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超聲波傳感器在堆料機(jī)料位中的應(yīng)用1 料錘接觸式檢測原理 堆料機(jī)的物料料位檢測原采用的是長短料錘接觸式檢測裝置，其工作原理是：當(dāng)堆料機(jī)自動(dòng)布料時(shí)，如果長料錘接觸到物料，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)開關(guān)量信號(hào)并送人現(xiàn)場PLC，PLC給堆料機(jī)發(fā)出物料高度已經(jīng) 達(dá)到要求并 執(zhí)行 下一動(dòng)作即旋轉(zhuǎn)3。繼續(xù)堆料的信號(hào)。如果物料碰到短料錘則跳停上游來料皮帶機(jī)和堆料機(jī)，并發(fā)出報(bào)警提示。 2 超聲波傳感器原理和選型 2.1工作原理 超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的。其探頭主要由外殼、壓電晶片、阻尼塊、保護(hù)膜、前置電路以及輸出電路等組成，在探頭中還加設(shè)溫度補(bǔ)償元件和放大電路，用以補(bǔ)償因環(huán)境溫度改變而導(dǎo)致的信號(hào)偏差，提高測量精度 。 超聲波由壓電晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，具有頻率高、波長短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性(束射性)好的特點(diǎn)。 超聲波探頭中的壓電晶片， 既可以發(fā)射超聲波，也可以接收超聲波。 當(dāng)電壓作用于壓電晶片時(shí)，就會(huì)隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機(jī)械變形。 反之，當(dāng)機(jī)械形變作用于壓電晶片時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。利用這一原理， 當(dāng)給由兩片壓電晶片或一片壓電晶片和一個(gè)金屬片構(gòu)成的振動(dòng)器，施加一個(gè)電信號(hào)時(shí)，就會(huì)因彎曲振動(dòng)發(fā)射出超聲波。相反，當(dāng)給雙壓電晶片元件施加超聲振動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。基于以上原理 ，便可以將壓電晶片用作超聲波傳感器。通過傳感器和物體間聲波的傳送時(shí)間就可計(jì)算出距離或位置。 2.2 應(yīng)用選型 在超聲波選型上，經(jīng)多方對比和咨詢，最終選用德國倍加福（P+F) 公司的型號(hào)UC6000 —30 GM 一 E6R 2-V 15雙開關(guān)點(diǎn)輸出超聲波傳感器。該傳感器的特點(diǎn)和工作參數(shù)如下 ： 1) 自帶一個(gè)四針的溫度／設(shè) 定 插 頭，分別對應(yīng)四個(gè)不同的位置插入，現(xiàn)場設(shè)定方便、迅速 。 其中A1和A2是設(shè)定開關(guān)點(diǎn)，E2／E3 是設(shè)定工作模式，T為溫度補(bǔ)償 。 2) 設(shè)定過程 由傳感器本體LED燈狀態(tài)顯示 。 3方案設(shè)計(jì)和調(diào)試應(yīng)用 3.1 方案設(shè)計(jì) 基于原設(shè)計(jì)控制原理，即當(dāng)接觸到長料錘時(shí)輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)到PLC，控制堆料機(jī)旋轉(zhuǎn)3。繼續(xù)堆料，當(dāng)接觸到短料錘時(shí)輸出一個(gè)開關(guān)信號(hào)到PLC，跳停上游來料皮帶和堆料機(jī)。因此需找出2個(gè)不同距離的檢測點(diǎn)替 代原長短料錘的接觸位置，而所選的超聲波傳感器能夠在350～6 000mm之間檢測， 因此在該范圍內(nèi)分別選擇A1、A2兩 個(gè)檢測點(diǎn)， 距探頭0之間的距離OA1、OA2代替原檢測裝置的長短料錘， 設(shè)定OA1=1。2m，OA2=0。8m，當(dāng)傳感器檢測到A1點(diǎn)時(shí)，對應(yīng)于A1點(diǎn)的動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)作，控制堆料機(jī)旋轉(zhuǎn)3。繼續(xù)堆料，當(dāng)檢測到A2點(diǎn)時(shí)，對應(yīng)于A2點(diǎn)的動(dòng)合觸點(diǎn)動(dòng)作，跳停上游來料皮帶和堆料機(jī) 。 3.2調(diào)試應(yīng)用 3.2.1設(shè)定過程 1)設(shè)定開關(guān)點(diǎn) 切斷電源；拔下溫度／設(shè)定插頭； 再次通電；將堆料機(jī)大臂固定在石灰石料堆上方約lm的地方，用手將超聲波傳感器提起到距探測物(石灰石)約1.2m處的位置，此時(shí)指示燈對應(yīng)狀態(tài)為雙LED綠燈閃爍，且對應(yīng)LED1黃燈也閃爍，此時(shí)若將溫度／設(shè)定插頭插入至A1位置 ，則A1點(diǎn)設(shè)定完成 ；同理將超聲波傳感器下落到距石灰石約0.8m處的位置進(jìn)行A2點(diǎn)設(shè)定。最后將溫度／設(shè)定插頭插在T位置，傳感器進(jìn)入正常設(shè)定工作模式。 2)設(shè)定輸出功能 切斷電源；拔下溫度／設(shè)定插頭；再次通電；將溫設(shè)定插頭插在E2／E3 位置 ，查看對應(yīng)LED燈指示狀態(tài)即輸出工作模式，若需改變當(dāng)前輸出模式，可通過多次插拔溫度／設(shè)定插頭在三種工作模式之間循環(huán)切換， 這里設(shè)置為開關(guān)點(diǎn)模式即雙LED綠燈亮，LED1黃燈閃爍 。 最后將溫度／設(shè)定插頭插在T位置，該設(shè)定過程結(jié)束。傳感器進(jìn)入正常工作模式。 至此，超聲波傳感器設(shè)定過程完成，并將傳感器探頭固定在堆料機(jī)大臂前端。 3.2.2電器接線
圖1 電氣控制原理圖 從現(xiàn)場控制柜布線到超聲波傳感器，并進(jìn)行柜內(nèi)配線。 為了防止堆料機(jī)動(dòng)力電纜出現(xiàn)短路時(shí)再次損壞檢測裝置，決定從隔離變壓器直接取220V給開關(guān)電源供電。由于傳感器調(diào)試時(shí)需要多次斷電，故增加一個(gè)空氣開關(guān)方便復(fù)位。 其中KA1、KA2兩個(gè)動(dòng)合輔助觸點(diǎn)是送往現(xiàn)場PLC控制柜的觸料信號(hào)，仍然按原長短料錘信號(hào)對應(yīng)接線 。 4 效果及體會(huì) 2022年初，超聲波傳感器安裝投入運(yùn)行，首先進(jìn)行現(xiàn)場就地自動(dòng)運(yùn)行，該設(shè)計(jì)達(dá)到原工藝控制要求，運(yùn)行正常；后轉(zhuǎn)換為中控自動(dòng)運(yùn)行，工作也一直正常。 在調(diào)試過程當(dāng)中，需要注意以下幾個(gè)問題： 1)在設(shè)定開關(guān)點(diǎn)l、2時(shí)，每個(gè)開關(guān)點(diǎn)設(shè)定結(jié)束后須將溫度／設(shè)定插頭插入T位置以確定該開關(guān)點(diǎn)進(jìn)入正常工作模式。 |
