基于激光测距仪的贮柜布料车位置预警系统设计
基于激光测距仪的贮柜布料车位置预警系统设计
作者:赖林;王志强;宋成照;李松林;
贮柜是卷烟厂制丝车间用于储存物料的重要设备,其主要功能是完成车间原料、半成品、成品等的储存和水分平衡,它们是各工序之间的节点,可以起到调节生产时间,改变生产品种,提高设备运行效率的作用。布料车是实现贮柜进行正常铺料的关键设备之一,存在因布料车长期不换向或打滑等问题,导致贮柜铺料不均匀,甚至可能造成生产事故。
1贮柜布料车位置预警系统原理
分布式I/O中的AI模块采集激光测距仪的数据,利用PLC对模块进行实时的数据采集,通过数据比对分析布料车的状态。同时,把数据和状态发送给监控系统,以便在监控画面上查看布料车的实时状态,必要时,可根据采集的数据编制相应的贮柜布料车控制程序。
2贮柜布料车位置预警系统功能实现
2.1传统布料车的铺料过程
每个贮柜可能存在4个用于控制布料车换向的接近开关,其中标准单柜分别在贮柜料仓的前后(靠近出料口一端和远离出料口的另一端)各安装2个,如果贮柜只以平铺方式进料,则前后各自只有1个接近开关,此时约定标准平铺进料单柜每边的2个接近开关合二为一,而寻堆式布料贮柜和对顶柜则需要4个接近开关。
标准平铺式单柜的布料车在全程布料时被限制在贮柜料仓前后的2个接近开关的范围内做往复运动,布料带与布料车方向相同。对顶柜在平铺式布料时,在只为一个贮柜进料时,此时布料车在相应贮柜的“开始布料”和“结束布料”接近开关的作往复运动。在寻堆式布料时,仍然在这2个接近开关的限制范围内做寻堆运动,只是布料带始终向正在进料的贮柜方向运动。
当贮柜以平铺方式进料时,布料车只能在2个换向接近开关之间来回往返,完成整个料仓的布料工作。此时只能采集到布料车在柜头还是柜尾的位置信息,而布料车在布料过程中的其他位置信息无法确定,并且目前烟厂的大部分操作屏幕与对应的贮柜距离都不是很近,每次启动完设备需要去贮柜区观察对应的布料车状态,比如进料百分比、停车时布料车是否靠边停车、布料车是否出现偷停现象等问题。
2.2位置预警系统功能实现
通过在贮柜上安装激光测距仪,可以很准确地记录布料车和激光测距仪的发射端之间的距离,只需把发射端固定在贮柜的一端,反光板安装在布料车上,可以通过西门子模拟量数据采集的模块得到布料车距离发射端的距离,通过PLC程序处理,发送给监控系统,把采集的数据做到现场的监控画面的贮柜上,这样可以通过监控画面直观地看清布料车的具体位置,并且分析它当前的位置是否正确,完成下发参数与现场设备的正确性验证。这种预警系统的实时性可让重复性的工作变得简单,同时提高操作员的工作效率,以及快速发现可能存在影响生产的隐患。
为实现贮柜布料车进料的实时性控制,本设计采用西门子PLC专用组态编程软件博途V14,并建立专门用于存储实时数据块(DB)的地址,创建一个功能(FC)进行相关程序的编写。把数据发送给段控屏,实时显示布料车的位置,图4为贮柜布料车数据采集程序。
通过现场的激光测距仪,读取布料车在贮柜的最远端和最近端的距离显示,通过TIA博途软件读取AI模块中的数据,同时,存放到对应的DB块中,并把DB块中的数据传送给监控,监控利用采集的数据显示在段控屏上,此时,可以实时性地观察布料车在贮柜的具体位置。
通过对贮柜布料车位置的实时性可更深一步的分析,利用它数据的实时性以及其准确性,用来预防布料车的偷停。比如当布料车处于进料状态时,如果变频器已经有频率的输出,但进料过程中实际的布料车电机却没有运转,此时说明电机带不动布料车,电机发热速率比正常运转要大很多,这样会很危险。这时利用PLC采集的激光测距仪的实时数据,当电机有频率输出时,而它的数值长时间不发生变化,就说布料车在偷停。可以主动发出报警并且停止布料车以及进料端设备继续长时间运转进料,从而把这种布料车偷停带来的危险降到最低。
3结语
该预警系统已成功应用于制丝车间的贮柜,能够在监控系统上实时判断贮柜布料车的位置,并根据位置信息进行相应的判断,从而确定布料车是否处于正常工作的状态,防止了因布料车故障可能带来的生产事故,同时,有效提高了现场操作工的工作效率。
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