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超声波传感器在堆料机料位中的应用1 料锤接触式检测原理 堆料机的物料料位检测原采用的是长短料锤接触式检测装置，其工作原理是：当堆料机自动布料时，如果长料锤接触到物料，会产生一个开关量信号并送人现场PLC，PLC给堆料机发出物料高度已经 达到要求并 执行 下一动作即旋转3。继续堆料的信号。如果物料碰到短料锤则跳停上游来料皮带机和堆料机，并发出报警提示。 2 超声波传感器原理和选型 2.1工作原理 超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的。其探头主要由外壳、压电晶片、阻尼块、保护膜、前置电路以及输出电路等组成，在探头中还加设温度补偿元件和放大电路，用以补偿因环境温度改变而导致的信号偏差，提高测量精度 。 超声波由压电晶片在电压的激励下发生振动产生的，具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性(束射性)好的特点。 超声波探头中的压电晶片， 既可以发射超声波，也可以接收超声波。 当电压作用于压电晶片时，就会随电压和频率的变化产生机械变形。 反之，当机械形变作用于压电晶片时，则会产生一个电信号。利用这一原理， 当给由两片压电晶片或一片压电晶片和一个金属片构成的振动器，施加一个电信号时，就会因弯曲振动发射出超声波。相反，当给双压电晶片元件施加超声振动时，就会产生一个电信号。基于以上原理 ，便可以将压电晶片用作超声波传感器。通过传感器和物体间声波的传送时间就可计算出距离或位置。 2.2 应用选型 在超声波选型上，经多方对比和咨询，最终选用德国倍加福（P+F) 公司的型号UC6000 —30 GM 一 E6R 2-V 15双开关点输出超声波传感器。该传感器的特点和工作参数如下 ： 1) 自带一个四针的温度／设 定 插 头，分别对应四个不同的位置插入，现场设定方便、迅速 。 其中A1和A2是设定开关点，E2／E3 是设定工作模式，T为温度补偿 。 2) 设定过程 由传感器本体LED灯状态显示 。 3方案设计和调试应用 3.1 方案设计 基于原设计控制原理，即当接触到长料锤时输出一个开关信号到PLC，控制堆料机旋转3。继续堆料，当接触到短料锤时输出一个开关信号到PLC，跳停上游来料皮带和堆料机。因此需找出2个不同距离的检测点替 代原长短料锤的接触位置，而所选的超声波传感器能够在350～6 000mm之间检测， 因此在该范围内分别选择A1、A2两 个检测点， 距探头0之间的距离OA1、OA2代替原检测装置的长短料锤， 设定OA1=1。2m，OA2=0。8m，当传感器检测到A1点时，对应于A1点的动合触点动作，控制堆料机旋转3。继续堆料，当检测到A2点时，对应于A2点的动合触点动作，跳停上游来料皮带和堆料机 。 3.2调试应用 3.2.1设定过程 1)设定开关点 切断电源；拔下温度／设定插头； 再次通电；将堆料机大臂固定在石灰石料堆上方约lm的地方，用手将超声波传感器提起到距探测物(石灰石)约1.2m处的位置，此时指示灯对应状态为双LED绿灯闪烁，且对应LED1黄灯也闪烁，此时若将温度／设定插头插入至A1位置 ，则A1点设定完成 ；同理将超声波传感器下落到距石灰石约0.8m处的位置进行A2点设定。最后将温度／设定插头插在T位置，传感器进入正常设定工作模式。 2)设定输出功能 切断电源；拔下温度／设定插头；再次通电；将温设定插头插在E2／E3 位置 ，查看对应LED灯指示状态即输出工作模式，若需改变当前输出模式，可通过多次插拔温度／设定插头在三种工作模式之间循环切换， 这里设置为开关点模式即双LED绿灯亮，LED1黄灯闪烁 。 最后将温度／设定插头插在T位置，该设定过程结束。传感器进入正常工作模式。 至此，超声波传感器设定过程完成，并将传感器探头固定在堆料机大臂前端。 3.2.2电器接线
图1 电气控制原理图 从现场控制柜布线到超声波传感器，并进行柜内配线。 为了防止堆料机动力电缆出现短路时再次损坏检测装置，决定从隔离变压器直接取220V给开关电源供电。由于传感器调试时需要多次断电，故增加一个空气开关方便复位。 其中KA1、KA2两个动合辅助触点是送往现场PLC控制柜的触料信号，仍然按原长短料锤信号对应接线 。 4 效果及体会 2022年初，超声波传感器安装投入运行，首先进行现场就地自动运行，该设计达到原工艺控制要求，运行正常；后转换为中控自动运行，工作也一直正常。 在调试过程当中，需要注意以下几个问题： 1)在设定开关点l、2时，每个开关点设定结束后须将温度／设定插头插入T位置以确定该开关点进入正常工作模式。 |
