蔡海安，杜 巖，杜利杰

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

位移定位檢測設(shè)備在重工業(yè)應(yīng)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(dá)位移檢測系統(tǒng)等。這些定位方式對于重工業(yè)中惡劣的工況環(huán)境都有各自的局限性，可靠性低或結(jié)構(gòu)復(fù)雜投入成本太高，后期維護(hù)成本高等等。

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

1 MLSIM系統(tǒng)工作原理及特點(diǎn)

1.1 MLSIM系統(tǒng)工作原理

通過移動站（位置采集器和天線）與固定站工位標(biāo)識器內(nèi)部電子標(biāo)簽間電磁波的對射，進(jìn)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(nèi)部設(shè)置的模型對比派生出位置ID，達(dá)到位置識別的效果。

上位機(jī)將系統(tǒng)工作狀態(tài)、搜尋目標(biāo)地址等數(shù)據(jù)通過網(wǎng)間連接器下發(fā)到位置采集器（以及料位測量子系統(tǒng)），各子系統(tǒng)將數(shù)據(jù)匯總給網(wǎng)間連接器，網(wǎng)間連接器根據(jù)數(shù)據(jù)優(yōu)先級別依次采集并上報給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)軌道位移設(shè)備的自動控制。

MLSIM檢測技術(shù)的位置ID已經(jīng)定義，由小地址ID+工位ID組成，可以直接識別調(diào)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(biāo)物位置空間定義說明

（1）小地址ID與區(qū)間名稱對照表。

表1 小地址ID與區(qū)間名稱對照

（2）小地址ID與工位標(biāo)識器位置對應(yīng)如圖3所示。

圖3 小地址ID對照圖

（3）正像和鏡像的設(shè)置。可根據(jù)現(xiàn)場料倉布局和用戶使用習(xí)慣，通過位置采集器設(shè)置為正像或鏡像定義正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

1.3 MLSIM定位檢測技術(shù)指標(biāo)

（1）正節(jié)點(diǎn)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(biāo)工位移動速度≤500mm/s。

1.4 MLSIM定位檢測技術(shù)特點(diǎn)

（1）非接觸檢測，全程實(shí)時位置檢測。

（2）間斷性高精度正節(jié)點(diǎn)位置檢測。

（3）供電方式，只需移動站供電，固定站工位標(biāo)識器不需要跑線供電。

（4）系統(tǒng)所有單個設(shè)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(jīng)被定義，不需要逐個實(shí)地測量綁定。

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

（7）下位機(jī)可實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制。

（8）糾錯算法，抗干擾能力強(qiáng)，故障快速診斷，穩(wěn)定性強(qiáng)。

（9）定制協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對如翻板、除塵、安全警示等各種輔助子系統(tǒng)控制，系統(tǒng)更穩(wěn)定，減少二次程序開發(fā)量。

2 MLSIM定位檢測技術(shù)系統(tǒng)組成

（1）系統(tǒng)拓?fù)鋱D，如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)拓?fù)鋱D

（2）硬件組成。MLSIM定位檢測系統(tǒng)主要由網(wǎng)間連接器、位置采集器、工位標(biāo)識器、網(wǎng)關(guān)及其他可選設(shè)備構(gòu)成，以下分別予以說明。

①網(wǎng)間連接器。網(wǎng)間連接器是位置采集與PLC控制系統(tǒng)通訊的橋梁，通過定制協(xié)議與上位機(jī)PLC控制系統(tǒng)、下位機(jī)位置采集器通訊?；緟?shù)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(hù)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(xié)議。②位置采集器。位置采集器用于軌道位移設(shè)備位置的識別，網(wǎng)間連接器的從機(jī)，設(shè)備間數(shù)據(jù)交換的中轉(zhuǎn)站。基本參數(shù)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(hù)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(xié)議；位移檢測通訊天線參數(shù)：支持協(xié)議ISO18000-6C，中心頻段915MHz，最大更新頻率10Hz，正節(jié)點(diǎn)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(biāo)識器。工位標(biāo)識器用于存儲位置的基礎(chǔ)信息。基本參數(shù)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(hù)等級IP65，外形尺寸168mm*85mm*15mm；工作協(xié)議ISO18000-6C，中心頻段915MHz。④網(wǎng)關(guān)。CAN協(xié)議與PLC接口協(xié)議轉(zhuǎn)換，基本參數(shù)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(hù)等級IP65，外形尺寸40mm*125mm*110mm。

3 MLSIM定位檢測系統(tǒng)在冶金行業(yè)供卸料系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 在煉鐵、燒結(jié)散狀料自動卸料系統(tǒng)中的應(yīng)用

煉鐵、燒結(jié)散狀料卸料系統(tǒng)，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(qū)動。

目前大多數(shù)車間由崗位人員在現(xiàn)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(shí)施加料，或每個料倉布置一個雷達(dá)料位計實(shí)施，采用控制室遠(yuǎn)程操作人工協(xié)助實(shí)施加料，效率低，現(xiàn)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(tǒng)，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(hù)。

（2）C位移動測量料位，加料時實(shí)時料位檢測，非加料時設(shè)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(biāo)中區(qū)間，精度±15cm，實(shí)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(tǒng)控制相融合，實(shí)現(xiàn)自動控制。

3.1.2 方案特點(diǎn)

（1）上位機(jī)下位機(jī)雙向通信數(shù)據(jù)交互，相關(guān)變量都能解析并運(yùn)用。

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

（3）料車運(yùn)行操作控制可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制遠(yuǎn)程或本地操作。

（4）激光料位儀做為料位測量系統(tǒng)的主站，各傳感器數(shù)據(jù)相互驗(yàn)證，最終由激光料位儀上報料位數(shù)據(jù)。

（5）安裝簡單，無論技改還是新建車間，現(xiàn)場配合要求極低。

（6）超高性價比，價格不及主流產(chǎn)品的二分之一。

3.2 在煉鋼散狀料自動供卸料系統(tǒng)中的應(yīng)用

煉鋼散狀料卸料系統(tǒng)，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(shù)車間由崗位人員在現(xiàn)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(shí)施加料，現(xiàn)場灰塵非常大，環(huán)境溫度高，由于受料口較小，定位時容易出現(xiàn)對不正的情況，需要反復(fù)調(diào)整卸料小車位置才能對正受料口。

基于MLSIM定位檢測系統(tǒng)，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(tǒng)解決方案。

3.2.1 方案設(shè)計目標(biāo)

（1）控制室控制，一鍵式自動供料，異常報警和保護(hù)。

（2）C位移動測量料位，設(shè)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(jī)預(yù)估加料時長或阻旋料位開關(guān)高料位保護(hù)或輸送帶流量計配合控制。

（4）定位目標(biāo)正節(jié)點(diǎn)，精度±3cm，實(shí)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(tǒng)控制相融合，實(shí)現(xiàn)自動控制。

3.2.2 方案特點(diǎn)

（1）上位機(jī)下位機(jī)雙向通信數(shù)據(jù)交互，相關(guān)變量都能解析并運(yùn)用。

（2）實(shí)時供卸料小車位置，搜尋目標(biāo)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(tǒng)的主站，并將料位相關(guān)數(shù)據(jù)匯總上報，同時提供落料狀態(tài)數(shù)據(jù)。

（5）安裝簡單，無論技改還是新建車間，現(xiàn)場配合要求極低。

（6）超高性價比，價格不及主流產(chǎn)品的二分之一。

4 結(jié)論

MLSIM定位檢測系統(tǒng)在軌道位移定位檢測中的應(yīng)用，定位精準(zhǔn)，技術(shù)成熟，系統(tǒng)穩(wěn)定，安裝簡單、開發(fā)簡單滿足現(xiàn)場設(shè)備定位需求，直接絕對位置檢測，定制協(xié)議，雙向通訊，融合料位測量等子系統(tǒng)；相對于其他位移檢測產(chǎn)品投資低，廣泛的應(yīng)用鋼鐵企業(yè)煉鋼、煉鐵、焦化、原料庫供卸料自動控制工序中，為重工業(yè)企業(yè)減員增效，安全穩(wěn)定生產(chǎn)發(fā)揮重要作用，是重工業(yè)行業(yè)高度自動化不二選擇。