)PROFIBUS-DP總線接口及組合的MPI/DP接口,可以用來建立一個(gè)高速的分布式系統(tǒng)(圖2).

圖2

每個(gè)接口分別連接不同類型的設(shè)備.其中第一個(gè)DP接口X1通過PROFIBUS-DP總線適配器連接一個(gè)德國(guó)TURCK公司BLident讀寫頭,安裝在行走臺(tái)車附近,在地面皮帶機(jī)機(jī)架上每隔若干米安裝一個(gè)載碼體,每個(gè)載碼體存儲(chǔ)當(dāng)前具體的位置信息.當(dāng)讀寫頭經(jīng)過載碼體時(shí),會(huì)從載碼體中讀取出當(dāng)前的位置信息,并通過PROFIBUSDP總線將信息傳送至PLC儲(chǔ)存,BLident讀寫頭的總線地址現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定為(12),并已提前在PLC硬件配置中進(jìn)行設(shè)定.而且PLC系統(tǒng)可以通過I/O位直接控制讀寫頭進(jìn)行讀寫操作,每個(gè)周期可讀/寫8個(gè)字節(jié),還可以連接其他的數(shù)字量和模擬量模塊,如現(xiàn)場(chǎng)需要添加新的點(diǎn),只需增加底板和模塊,這樣即可以節(jié)約網(wǎng)關(guān)的成本,又可以減少現(xiàn)場(chǎng)的工作量(圖3).

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)使用后驗(yàn)證,讀寫頭可以動(dòng)態(tài)讀取載碼體的位置信息,不會(huì)影響斗輪堆取料機(jī)的正常運(yùn)行速度,讀寫頭與載碼體之間0～200mm的讀寫距離,也能完全符合斗輪堆取料機(jī)的正常運(yùn)行工況.通過LED指示燈能清楚地看到讀寫頭的工作狀態(tài),日常使用及維護(hù)都非常方便.

BLident讀寫頭的工作溫度為-25°～70°.考慮到斗輪堆取料機(jī)工作現(xiàn)場(chǎng)粉塵濃度大、環(huán)境惡劣,故我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)選用環(huán)氧樹脂材料的讀寫頭,其防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP68.即使讀寫頭表面出現(xiàn)劃痕及污漬,也不會(huì)影響正常識(shí)讀數(shù)據(jù).

圖3

4 結(jié)語

江蘇南通港的曹經(jīng)理說,斗輪堆取料機(jī)采用RFID檢測(cè)系統(tǒng)后,相比原來的編碼器方式,在數(shù)據(jù)讀取精度及可靠性等方面都得到極大的提高.最重要的是,這套R(shí)FID檢測(cè)系統(tǒng)的讀寫頭支持熱插拔,這樣可以減少斗輪堆取料機(jī)停機(jī)時(shí)間,從而使設(shè)備維護(hù)變得快速、簡(jiǎn)單.

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1671-0711(2017)11(下)-0065-02