激光测距仪在液压提升系统中的应用
激光测距仪在液压提升系统中的应用
作者:甘秋萍
0引言
在液压提升系统中,同步精度为最关键的技术指 标之一,因此测量构件提升高度的传感器的选择至关 重要。大型构件的提升高度一般为几十米甚至几百 米,提升过程中要保证各吊点的高度误差不超过土 10mm,需要采用精度为0.01%的长位移传感器。传统 测量方式下,传感器的安装受提升构件结构限制,且 提升高度越高安装越困难,同时受风的影响,钢丝绳也无法保持垂直状态,这严重影响传感器测量精度。 而激光测距仪为非接触式测量仪,其安装方便,在长 距离测量方面有很大的优势。
1系统总体设计
1.1系统简介
4台千斤顶通过 钢绞线与构件连接,激光测距仪向下安装在吊装平台 的4个吊点上,用于检测构件的提升高度。
液压提升控制系统中PLC采用 OMRON公司生产的CJ1M-CPU11,通信模块为CJ1W- SCU41-V1,该通信模块上有RS-232和RS-422/485串口 各1个,系统通过协议宏组态。4台激光测距仪选用德国 DIMETIX公司生产的DLS-BH3O,其测程为0. 05 ~ 200m,精度为3mm,采用串行接口 (RS-232或RS422)。
1.2提升高度同步控制
由于液压提升系统主要用于各种大型构件的整体 提升,因此需要许多分布在不同吊点上的千斤顶来共 同承载。要实现对千斤顶集群的同步控制,就需要以 其中1个吊点为主令点,其余吊点为跟随点。在提升 过程中,设主令点比例阀电流恒定,进而提升油缸的 伸缸速度恒定,使主令点以一定的速度向上提升。 PLC通过比较主令点同每个跟随点的高度得出它们的 高差。本系统以1#千斤顶为主令点,若某千斤顶与它 的高差值超过设定值时,则控制该千斤顶的比例阀进 行PID调节,通过增大或减小比例阀开口来改变千斤 顶伸缸速度,直到高差值趋于0,从而实现每一跟随点 与主令点的同步,保证系统的同步精度。同时系统还 设置超差自动报警停机功能,一旦某跟随点同主令点 的同步高差超过某一设定值,系统将自动报警停机, 以便检査。
通信协议宏可控制各种通信设备与装有RS-232或 RS-422/485端口的通用器件间的数据传送。如图2所 示,将通信模块上的RS-422/485端口与4台激光测距 仪的RS-422串口连接后,利用OMRON CX-Protocol软件创建通信序列,并将其下载到PLC的通信模块 中。随后,编写PLC梯形图控制程序,使用PMCR指 令执行存储在通信模块中的通信序列。下面介绍激光 测距仪的通信协议宏的组态和执行过程。
2.1激光测距仪通信参数设置
激光测距仪的通信参数。控制激光测距仪的 所有命令都是基于ASCII码,且以<crXlfX〈回 车〉和〈换行〉)作为命令的结束。
2.2通信协议宏的组态
根据激光测距仪的通信参数及操作命令,在CX- Protocol软件上创建CS/CJ型通信协议宏(如图4所 示),然后在其下创建激光测距仪的通信序列(Sequence)。
每个通信协议宏最多允许定义1 000个通信序列, 每个通信序列中最多定义16步(Step)。每一步中包含 步号、指令类型、发送信息、接收信息和响应等内 容,可设定重复次数、发送/收接的数据格式及下一步 处理及出错处理,对于发送和接收数据的地址可任意 指定。
编写完1节?4#激光測距仪的通信序列后,将整 个通信协议宏下载到PLC的通信模块中。
2.3编程运行通信协议宏
利用CX-Programmer软件编写梯形图控制程序来 执行下载到PLC通信模块中的协议宏。编程前,设置 PLC通信模块端口 1为协议宏;数据长度为7;停止位 为1;奇偶校验为E(偶);波特率为19 200b/s(与激光 测距仪通信参数一致)。当0.00由OFF变为ON时,激光测距仪的激光打 开。当1584. 15为OFF, A202. 00为ON时,对激光 测距仪执行协议宏指令PMCR。该指令中,控制字1 (#0113)中第一位“0"代表通信逻辑端口 0,第二位-1 ”代表使用通信单元上的1号端口,即RS-422/485 口与激光测距仪连接;而后二位“13”代表目标地址 为13,通信单元的节点号为3;控制字2(#0)代表执 行0号通信序列;由于发送数据已写在通信协议宏 中,故第一个发送字(D0)不设置为0,如“0005 ”; 第一个接收字(D100)为接收数据首地址。通信协议宏执行结束后,1584. 15置回。N, A202. 00置回OFF。此时,0号通信序列执行完1次。
由于0号通信序列已包含4台激光测距仪的数据 釆集,因此它每执行完1次,即完成1次对4台激光测 距仪的数据采集。激光测距仪使用注意事项使用激光测距仪时,应注意以下几方面。
(1)由于激光测距仪为光学仪器,安装和拆卸 时要轻拿轻放。安装时最好将激光向下打在被测 物体上;若激光向上打在被测物体上,则应避免 阳光直接照在光学接收板上。
(2)人眼不要注视激光束,确保激光瞄准时位于眼 睛水平线上方或下方(尤其是固定安装在机械设备上等 情况下)。
(3)当被测距离大于60m时,请使用专用接收板的 褐色面。
(4)激光测距仪型号为IP65,使用时应防止灰尘和 水汽浸人。
4结束语
本系统利用RS-422/485串行通信功能和协议,实现单台PLC与多台激光测距仪的通信,不仅简化了现 场布线及測距仪的安装,节省施工费用,而且也大幅 提高系统可靠性。自2006年投运以来,该系统工作正 常,整个控制系统灵活方便,具有较大的实用和推广价值。
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