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1、RFID 在斗轮堆取料机行走距离检测上的应用 刘铁 长春发电设备总厂 摘 要： 斗轮堆取料机在轨道上的行走距离, 常规是采用光电编码器来进行检测, 由于种种原因, 经常出现累计误差, 影响检测的精度及准确性。而采用 RFID (无线射频识别) 可避免以上的问题, 极大的提高斗轮堆取料机检测的精度及使用的可靠性, 并使斗轮堆取料机的日常使用和维护更加简便及省时, 是斗轮堆取料机位置检测控制技术的发展趋势。关键词： 斗轮堆取料机; 位置检测; RFID (无线射频识别) ; 斗轮堆取料机是一种大型高效连续的散料装卸专用设备, 随着电力、港口、冶金、矿山等大型散料输送系统的迅猛发展, 斗轮堆取料机做
2、为散料装卸机械的其中一种产品, 开始向大型化、专业化、智能化的方向发展。未来大型料场智能化无人控制将成为普遍的需求, 而斗轮堆取料机做为智能化料场中的主要设备, 其未来的发展方向是实现无人化、智能化的全自动运行。然而, 如实现斗轮堆取料机智能化无人控制, 防止斗轮堆取料机悬臂碰撞料堆, 对斗轮堆取料机进行精确定位是一项必然的要求。一般斗轮堆取料机都是在轨道上行走, 行走距离从几十米到几百米不等, 通常检测斗轮堆取料机行走距离是采用增量型光电编码器。然而由于斗轮堆取料机检测车轮的打滑, 或是在制动时的自然滑行, 都会使编码器丢失数据, 进而产生累计误差。而采用 RFID (无线射频识别) 技术可
3、避免以上的问题, 极大的提高了斗轮堆取料机检测的精度及使用的可靠性, 并使斗轮堆取料机的日常使用和维护更加简便及省时, 是斗轮堆取料机位置检测控制技术的发展趋势。本文以江苏南通港斗轮堆取料机RFID 检测系统的应用概况作一介绍。1 斗轮堆取料机行走距离采用光电编码器检测的常见问题斗轮堆取料机行走距离通常采用增量型光电编码器来进行检测, 一般常用的是TOYO 公司的 TRD 系列产品, 分辨率 50 脉冲/转, 带双向输出。光电编码器安装在行走车轮上, 当斗轮堆取料机在轨道上行走时, 行走车轮带动光电编码器旋转, 其发出的脉冲信号通过连接电缆, 传送至斗轮堆取料机电气系统的控制核心可编程控制器
4、PLC。行走光电编码器控制系统框图如图 1 所示。采用光电编码器进行行走距离检测常见的问题如下。图 1 下载原图(1) 光电编码器与行走车轮采用弹性联轴器连接, 容易发生联轴器断裂等故障而无法检测数据。(2) 检测车轮有时会在轨道上打滑, 造成检测数据丢失。(3) 斗轮堆取料机行走在制动时会在轨道上自然滑行一小段距离, 容易造成检测数据累计误差。2 RFID 检测技术简介RFID (无线射频识别 Radio Frequency Identification, 简称 RFID) 亦称电子标签或无线射频识别, 是一种非接触式的自动识别技术, 它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID
5、技术的原理是利用感应识别特定的电子标签 (RFIDTags) 发出的无线电波特定频段的能量, 或由电子标签主动发送某一频率的信号, 进行非接触式双向通信, 完成目标识别和数据交换目的的自动识别技术, 而不需要识别系统 (一般是 RFID 阅读器) 与电子标签之间建立机械或光学接触。德国 TURCK (图尔克) 公司的 RFID 硬件采用标准组件式射频识别系统BLident UHF。其特点是:感应距离大、单个站可支持 8 个通道、兼容性高、环境适应性强、支持移动读写, 并可支持 PROFIBUS-DP、Device Net、Ethernet、ModbusTCP、CANopen、RS232/485
6、 等多种协议及可编程网关。软件主要包括应用软件、嵌入式软件、数据库系统。3 斗轮堆取料机行走距离采用 RFID 检测的方案江苏南通港斗轮堆取料机取料出力为 3000t/h, 堆料出力为 4200t/h, 悬臂回转半径为 55m。自动化程度较高。该斗轮堆取料机电气控制系统的硬件核心, 是布置在电气室的一套德国Siemens 公司的 S7 系列 PLC, 其 CPU 上带有三个 PROFIBUS-DP 总线接口及组合的 MPI/DP 接口, 可以用来建立一个高速的分布式系统 (图 2) 。图 2 下载原图每个接口分别连接不同类型的设备。其中第一个 DP 接口 X1 通过 PROFIBUS-DP总线
7、适配器连接一个德国 TURCK 公司 BLident 读写头, 安装在行走台车附近, 在地面皮带机机架上每隔若干米安装一个载码体, 每个载码体存储当前具体的位置信息。当读写头经过载码体时, 会从载码体中读取出当前的位置信息, 并通过 PROFIBUS-DP 总线将信息传送至 PLC 储存, BLident 读写头的总线地址现场设定为 (12) , 并已提前在 PLC 硬件配置中进行设定。而且 PLC 系统可以通过 I/O 位直接控制读写头进行读写操作, 每个周期可读/写 8 个字节, 还可以连接其他的数字量和模拟量模块, 如现场需要添加新的点, 只需增加底板和模块, 这样即可以节约网关的成本,
8、 又可以减少现场的工作量 (图 3) 。图 3 下载原图经现场使用后验证, 读写头可以动态读取载码体的位置信息, 不会影响斗轮堆取料机的正常运行速度, 读写头与载码体之间 0200mm 的读写距离, 也能完全符合斗轮堆取料机的正常运行工况。通过 LED 指示灯能清楚地看到读写头的工作状态, 日常使用及维护都非常方便。BLident 读写头的工作温度为-2570。考虑到斗轮堆取料机工作现场粉尘浓度大、环境恶劣, 故我们在现场选用环氧树脂材料的读写头, 其防护等级达到 IP68。即使读写头表面出现划痕及污渍, 也不会影响正常识读数据。4 结语江苏南通港的曹经理说, 斗轮堆取料机采用 RFID 检测系统后, 相比原来的编码器方式, 在数据读取精度及可靠性等方面都得到极大的提高。最重要的是, 这套 RFID 检测系统的读写头支持热插拔, 这样可以减少斗轮堆取料机停机时间, 从而使设备维护变得快速、简单。参考文献1马宇.射频 IC 卡及其读写器的设计与实现D.武汉:华中科技大学, 2005. 2李佳.超市收费系统的设计与实现D.抚州:东华理工大学, 2009. 3刘欣, 杨晖.远距离 RFID 天线设计J.仪表技术, 2005 (5) :82-83.
