原料场堆取料机远程控制系统

原料场堆取料机远程控制系统
发布时间：2022-01-24T07:23:41.310Z 来源：《中国科技人才》2021年第30期作者：莫芝枫
[导读] 原料场堆取料机的原控制方式是通过人工检查和人工操作实现，单纯的人工控制方式存在较多的弊端。

广西钢铁集团有限公司烧结厂
摘要：原料场堆取料机的原控制方式是通过人工检查和人工操作实现，单纯的人工控制方式存在较多的弊端。

为了提高堆取料机的作业效率和设备的运行稳定率，根据堆取料机的实际使用情况，利用编码器定位、堆场建模、雷达防碰撞、安全检测及保护等技术，对堆取料机进行自动化改造，实现堆取料机的远程控制。

首先采用冗余绝对值编码器加校正限位相结合建立堆取料机的定位系统，实现连续精准定位；其次通过雷达系统实现设备防碰撞，以及通过建模系统更新料堆的形状信息；最后根据作业计划信息、料堆形状、设备运行状态等情况，实现堆取料机的远程控制。

经过空载和重载远程堆取料调试的多次验证，堆取料机远程控制系统安全可靠，可以实现无人操作、提供生产作业率。

关键词：堆取料机；定位；雷达防碰撞；建模；远程控制
引言
在国内外散杂货料场中，堆取料机是重要的堆场作业设备，主要功能是将矿粉或者煤炭堆存到堆场上，并通过取料作业将矿粉或煤粉供给用户。

堆取料机的操作模式一直以来都是人工手动操作，劳动强度大，自动化程度低，作业效率根据司机的疲劳程度、操作水平等起伏较大，容易出现作业质量事故等问题。

因此，全自动、全天候智能堆料、取料的控制系统对减少司机数量、降低劳动强度、提高作业效率和作业质量方面都有着重大的意义。

1、综合原料场堆取料机特性介绍
1.1设备本体介绍
堆取料机安装在堆场长840m的轨道上，用于卸船时的矿粉或煤粉堆料作业和装车时的斗轮取料作业。

堆取料机主要由走行机构、俯仰机构、回转机构、臂架皮带机、斗轮及斗轮驱动机构等组成。

堆取料机设计是两台共轨制，轨道内侧布置有两条地面皮带，同轨道上的左、右侧斗轮堆取料机分别对应地面左、右侧皮带。

堆取料机机构比较复杂，首先通过走行机构进行对位，走行驱动装置采用三合一减速机，采用交流变频无级调速，驱动装置结构紧凑、体积小、重量轻、工作可靠。

其次通过回转和俯仰机构调整悬臂的堆取料位置，回转机构由回转支承和回转驱动装置两部分组成，回转支承采用三排滚柱大轴承，驱动装置采用立式传动，由电动机、联轴器、制动器、立式减速器、外啮合的驱动小齿轮等组成；俯仰机构则采用液压传动，俯仰动作由液压油缸驱动。

最后通过悬臂电机带动悬臂皮带，并结合地面皮带的运行，实现物料的堆和取运输。

1.2工艺介绍
堆取料机作业有堆料和取料两种模式，堆料是通过地面皮带运输将卸船或卸车的物料送到堆取料机，堆取料机通过悬臂皮带将物料堆存到料场内；取料则是通过堆取料机的斗轮，把料场内的物料取到皮带上，通过地面皮带将物料传输给各个用户。

原料场的物料种类多，堆场料堆的规划、位置、物料的规格、品种都需要进行管理；并且料堆的形状随着堆取料的作业时刻变化，并存在料堆塌垛情况。

堆取料机人工检查和人工操作的方式，容易发生堆错或取错料堆的生产事故，也存在同轨双机交叉作业发生碰撞的风险。

2、堆取料机远程控制改造
由于岗位人员的操作水平参差不齐，导致取料量不稳定。

另外连续长时间作业容易导致岗位人员疲劳，给设备的运行带来安全隐患。

再者，现场作业环境差，粉尘和噪声对岗位人员的职业健康带来很大的危害。

通过通讯装置建立原料场的堆取料机PLC控制系统与中控室操作台PLC控制系统的以太网通讯数据传输，岗位人员在中控室操作台上给远程设备发送指令，远程操作堆取料机的堆料和取料作业[1]。

2.1堆取料机定位系统
（1）走行机构定位：采用尾车式冗余绝对值编码器加RFID校正相结合的定位技术，实现连续精准定位，精度小于2cm，安装如图1。

（2）回转机构定位：检测堆取料机悬臂的旋转角度，采用冗余绝对值编码器加校正限位相结合，实现连续精准定位，精度小于0.05度，安装如图2。

（3）俯仰机构定位：检测堆取料机悬臂的俯仰及倾斜角度，采用倾角仪和编码器相结合，精度小于0.05度。

结合走行、回转、俯仰的定位功能，实现堆取料机精准对位。

图4 激光雷达扫描效果图
2.4堆取料机远程控制系统
岗位人员在中控室给堆取料机下发作业指令，堆取料机根据中控指令，自动行走至指定垛位，根据料堆模型自动对好堆料位置，启动流程开始作业，作业过程中，通过雷达和激光扫描仪确定料堆形状以及与大臂的相对位置，自动调节堆取料机俯仰、回转、行走动作，实现堆取料机远程控制堆取料。

也可以根据用户需求，从mes系统将相应的任务下发给智能排产与生产计划系统，由三维仿真系统进行预生产模拟后，将作业指令下发给中控的流程PLC，中控的流程PLC将作业指令解析后下发给堆取料机，堆取料机走行对位至作业位置并完成对垛，开始堆取料作业，当完成作业工作量之后，自动停止，并返回系统指定的位置，服务器端更新现场料场模型数据，实现堆取料机一键全自动远程控制作业。

2.5安全保护和监控
（1）堆取料机远程操控HMI可视操作界面，操作工可以通过画面上的实时数据显示和操作按键，在集控室里进行远程监测和控制现场的取料作业。

（2）对斗轮变频电流进行实时检测，根据电流的大小分析斗轮的转速、料流大小，及实现到达取料边界的检测，实现斗轮取料量的
PID控制。

（3）利用大机的视频摄像头，将视频信息通过网络传输到集控室，方便中控室操作人员对现场作业场景进行实时的视频监视。

3、结语
经过多年的发展，我们国家已基本实现工业机械化，但距离工业自动化还有很大差距。

但随着自动化、人工智能的快速发展，未来智能化发展的浪潮会越来越高。

本文阐述了原料场堆取料机的智能远程控制系统，通过精准定位、料堆建模、雷达防碰撞、安全检测及保护等技术，实现堆取料机智能远程控制。

提高堆取料机的作业效率，提高人和设备的安全性，为稳定生产提供了保障。

参考文献
[1]王忠宝.基于无线通讯技术的斗轮堆取料机远程控制系统[J].电力设备，2018，(21):
[2]郄建伟. 原料场堆取料机电气系统优化[J]. 电子世界, 2017(2):2.。