基于激光测距传感器的输送带煤流量检测系统设计
基于激光测距传感器的输送带煤流量检测系统设计
胡佑兵
秦皇岛港煤三期翻堆线高架输送带驱动滚筒附 近未安装检测设备,在完成翻车作业之后无法 判断高架输送带上的煤流量,一般都是待堆料输送带 上没有煤时才停止高架输送带,停机时机较晚,增加 了卸车单耗。目前输送带上的称量设备主要是电子皮 带秤,作为一种接触式测量方法,输送带工作过程中 的张力、倾斜度、受力不均等多种因素都会影响电子 秤的测量结果m。基于上述问题,设计了一种基于激 光测距传感器的高架输送带煤流量检测系统,能够实时检测高架输送带上的煤炭流量,并以此控制高架带 式输送机的启停,实现输送带煤流量与带式输送机动 作的联锁;此外,系统还可实时检测高架输送带的撕裂、跑偏等状态,对提升高架输送带的运行安全性大 有益处。
1技术方案
输送带煤流量检测系统由激光测距传感器、工控 机、工业以太网、煤流量检测上位机、带式输送机控 制PLC以及西门子Wince上位机检测软件等部分组 成。其屮上位机检测软件安装在工控机屮,是检测系统监测和控制的中心,它通过以太网与激光测距传感 编器相连,对带式输送机跑偏、撕裂、过载和空载等状 胃态进行检测,并通过西门子OPEN丨E TCP通信协议 J 与带式输送机控制PLC进行通信,将激光测距传感% 器采集到的数据实时传输至带式输送机控制PLC具体过程:LMS111-1U100激光测距传感器实时检测1 号高架输送带煤流量,通过TCP协议将煤流量信息 发送至3号转接塔工控机的上位机软件LaderV; 3号 转接塔工控机采用OPEN IE TCP通信协议,将检测 到的煤流量信息发送至3号转接塔S7-300 PLC; 3号 转接塔S7-細I PLC再通过S7单边通信将该信息发送 至1号转接塔的西门子S7-300 PLC,并在1号转接 提塔的Wince上位机界面显示;1号转接塔值岗司机通 . 过查看Wince上位机界面,确定1号高架输送带的煤 流量、撕裂和空载等信息,并据此在翻卸作业完毕之 后及时停止1号高架输送带。
1.1激光测距传感器工作原理
相较于普通传感器,激光测距传感器具有测量速 度快、非接触等优点,在许多逆向工程领域(如复杂 的曲面检测)得到了成功的应用1M|。其屮输送带的瞬 时流量可通过物料当前横截面积与输送带瞬时速度的 乘积来表示' 笔者选用Sick公司推出的一款高性能 室外物体测量用LMSlll-imu〇型激光测距传感器来 检测高架输送带的煤流量。其工作原理为:传感器首 先扫描空输送带或传输载体的形状并记录下来.当有 散料通过时即得到实时的轮廓数据,用空载时的轮廓 减去有载时的轮廓,即得到此时的截面面积,从而得 到体积和质量。当连续不断地测量运动输送带上物体 的实时轮廓时,就能得到连续的体积和质量,输送带上的煤流量2U)是指单位时间内通过输送带上某有效截面的煤的质量流量。
1.2流量实时监测上位软件LaderV
针对流量检测的应用场景搭配不同的雷达,开发 专用的流量实时监测软件LaderV,以显示测量状态。
1.3搭建系统通信链路
煤三期生产控制系统各单机和转接塔所用的西门 子S7-400或S7-:WO系列PLC均集成了 PROFINET接 口,该接U除了具备连接PROFINET总线通信功能 外,还可用于标准的TCP通信。通过组态TCP连接 或使用西门子OPEN IE TCP通信专用功能块与其他设 备建立TCP连接来实现通信。开放式用户通信基本 包括4个步骤:建立连接、接收数据、发送数据和断 开连接,各个步骤均山相应的功能块(指令)来实现。 将3号转接塔控制S7-300 PLC (IP为丨()2.1«i.(U0)作 为TCP客户端,将安装有LaderV软件的工控机(丨P为 192.16«.0.2)作为TCP服务器,在博途(Portal)环境下 组建二者之间的OPEN IE TCP通信,所用通信功能块 包括 “TCON”、“TRCV” 和 “TSEND”。使用 TCP 协 议,设置通信伙伴(工控机)的丨P地址为192.168.0.2,端 U为2000,将工控机设置为主动连接。
在西门子Step 7软件的NetPro中选中1号转接 塔S7-300 PLC,并与3号转接塔S7-300 PLC建立单 边S7连接e建立的单边S7连接需在1号转接塔S7- 300 PLC中定义对应的数据存储区,其数据长度和数 据格式与3弓'转接塔S7-300 PLC中接收LaderV的数 据块一致。
1.4设备安装、调试
因为激光测距传感器汁量煤流量是以输送带的轮 廓为基础的,所以应在空载和有载时输送带位置不变 或变化很微小的地方来进行计量,以免产生误差。同 时考虑到安装距离不能太低或太高(应在〇 ~ 25 m之 间),将激光测距传感器安装在1号高架输送带驱动滚筒北侧输送带的正上方,激光测距传感器距离输送 带高度约为〇.9m,此处输送带不易变形,符合安装 要求输送带空载运行时激光测距传感器监测到的点 状曲线如图5所示,其屮输送带边缘对应测距传感器 的监测范围分别是35°和145°。
通过建立系统通信链路,将激光测距传感器反 馈的流量数据发送到1号转接塔S7-300 PLC,同时 1号转接塔通过S7单边通信,将高架输送带的煤流 量、跑偏和撕裂状态等信息发送至控制高架输送带启 停的S7-400 PLC,以此实现高架输送带煤流量与高 架带式输送机启停动作的联锁。
2实施效果
|号高架输送带煤流量检测系统使高架输送带 空载运行时间由2 min降为几秒,系统检测的煤流量 数值与翻车输送带皮带秤的差值仅为约3%。秦皇岛 港煤三期翻堆线“一翻一堆”流程(CD1-BF1-BH1- ST1)作业时,1号翻车输送带皮带秤数值与I号高架 输送带煤流量检测数值的对比如表I所列。可知1号 高架输送带煤流量检测值比1号翻车输送带皮带秤数 值滞后约57 s。除检测煤流量之外,系统还能够准确 检测高架输送带的撕裂、跑偏、超载和空载等运行状 态,有效提升了高架输送带的运行安全性。
3结语
基于激光测距传感器的输送带煤流量检测系统的 设计,实现了秦皇岛港煤三期高架输送带煤流量的实 时检测,解决了长久以来高架输送带煤流量无法检测 的难题。应用激光测距传感器采集到的煤流量数值与 翻车输送带皮带秤检测的数值相差约3%,且具有安 装便捷、价格低廉等优势,可在港口未装有皮带秤的非计量输送带上推广应用。
本文章转自爱学术,如有侵权,请联系删除