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            磁致伸縮位移傳感器在焦爐現場的應用

            來源:拿度科技 瀏覽量: 時間:2021-08-13 08:47

              

                   磁致伸縮位移傳感器,通過內部非接觸式的測控技術精確地檢測活動磁環的絕對位置來測量被檢測產品的實際位移值,具有準確度高、穩定性好、長距離測量等特點,可在冶金、化工及環保等許多行業廣泛應用。由于作為確定位置的活動磁環和傳感器自身并無直接接觸,磨損小,因而其使用壽命長、環境適應能力強,可靠性高,安全性好,便于系統自動化工作,即使在惡劣的工業環境下也不易受油漬、溶液、塵?;蚱渌廴镜挠绊?;此外,傳感器采用了高科技材料和先進的電子處理技術,因而它能應用在高溫、高壓和高振蕩的環境中;傳感器輸出信號為絕對位移值,即使電源中斷、重接,數據也不會丟失,更無須重新歸零,大幅度地提高了檢測的可靠性和使用壽命?;б陨咸攸c,磁致伸縮位移傳感器適應焦爐現場惡劣工況,在取門、上升管及導套等油缸操作處能夠取代限位開關和接近開關。文章圍繞磁致位移傳感器內部芯片原理,論述與PROFIBUS-DP的通訊實現與PLC的連接,最終在S7-400程序的應用中體現其性能。
            1、系統設計
                   磁致伸縮位移傳感器的硬件包括活動磁環和敏感元件。EM542總線變換儀表作為磁致伸縮位移傳感器的接口模塊,可將磁致位移傳感器輸出的距離信號轉換成PROFIBUS-DP總線數據,傳送給PLC位置測量系統。
            1.2電路板設計
            1.1.1距離的測量(TDC-GPl芯片
                   TDC代表時間數字轉換器。芯片將時間間隔直接轉化為高精度的數字值,是類似與模擬電壓有相同功能的數模轉換器。TDC以采用COMS處理器實現數字化傳播時間應用為基礎,根據采用的半導體過程,TDC實際上所能達到的分辨率在30-300ps之間。GPl在雙通道250ps模式或125ps高分辨率模式下能覆蓋低分辨率,TDC還具有應用的可用性、靈活性及可用電路的高集成性等特點。GPl中集成了一 個 8 位微控制接口、控制寄存器、數值寄存器和結果寄存駢等。針對分辨率而言,GPl提供了兩條完全相同的通道。兩通道共用START輸入信號,進行四次獨立的STOP測量。
            CPU通過TDC-GPl向磁致位移傳感器發送開始信號,磁致位移傳感器反饋給TDC-GPl 一 個停止信號,TDC-GPl測出開始和停止的間隔,從而測量出距離,傳給CPU。
            1.1.2與PLC通訊(SPC3芯片)
                   SPC3是應用于PROFIUBS-DP開放式工業現場總線的智能化接口芯片。SPC3集成了完整的DP協議,包括方式寄存器、狀態寄存器、中斷寄存器、各種緩沖器指針和緩沖區等,有效減輕了處理器的壓力,可用于12Mbaud總線。該芯片內部含有l.5kB的雙口RAM作為SPC3與軟件/程序的接口,帶有11位地址線的并行8位接口,全部存儲器分為192段,每段8個字節,用戶可以立即尋址。SPC3支持所有8位處理機和微處理器,也可自動完成 字節轉換"。用戶尋址由內部 MS 通過基址指針來實現,基址指針可位于存儲器的任何段。因此,任何緩存都必須位千段首。SPC3中集成有一保護監視定時器(WatchDog),應用處理器出現故障時,PROFIBUS-DP通信將被禁止,不會危及外圍設備。作為SPC3的心臟微處理器控制著系統整個工作過程。SPC3在發送第一個字符前會產生RTS信號,即請求發送信號。另外,SPC3還具有自動辨識波特率(9.6k-12Mbps)的功能。
                   CPU以讀外部RAM的形式讀取SPC3數據,SPC3與西門子PLC通過PROFIB US-DP協議通訊,從而實現CPU從PLC直接讀取數據的目的。
            磁致伸縮位移傳感器
            1.2 結構設計
                   EM542總線變換儀表作為數字式絕對長度測量系統的 一 部分安裝在標準導軌上,可連接多達 4個START/STOP位移傳感器。
            1.3技術特性
            外形尺寸:90*75*107mm,用于標準安裝軌道帶有插入式螺釘端子,2.5mm氣2條,每條帶有17個端子
            防護等級:殼體內IP40,端子IP20
            操作溫度:0-+70℃
            電氣連接:傳感器和帶有螺釘端的供電電源輸人帶有啟動/停止輸出的4個直線位移傳感器,最大120m電纜,具有斷路保護功能
            地址帶有旋轉開關設置,地址03-99.,默認設置99.
            波特率:9600bps -12Mbps
            位置數據每個位置數據用24位二進制碼表示,最大測量范圍7600mm。
            狀態信息:每個傳感器一位顯示(無回復信息,例如:無位置磁鐵)
            配置工作:GSD文件
            分辨率:可選,最小0.005mm
            輸入電壓:DC+24V(+20%/一15%)
            波紋:<1%S-S
            電流消耗:<140mA+lOOmAx傳感器數量
            熔斷器:1.85A/30V, 自恢復型
            響應時間:兩個測量之間的響應時間可以更改(最大測量范圍獨立)
            測量范圍和循環時間:400-0.75,;500-1.00;3100-1.50;4300-2.00;5700-2.50;6900-3.00;>6900-3.50ms
            循環器件,同時測量1-4號傳感器的位置值。
            2、應用
                   焦爐各車輛上有大量的油缸動作,通常應用接近開關和限位開關來控制油缸動作位置,在實際應用中經常損壞,調整概率高,易損壞,給生產帶來不便。磁致伸縮位移傳感器在控制車輛的油缸動作時可靠性和準確性較高。
            2.1PLC配置(SIEMENS S7-400)
            (I)在S7-400站目錄下雙擊H扛 dw江 e 打開硬件配置。
            (2)在PROFIBUS-DP主線上添加EM542模塊。
            (3)設定模塊地址,模塊需要單 一 的從站地址。按照PROFIBUS標準,地址開關從3-99可選。當地址<3時,將由總線模塊自動更換為3。
            (4)在View的Catalog中搜索EM542附件,添加4Sensors-MOT04, 輸入初始地址,后面的地址自動生成。
            (5)配置GSD文件,與模塊相關的GSD文件允許與測量系統連接到PROFIBUS-DP。在Hardware界面單擊Operations, 選擇Install GSD File, 搜索裝載GSD文件。
            2.2安裝
            (1)位移傳感器安裝在油缸內部,由末端穿線走管與總線變換儀表相連。
            (2)EM541安裝在35mm標準卡軌上(位于電氣柜內)。模塊與帶插入式螺釘端子的位移傳感器通過電纜連接器連接,各位移傳感器所需電源應附加連接,將傳感器電纜的屏蔽線連接到靠近EM542接口的功能端子上。
            (3)EM542總線變換儀表各端子名稱如下:
            端子號:信號名稱
            1:Start+
            2:Start-
            3:Stop+ Sensor1
            4:Stop-
            5:+24VDC
            6:DC Ground(OV)
            7-12:同上 Sensor2
            18-23:同上Sensor3
            24-29:同上 Sensor4 
            15:接 ov
            16:接 24V
            32:接 DP8腳綠色線
            33:接 DP3腳紅色線
            (4)LED 狀態顯示 ,傳感器和總線儀表的狀態及設備內部的狀態在儀表的 LED 中顯示。
            2.3 程序編寫
                   將 NADO(傳感器)讀取的數值進行整理獲取真實值并應用該真實值進行控制。下文以實際清門頭上下動作程序為例說明。FC2601 :NADO 讀取值取整及平衡值處理,以獲得實際油缸行程。
            3、結論
                   焦爐現場粉塵大、明火溫度高、水分大、對精度有較嚴格的要求。磁致伸縮位移傳感器是根據磁致伸縮原理制造的高精度、長行程絕對位置測董的位移傳感器,避免了傳統接近開關和限位開關使用壽命短的弊端,同時其簡單便捷的安裝和調試便千焦爐現場較高的自動化程度要求,磁致位移傳感器在現代化焦爐機械上成為主流配置已成未來發展趨勢。


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