1.應(yīng)用背景

隨著科技的進(jìn)步，煤礦、碼頭、火力發(fā)電廠、熱電廠等需要對煤炭進(jìn)行存儲(chǔ)、周轉(zhuǎn)的場所，自動(dòng)化程度越來越高，人工操作的方式已經(jīng)無法滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的需求。受國際貿(mào)易全球化、原料價(jià)格大幅波動(dòng)、人工成本上漲等因素的影響，降低生產(chǎn)成本提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益成為企業(yè)發(fā)展壯大的重要因素。斗輪堆取料機(jī)是一種連續(xù)、高效工作的生產(chǎn)機(jī)械，為了適應(yīng)高度自動(dòng)化生產(chǎn)、降低人工強(qiáng)度和成本、穩(wěn)定工作效率，催生了斗輪堆取料機(jī)的自動(dòng)化控制，同時(shí)為智能燃料管控系統(tǒng)建立基礎(chǔ)。

2.控制模式分析

(1)手動(dòng)模式：斗輪機(jī)所有的運(yùn)行機(jī)構(gòu)均需要人工操作，操作頻繁、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長、損耗大，要求人員注意力長時(shí)間集中、時(shí)間長、勞動(dòng)強(qiáng)度大，煤流穩(wěn)定控制難度大、導(dǎo)致工作效率降低。

(2)自動(dòng)模式：恒流取料提高取料效率、降低設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，可遠(yuǎn)程多臺(tái)斗輪機(jī)集中控制，增加多種安全防護(hù)功能。

3.系統(tǒng)簡介

通過對斗輪機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化改造，增加煤垛建模、料高檢測、煤流檢測、防撞檢測、精準(zhǔn)定位、可視化監(jiān)控等數(shù)據(jù)采集模塊，經(jīng)過數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析、判斷，實(shí)現(xiàn)斗輪堆取料機(jī)對堆取煤、尋跡、流量、運(yùn)行模式的全自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)無人化、智能化自動(dòng)控制。極大地提高了斗輪機(jī)的作業(yè)效率，大幅降低輸料單位能耗，降低司機(jī)勞動(dòng)強(qiáng)度和改善作業(yè)環(huán)境，大幅減少人員配置數(shù)量，經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益顯著，也為電廠燃料智能化、智慧電廠的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

4.系統(tǒng)圖

5.系統(tǒng)功能

(1)遠(yuǎn)程監(jiān)控中心：

斗輪機(jī)全自動(dòng)系統(tǒng)集控平臺(tái)對料垛位置、瞬時(shí)流量、斗輪機(jī)位置及狀態(tài)等信息進(jìn)行智能分析和計(jì)算，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)遠(yuǎn)程一鍵式定位及作業(yè)啟?？刂?，全過程無人干預(yù)。實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的恒流量取料精確控制，支持多臺(tái)斗輪機(jī)按照設(shè)定比例混配作業(yè)。

通過服務(wù)器后臺(tái)軟件服務(wù)形式建立遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)心跳檢測機(jī)制，一旦發(fā)生通訊信號中斷，斗輪堆取料機(jī)上自動(dòng)停機(jī)；在輸煤控制內(nèi)集中展示監(jiān)控畫面，以方便操控人員在輸煤控制室內(nèi)集中展示各系統(tǒng)視頻監(jiān)控畫面。集控操作臺(tái)上設(shè)有急停按鈕，緊急情況下，煤控遠(yuǎn)程可緊急操控斗輪堆取料機(jī)動(dòng)力電源斷電。

斗輪堆取料機(jī)的控制支持遠(yuǎn)程全自動(dòng)運(yùn)行方式、遠(yuǎn)程手動(dòng)操作方式、司機(jī)室集中操作三種方式。

料堆3D模型動(dòng)態(tài)更新，滿足自動(dòng)化作業(yè)要求。操作人員可以在3D圖形上任意一點(diǎn)查詢到該位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)（高度及位置數(shù)據(jù)）。斗輪堆取料機(jī)工作時(shí)，可以通過多個(gè)角度觀察當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。操作人員可通過鼠標(biāo)對系統(tǒng)中三維模型隨意進(jìn)行平移、旋轉(zhuǎn)、縮放

(2)PLC控制系統(tǒng)：

斗輪堆取料機(jī)上增加斗輪機(jī)全自動(dòng)控制柜，內(nèi)含PLC模塊、通信模塊、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、低壓電氣元件等。

電氣及控制應(yīng)滿足各機(jī)構(gòu)的協(xié)調(diào)、正常和安全運(yùn)行要求，并提供各類必要的保護(hù)，完成對全機(jī)各負(fù)載的安全控制。

(3)采集傳感裝置：

精準(zhǔn)定位：根據(jù)不同工業(yè)現(xiàn)場可通過工業(yè)級衛(wèi)星定位技術(shù)、高精度編碼定位、非接觸式回轉(zhuǎn)/俯仰角度檢測裝置等，并可輔以基于RFID技術(shù)的地址碼位置校準(zhǔn)裝置實(shí)現(xiàn)定位系統(tǒng)冗余配置，對斗輪機(jī)大車、懸臂俯仰/回轉(zhuǎn)角度的實(shí)時(shí)檢測，精度可達(dá)到厘米級。

瞬時(shí)煤流、料高檢測：在斗輪堆取料機(jī)懸臂皮帶上增加激光掃描裝置，實(shí)現(xiàn)取料過程中的實(shí)時(shí)煤流流量檢測，作為取煤恒流量控制調(diào)節(jié)參數(shù)。在斗輪堆取料機(jī)尾車皮帶上增加激光掃描裝置，實(shí)現(xiàn)堆料/分流過程中的實(shí)時(shí)煤流流量檢測，作為自動(dòng)分流控制調(diào)節(jié)參數(shù)。在斗輪堆取料機(jī)懸臂頭部安裝雷達(dá)料位檢測裝置，用于探測煤垛料高，參與全自動(dòng)堆料時(shí)料高控制

激光掃描儀：通過安裝于懸臂頭部左右兩側(cè)的激光掃描裝置或者安裝于封閉煤場上部的激光掃描裝置對料垛作業(yè)面進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，實(shí)時(shí)測量服務(wù)器完成料垛三維實(shí)時(shí)建模，得到料垛高精度三維模型，并作為全自動(dòng)控制的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

防撞監(jiān)測：在斗輪堆取料機(jī)行走軌道前后兩側(cè)分別安裝超聲波傳感器，用于實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)行走過程中前后距離的測量，防止發(fā)生人員或者設(shè)備的碰撞，超聲波傳感器信號接入PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)整體的連鎖保護(hù)。在斗輪堆取料機(jī)懸臂兩側(cè)分別安裝超聲波障礙物檢測裝置，同時(shí)跟據(jù)實(shí)時(shí)建立的煤垛模型與斗輪堆取料機(jī)懸臂實(shí)時(shí)空間位置，系統(tǒng)實(shí)時(shí)計(jì)算兩者相對位置關(guān)系，當(dāng)位置達(dá)到一定設(shè)定值時(shí)，上位機(jī)進(jìn)行預(yù)警，當(dāng)達(dá)到極限值時(shí)自動(dòng)停止旋轉(zhuǎn)并提供報(bào)警，人工確認(rèn)排除后自動(dòng)恢復(fù)旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)懸臂軟硬雙重防護(hù)。

視頻監(jiān)控：采用多點(diǎn)工業(yè)級高清數(shù)字網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)，全方位監(jiān)視斗輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及料場環(huán)境情況。視頻報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，提高系統(tǒng)安全性。