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超聲波傳感器在堆料機料位中的應用1 料錘接觸式檢測原理 堆料機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：當堆料機自動布料時，如果長料錘接觸到物料，會產(chǎn)生一個開關量信號并送人現(xiàn)場PLC，PLC給堆料機發(fā)出物料高度已經(jīng) 達到要求并 執(zhí)行 下一動作即旋轉3。繼續(xù)堆料的信號。如果物料碰到短料錘則跳停上游來料皮帶機和堆料機，并發(fā)出報警提示。 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、保護膜、前置電路以及輸出電路等組成，在探頭中還加設溫度補償元件和放大電路，用以補償因環(huán)境溫度改變而導致的信號偏差，提高測量精度 。 超聲波由壓電晶片在電壓的激勵下發(fā)生振動產(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。 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。 當電壓作用于壓電晶片時，就會隨電壓和頻率的變化產(chǎn)生機械變形。 反之，當機械形變作用于壓電晶片時，則會產(chǎn)生一個電信號。利用這一原理， 當給由兩片壓電晶片或一片壓電晶片和一個金屬片構成的振動器，施加一個電信號時，就會因彎曲振動發(fā)射出超聲波。相反，當給雙壓電晶片元件施加超聲振動時，就會產(chǎn)生一個電信號。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間就可計算出距離或位置。 2.2 應用選型 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UC6000 —30 GM 一 E6R 2-V 15雙開關點輸出超聲波傳感器。該傳感器的特點和工作參數(shù)如下 ： 1) 自帶一個四針的溫度／設 定 插 頭，分別對應四個不同的位置插入，現(xiàn)場設定方便、迅速 。 其中A1和A2是設定開關點，E2／E3 是設定工作模式，T為溫度補償 。 2) 設定過程 由傳感器本體LED燈狀態(tài)顯示 。 3方案設計和調試應用 3.1 方案設計 基于原設計控制原理，即當接觸到長料錘時輸出一個開關信號到PLC，控制堆料機旋轉3。繼續(xù)堆料，當接觸到短料錘時輸出一個開關信號到PLC，跳停上游來料皮帶和堆料機。因此需找出2個不同距離的檢測點替 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， 因此在該范圍內分別選擇A1、A2兩 個檢測點， 距探頭0之間的距離OA1、OA2代替原檢測裝置的長短料錘， 設定OA1=1。2m，OA2=0。8m，當傳感器檢測到A1點時，對應于A1點的動合觸點動作，控制堆料機旋轉3。繼續(xù)堆料，當檢測到A2點時，對應于A2點的動合觸點動作，跳停上游來料皮帶和堆料機 。 3.2調試應用 3.2.1設定過程 1)設定開關點 切斷電源；拔下溫度／設定插頭； 再次通電；將堆料機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，此時指示燈對應狀態(tài)為雙LED綠燈閃爍，且對應LED1黃燈也閃爍，此時若將溫度／設定插頭插入至A1位置 ，則A1點設定完成 ；同理將超聲波傳感器下落到距石灰石約0.8m處的位置進行A2點設定。最后將溫度／設定插頭插在T位置，傳感器進入正常設定工作模式。 2)設定輸出功能 切斷電源；拔下溫度／設定插頭；再次通電；將溫設定插頭插在E2／E3 位置 ，查看對應LED燈指示狀態(tài)即輸出工作模式，若需改變當前輸出模式，可通過多次插拔溫度／設定插頭在三種工作模式之間循環(huán)切換， 這里設置為開關點模式即雙LED綠燈亮，LED1黃燈閃爍 。 最后將溫度／設定插頭插在T位置，該設定過程結束。傳感器進入正常工作模式。 至此，超聲波傳感器設定過程完成，并將傳感器探頭固定在堆料機大臂前端。 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，并進行柜內配線。 為了防止堆料機動力電纜出現(xiàn)短路時再次損壞檢測裝置，決定從隔離變壓器直接取220V給開關電源供電。由于傳感器調試時需要多次斷電，故增加一個空氣開關方便復位。 其中KA1、KA2兩個動合輔助觸點是送往現(xiàn)場PLC控制柜的觸料信號，仍然按原長短料錘信號對應接線 。 4 效果及體會 2022年初，超聲波傳感器安裝投入運行，首先進行現(xiàn)場就地自動運行，該設計達到原工藝控制要求，運行正常；后轉換為中控自動運行，工作也一直正常。 在調試過程當中，需要注意以下幾個問題： 1)在設定開關點l、2時，每個開關點設定結束后須將溫度／設定插頭插入T位置以確定該開關點進入正常工作模式。 |
