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所在位置:工控博客苑 -- 格雷母線 -- 格雷母線定位之垃圾發電抓斗機

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饒先生

     學歷:大學本科
     職稱:高級工程師
     年齡:35歲
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格雷母線定位之垃圾發電抓斗機

發表評論(1)   作者:饒生峰    發布時間:2011年6月28日  

    1引言
    垃圾抓斗起重機是生活垃圾焚燒廠供料系統的核心設備,主要擔負垃圾焚燒爐進料斗的供料和坑內垃圾的搬運、攪拌、倒垛、堆放等任務。其工作狀態對于整個生活垃圾焚燒廠的正常運行起著非常關鍵的作用。一旦垃圾抓斗起重機出現故障,無法及時彌補而影響到垃圾焚燒爐的進料,將直接使整個生活垃圾焚燒廠陷于癱瘓狀態。
    由于垃圾抓斗起重機在多粉塵、高溫、高濕和高腐蝕性氣體環境工作,電控柜不設在吊車上,而是安放在封閉式控制室集中控制。因此垃圾抓斗起重機的位置識別功能十分重要,常規的方法是通過旋轉編碼器來識別垛位,通過大量的行程開關實現操作區域防護、投料點定位,檢修位置識別,由于現場工況太差,行程開關失效維護困難,拖令電纜信號太多不易更換,特別容易產生安全問題,自動化操作運行不起來。
    本方案提出采用格雷母線精確位置檢測技術,非接觸絕對位置檢測方式工作,實時檢測精度達5毫米,在多粉塵、高溫、高濕和高腐蝕性氣體環境中可長期穩定工作,免維護。對整個料坑進行數字坐標化處理,通過觸摸屏點擊抓取和投料的位置,即可實現自動抓取、自動重復完成投料和倒垛、自動泊車等工藝操作,并具有實時動態計量、抓斗狀態監測及故障診斷報警功能。
   
    2垃圾抓斗起重機工作特點
    2.1垃圾抓斗起重機的工藝要求
    垃圾抓斗起重機一般采用橋式起重機,安裝在垃圾池的上部,沿固定軌道行走,抓斗借助卷起裝置可以到達垃圾池中每一個角落完成各項作業。
    根據垃圾焚燒氣化工藝的規定,卸入垃圾池待焚燒的垃圾應滿足以下工藝要求:
    1) 卸入的垃圾應搬運到預定的區域,進行分區堆放,使垃圾在入爐焚燒前有1到2天的堆酵周期,以利于提高垃圾的燃燒熱值;
    2) 垃圾在入爐焚燒前應充分攪拌、移動和混合,使入爐垃圾的組成和性質保持一定的穩定性,便于后續垃圾焚燒工序穩定、正常進行;
    3) 定期抓空、移開垃圾池內垃圾滲瀝液排水口的垃圾,使垃圾在堆酵期間滲出的垃圾滲瀝液及時從垃圾池排出,以提高垃圾在垃圾池內的瀝干效果和垃圾的燃燒效率;
    4) 垃圾焚燒前宜先將垃圾投放在焚燒爐進料斗內,且焚燒爐進料斗應設在一定高度上,便于利用垃圾的自重實現適時供料和徹底焚燒等工藝流程。
    2.2 垃圾抓斗起重機控制系統設計原則
    1)靈活、方便的硬件配置以保證系統的功能性要求與硬件系統的最合理的配合,從而構成最合理的性能價格比;
    2)極低的設備維護成本和系統管理成本,要求選擇的自動化控制系統具備良好的可擴充性、開放性和在為多粉塵、高溫、高濕和高腐蝕性氣體環境長期穩定運行。
   
    3格雷母線定位裝置
    格雷母線位移檢測系統以相互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合來進行位置檢測,它是一種非常成熟的非接觸絕對位置檢測傳感器, 該傳感器主要由四大部分構成:格雷母線、天線箱、地址編碼發生器、地址解碼器。格雷母線類似一把有刻度的標尺,天線箱類似指針,指針指向的刻度即是當前位置值,無需初始參考點,定位精度5mm,可以連續在車上或地上得到位移量,地址信息可以通過數傳電臺或信號電纜進行傳輸。一條格雷母線可以供多臺移動設備使用,而且長度可依工程需要而定,多根格雷母線可拼接。防水、防油、防塵、耐酸堿,理論上無壽命極限。
   
    3.1格雷母線位置檢測基本原理
    格雷母線位置檢測傳感器以相互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合來進行通信,并在通信的同時檢測到天線箱在格雷母線長度方向上的位置。格雷母線位置檢測有兩種工作方式:
     地上檢測方式:地址編碼發射器安裝在小車上,通過格雷母線接收地址信號,地址解碼器安裝在固定站上,在地面站完成地址檢測;
     車上檢測方式:地址編碼發射器安裝在固定站,通過格雷母線芯線發射地址信號,天線箱、地址解碼器安裝在移動電機車上,電機車直接檢測到地址。
    為了保證電機車運行的絕對安全和位置準確,本方案選擇格雷母線通訊定位裝置的精密地上檢測方式,其檢測精度為5mm。
   
    3.2格雷母線通信定位裝置特點
     非接觸工作方式:非接觸工作方式,無滑脫和磨損等故障;
     絕對位置檢測:能夠連續地、高精度地檢測絕對地址,位置檢測精度達5mm,可以實現移動機車自動行走和全自動操作;
     通信適用范圍廣:通過電磁耦合來進行通信,不受環境條件限制,接收靈敏度高。例如在隧道內空間電磁波便很難傳送 ,格雷母線能實現通信;
     不受無管會管制;數據通信的載頻為低頻,所產生的電磁場只限于幾米范圍,輻射比工廠使用高頻無線電通信系統容許的級別低,不需要向無管會申請即可使用;
     兼容性好:位置檢測和數據通信可以合用一根格雷母線電纜,施工方便、安裝維護簡單,占空間小,不影響現場外觀,不改變現場設備;
     抗干擾能力強:使用交叉扭絞結構及相位檢測技術,天線箱與格雷母線兩者間隙從30mm到300mm均可正常工作,不受環境噪音和接收信號電平波動的影響,能夠在諸如鐵礦石場等惡劣環境條件中長期可靠的工作;
     適用于惡劣的工業環境:安裝在室外的格雷母線電纜、天線箱、始端箱、終端箱采用非金屬材料制作而且采用密封工藝,耐酸、堿腐蝕,防護等級IP65,使用壽命長。
   
    3.3格雷母線位置檢測裝置基本構成
    格雷母線位置檢測裝置主要包括格雷母線、天線箱、地址編碼發射器和地址編碼接收器4個部分。其結構見圖1.
   
    圖1 格雷母線位置檢測裝置框圖.
     地址編碼發生器:地址編碼載波信號的發生和功率放大;
     天線箱:天線箱將信號送給格雷母線標準線、交叉線。
     格雷母線:通過互感耦合檢測地址編碼載波信號;
     地址檢測單元:完成位置地址信號的解碼,并將解碼后信號傳到PLC單元;
   
    3.4 格雷母線技術性能參數
     水平位置檢測精度:5mm;
     水平位置定位精度:≤10mm;
     水平位置測量范圍:大車、小車軌道長度;
     位置檢測感應距離:60mm≤感應距離≤300 mm;
     發振頻率:31kHz,39 kHz,46 kHz,62kHz。可根據現場的情況調整;
     等效全向輻射功率(EIRP): ≤27dBm;
     工作溫度:-25℃~+80℃。工作濕度:< 95%;
     工作電源:24VDC, 耗電:<100VA;
     系統平均無故障連續運行時間:10000h。
   
    4基于格雷母線定位技術的垃圾抓斗起重機電氣系統組成
      本系統設計由兩臺垃圾抓斗起重機組成的起重機搬運系統,用于完成對垃圾焚燒發電廠的垃圾投料、倒垛、混料、移料等工作。每一臺起重機都有自己獨立的電氣控制系統、操作控制臺和HMI顯示面板,根據用戶的需要可提供手動、半自動、全自動的操作。
    由于電控柜不設在垃圾抓斗起重機上,PLC設在控制柜里,垃圾抓斗起重機上的開關量信號、模擬量信號需要PLC處理,整個PLC系統連接圖如圖3所示。
      
    圖3 PLC系統連接框圖
   
    4.1格雷母線在垃圾抓斗起重機上的配置
    格雷母線位置檢測裝置對垃圾抓斗起重機工作區域進行數字化,實現垃圾抓斗起重機兩車或多車間防撞;操作室防護;坑壁防護;廠房周邊防護;進料斗中心位識別;料坑垛位識別。
    格雷母線位置檢測裝置通過總線與PLC進行數據交換。垃圾抓斗起重機的大車、小車均采用格雷母線位置檢測技術進行位置檢測,其整體架構見圖4。
   
    圖4 垃圾抓斗起重機位置檢測框圖
    大車軌道長度為75m,采兩臺垃圾抓斗起重機共用一條格雷母線, 通過兩種頻率區分,1#垃圾抓斗起重機使用39KHz,2#垃圾抓斗起重機使用47KHz,位置檢測精度為5mm。
    小車軌道長度為25m,每臺垃圾抓斗起重機小車應用一條格雷母線。置檢測精度為5mm。
    采用格雷母線精確位置檢測技術,對垃圾抓斗起重機工作區域進行數字化,這樣便把吊車下方的矩形空間劃分成若干個小矩形,即坐標空間。所以料坑垛位固定坐標保存在PLC中,可以實現垃圾抓斗起重機自動調度,達到全自動操作。
    將料坑垛位,操作區域,投料點,檢修臺坐標保存在PLC中。垃圾抓斗起重機工作時,對大車、小車的絕對位置動態實時檢測。并據此完成垛位識別,實現操作區域防護、投料點定位,檢修位置識別等功能。
    另外將垃圾抓斗起重機大車位置傳到相鄰垃圾抓斗起重機PLC中,自動實現垃圾抓斗起重機防碰撞功能。
   
 

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 評論人署名:綠色園林001 評論時間:2015-1-7 9:55:00

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