料倉礦槽筒倉卸料小車(chē)定位與控制系統

第1章 卸料小車(chē)定位與控制系統簡(jiǎn)介

1.1 現場(chǎng)概述

在散狀物料處理的輸送系統中將物料卸在不同的料倉之中的過(guò)程稱(chēng)之為卸料或布料。布料的關(guān)鍵設備就是卸料小車(chē)（又叫卸料車(chē)、布料小車(chē)、移動(dòng)式可逆輸送機、可逆帶式輸送機、可逆配倉帶式輸送機、可逆配倉移動(dòng)式皮帶輸送機、梭式布料機），它的作用就是在輸料系統中將上料皮帶機上的料卸在指定的料倉里，為達到卸料小車(chē)能給不同的料倉卸不同的料，卸料小車(chē)需要沿著(zhù)上料皮帶機運行方向進(jìn)行正反方向的往復運行。

在鐵前系統中的礦山、原料、燒結、球團、焦化、煉鐵以及港口碼頭都會(huì )用到卸料小車(chē)來(lái)卸料，雖然工藝條件不同，但對卸料小車(chē)的位置檢測是關(guān)鍵一環(huán)，會(huì )直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。如港口碼頭是在大型散料倉庫上方裝設運行軌道安裝皮帶運輸機，當固體顆粒狀成品不直接裝車(chē)時(shí)，可通過(guò)皮帶運輸機輸送到卸料小車(chē)進(jìn)料口，再由卸料小車(chē)沿著(zhù)運行軌道將固體顆粒成品均勻撒在散料倉庫內進(jìn)行儲存；卸料車(chē)通過(guò)精確位置控制來(lái)實(shí)現多點(diǎn)均勻布料，由此提高倉容，創(chuàng )造經(jīng)濟效益。在鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中鐵前環(huán)節需要將不同料種進(jìn)行混配，料倉布料的精確度影響鋼鐵質(zhì)量和效益，通過(guò)對卸料車(chē)的高效準確自動(dòng)化控制能夠科學(xué)達到鐵前產(chǎn)品質(zhì)量要求，并能提高生產(chǎn)效益，改善操作人員工作環(huán)境。

1.2 目前采用的定位方式

目前最原始的控制是操作人員隨小車(chē)一起移動(dòng)現地使用手動(dòng)控制卸料小車(chē)來(lái)實(shí)現對料倉的卸料，崗位操作人員通過(guò)人眼觀(guān)測每個(gè)料倉的料位，根據需要將小車(chē)開(kāi)到合理的料倉卸料。其次對卸料小車(chē)的控制大多是通過(guò)在每個(gè)料倉處安裝限位開(kāi)關(guān)，利用其提供的幾個(gè)點(diǎn)的位置信號在操作室內進(jìn)行遠程控制；對小車(chē)到達目標倉位和換倉的判斷是基于操作臺上的倉位信號燈的指示信號：例如1#-12#共12個(gè)倉就在操作臺面板上設置對應的12個(gè)位置指示燈。指示燈的信號是通過(guò)在現場(chǎng)的每個(gè)倉旁邊裝一個(gè)或多個(gè)接近開(kāi)關(guān)（或限位開(kāi)關(guān)）得到的。當小車(chē)經(jīng)過(guò)倉位處的接近開(kāi)關(guān)或限位開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)感應到一個(gè)信號，送給中控室，從而對應倉的指示燈亮，操作人員就知道小車(chē)到達了目標倉，即按停止按扭進(jìn)行卸料，當中控室的料位信號指示倉滿(mǎn)后操作人員控制小車(chē)繼續向左或向右運行，直到到達對應的目標倉，信號燈亮后再停下來(lái)布料，以此達到換倉的目的。

傳統的這種方式所使用的限位開(kāi)關(guān)會(huì )出現如下問(wèn)題：第一容易失靈，接近開(kāi)關(guān)或限位開(kāi)關(guān)的工作原理決定了其可靠性不佳。其次由于小車(chē)制動(dòng)時(shí)發(fā)生的“溜車(chē)”現象，停不準。所以一旦小車(chē)不能準確停在所安裝的限位開(kāi)關(guān)范圍內（發(fā)生溜車(chē)），中控室的操作臺上的所有信號燈無(wú)一變亮，這樣也就出現了我們所說(shuō)的“小車(chē)位置丟失”，中控人員不知道小車(chē)到底在什么位置了，這時(shí)就需要派人到現場(chǎng)確認小車(chē)位置后告知中控，中控才能繼續操作小車(chē)運行到達目標位置。上述問(wèn)題對控制和生產(chǎn)帶來(lái)的影響總結如下：

卸料小車(chē)是直接將料卸到料倉的，由于定位的不準或失靈（特別在發(fā)生溜車(chē)時(shí)如果操作人員責任心不強，未到現場(chǎng)確認位置，晚間值班多易出現）容易導致錯倉混料的事故，直接影響到原料成分的穩定性，造成質(zhì)量不合格；

整個(gè)連續的生產(chǎn)過(guò)程常被打斷，不僅影響了生產(chǎn)效率，而且設備的實(shí)際作業(yè)率很低，無(wú)法實(shí)現整個(gè)流程的信息化高效作業(yè)；

失靈后需專(zhuān)門(mén)派人到現場(chǎng)確認小車(chē)位置，派到現場(chǎng)的觀(guān)察人員與操作室操作人員之間頻繁的信息交換主要是通過(guò)對講機來(lái)傳遞的，因為現場(chǎng)噪音干擾嚴重，受通話(huà)質(zhì)量、現場(chǎng)環(huán)境等影響，難以保證信息傳遞準確性。一來(lái)容易引發(fā)事故，二來(lái)無(wú)端耗費大量工作時(shí)間；

當操作人員在控制室內操作卸料小車(chē)時(shí)，現場(chǎng)觀(guān)察人員的存在始終是一個(gè)安全隱患。如果操作工與現場(chǎng)觀(guān)察人員之間相互配合出現失誤，就有可能發(fā)生意外傷亡事件；

卸料現場(chǎng)環(huán)境極差，粉塵和噪音嚴重影響了崗位操作人員的身體健康，不宜長(cháng)期有人在現場(chǎng)值守；

中控室只能感應到幾個(gè)點(diǎn)的位置信號，中控室無(wú)法實(shí)現對現場(chǎng)長(cháng)量程的監控功能；

因為定位不準，中控室調度需要時(shí)刻同崗位操作人員保持聯(lián)系，以便確定現場(chǎng)的卸料情況，進(jìn)行全盤(pán)計劃和調度。中控和現場(chǎng)互相之間的溝通交流就占用了大量的時(shí)間，給提高設備的整體作業(yè)率帶來(lái)了許多不便；

限位開(kāi)關(guān)的失靈還可能導致卸料小車(chē)兩端碰撞或掉道事故。

要完善解決上述問(wèn)題就必須做到兩點(diǎn)：第一，位置信號要可靠準確，而且要能在現場(chǎng)強粉塵的環(huán)境下可靠工作。第二，中控要能把小車(chē)的運行軌跡跟蹤監控下來(lái)，非常直觀(guān)地知道小車(chē)目前所處料倉的位置坐標和對應的料倉（如果采用攝相頭監控無(wú)法指導操作人員對幾十米長(cháng)的一模一樣的倉位進(jìn)行識別）。也就是說(shuō)如果我們能知道現場(chǎng)小車(chē)的連續絕對位置坐標，就能很好地做到這兩點(diǎn)。

1.3 本系統采用的定位技術(shù)

本系統使用刻度標尺精確定位技術(shù)來(lái)檢測卸料小車(chē)的實(shí)時(shí)位置，將卸料小車(chē)的實(shí)時(shí)位置信息傳送到系統PLC，再到上位機，主控操作人員或崗位人員通過(guò)上位機時(shí)刻掌握卸料小車(chē)的具體位置和每個(gè)料倉的倉容情況（結合料位計）來(lái)控制卸料小車(chē)運行。通過(guò)刻度標尺精確定位系統和控制系統的協(xié)同工作，可以實(shí)現卸料小車(chē)行走位置準確可靠，將皮帶機上的料卸在指定的料倉中，防止偏離卸料口，實(shí)現定點(diǎn)或多點(diǎn)布料，滿(mǎn)足卸料需求。

通過(guò)該技術(shù)的使用，可以時(shí)刻掌握各個(gè)料倉的實(shí)際料量，了解卸料小車(chē)的實(shí)時(shí)位置，實(shí)現自動(dòng)定點(diǎn)或多點(diǎn)均勻卸料?？商岣咝读闲?，節約成本；有利于減少工人勞動(dòng)強度，保護崗位操作人員身體健康；杜絕各類(lèi)生產(chǎn)安全事故和混料錯倉等質(zhì)量事故的發(fā)生；實(shí)現信息的有效收集，有利于提高設備作業(yè)率；提高自動(dòng)化控制水平和信息化管理水平，保障產(chǎn)量和質(zhì)量，提升企業(yè)形象，提高企業(yè)產(chǎn)值和競爭力。

第2章 刻度標尺精確定位系統

2.1 刻度標尺系統簡(jiǎn)單說(shuō)明

刻度標尺精確定位系統包括一臺地面電氣柜（含刻度分析儀等）、一臺車(chē)載電氣柜（含刻度生成儀等）、刻度標尺以及游尺指針等。其中刻度標尺是由扁平狀的PVC合成材質(zhì)外殼材料和內部按照格雷碼規律編制的芯線(xiàn)構成，類(lèi)似一把有刻度的標尺，一般安裝在沿移動(dòng)機車(chē)運行軌道單側邊，或者沿運行軌跡鋪設在地面上，亦或安裝在軌道旁的柵欄立柱上均可，需要檢測多長(cháng)的位移就鋪設多長(cháng)的刻度標尺；游尺指針安裝在機車(chē)上，用于識別本機車(chē)所在的位置。游尺指針相對刻度標尺平行非接觸移動(dòng)，游尺指針指向的刻度即是當前位置值，可以在車(chē)上或地上得到位移量，無(wú)需初始參考點(diǎn)，定位精度5毫米，分辨率2毫米；可以斷續或連續檢測，尤其適用于軌道不平整的大車(chē)或環(huán)形運動(dòng)機械位移檢測。防水、防油、防塵、耐酸堿，適用于冶金、礦山、水利、港口碼頭堆場(chǎng)、倉儲、化工等條件比較惡劣的環(huán)境。

2.2 刻度標尺系統原理

刻度標尺精確定位系統采用電磁感應原理來(lái)檢測移動(dòng)設備的位移量，當游尺指針線(xiàn)圈中通入交變電流時(shí)，在游尺指針附近會(huì )產(chǎn)生交變磁場(chǎng)?？潭葮顺呓铺幵谝粋€(gè)交變的、均勻分布的磁場(chǎng)中,每對刻度標尺芯線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢?？潭壬蓛x信號通過(guò)電磁耦合方式傳送到刻度標尺的感應環(huán)線(xiàn)上?？潭确治鰞x對接收到的信號進(jìn)行相位比較。交叉線(xiàn)的信號相位與平行線(xiàn)的信號相位相同，地址為“0”；交叉線(xiàn)的信號相位與平行線(xiàn)的信號相位相反，地址為“1”，這樣感應的地址信息是格雷碼排列，由此確定游尺指針在刻度標尺長(cháng)度方向上的位置。

2.3 刻度標尺技術(shù)指標

移動(dòng)機車(chē)地址測量精度：≤5mm，分辨率：2毫米，測量范圍：任意定制；

工作環(huán)境溫度：系統工作溫度：-20℃— +70℃，

刻度標尺工作溫度：不加防護套：-40℃—+85℃，

加防火套： -40℃—600℃，高溫時(shí)耐熱時(shí)間約80秒；

 非接觸間隙：150mm±50mm(根據需要可達500毫米)，左右偏擺容差：±50mm；

 重量：刻度標尺重量：1.5Kg/m，外形尺寸：100mm×10mm×長(cháng)度；

游尺指針重量：≤2.5Kg，外形尺寸：400mm×400mm×30mm（特殊可定制）；

 通信誤碼率：＜10-7；

 刷新速度：20HZ；

 適應速度：≤350M/min；

 標準信號輸出：RS232/RS485，可擴展其它信號；

 信號傳輸距離：≤1200米（485信號輸出）；

 刻度標尺和游尺指針?lè )雷o等級：普通IP67，最高IP69（水下工作）；

 輸入電源：220VAC±10%；

 耗電：地面電氣柜<100w  車(chē)載電氣柜<100w。

2.4 刻度標尺功能特點(diǎn)

系統中的刻度生成儀（兼函數信號發(fā)生）按一定的周期發(fā)出地址載波信號，經(jīng)游尺指針****至刻度標尺，地面站的刻度分析儀接收到信號后，解碼還原出機車(chē)所處刻度標尺處的絕對地址，經(jīng)控制器處理后由RS232或者RS485輸出。

無(wú)磨損的非接觸式位置檢測，使用壽命長(cháng)；

可以斷續或連續檢測，測距長(cháng)達2公里，位移檢測長(cháng)度可以根據需要定制；

耐污染能力超強，可用在水下、防蒸汽、耐酸堿；

安裝簡(jiǎn)單更換方便（無(wú)需改變現場(chǎng)環(huán)境），免維護；

高穩定性、高可靠性、多種信號輸出方式選擇；

具有反向極性保護功能、防雷擊、防射頻干擾、防靜電；

無(wú)需參考點(diǎn)的位移量絕對型輸出，不怕掉電；

位置的取樣時(shí)間和測量長(cháng)度沒(méi)有關(guān)系；

可以用在環(huán)形運動(dòng)機械位置檢測。

刻度標尺可以埋在水泥地面內，方便安裝和防護，不影響作業(yè)環(huán)境。

2.5 刻度標尺單套設備結構圖（一維檢測）

1) 車(chē)載子系統：由游尺指針、車(chē)載電氣柜（內含刻度生成儀、開(kāi)關(guān)電源等）。

2) 地面子系統：由地面電氣柜組成（內含刻度分析儀、開(kāi)關(guān)電源、網(wǎng)關(guān)、標尺引線(xiàn)轉換器等）。

3) 刻度標尺子系統：由專(zhuān)用刻度標尺、CN箱、EN箱、普通電纜以及各種用于刻度標尺安裝、固定、防護機構組成。

圖示2：一維檢測系統結構示意圖

第3章 系統實(shí)現功能特點(diǎn)

實(shí)時(shí)檢測卸料車(chē)當前位置，即所處倉位（槽位）識別；

多點(diǎn)均勻布料（下料），提高倉容利用率；

精確作業(yè)，優(yōu)化流程，減少人工出錯機率；

防止錯倉混料、卸料時(shí)偏離卸料口事故的發(fā)生；

根據工藝與料位計配合，可實(shí)現遠程控制，半自動(dòng)、全自動(dòng)操作；

實(shí)現生產(chǎn)過(guò)程的計算機管理，遠程監控，生產(chǎn)狀況存貯查詢(xún)；

保護工人身體健康和人身安全；可提高工作效率和生產(chǎn)管理水平;

延長(cháng)卸料車(chē)的使用壽命。

位置聯(lián)鎖控制防止下料落空或超過(guò)極限位置發(fā)生碰撞/脫軌事故。

第4章 系統應用領(lǐng)域

主要用于散狀物料處理環(huán)境中的物料搬運設備。如礦山系統、冶金系統、港口碼頭系統、化工系統、電力系統、水泥系統、輕工系統、建材系統、軍工系統、機械系統等有軌搬運設備精確定位和自動(dòng)控制，如：礦山采礦選礦卸料小車(chē)定位、燒結機成品卸料車(chē)定位系統、燒結成品礦槽移動(dòng)布料小車(chē)定位系統、燒結成品礦倉卸料小車(chē)定位系統、燒結混勻配料系統卸料小車(chē)自動(dòng)定位系統、鏈篦機-回轉窯工程中卸料小車(chē)自動(dòng)定位系統、燒結工程燃料破碎室倉上卸料小車(chē)定位系統、燒結工程配料室混勻倉上卸料小車(chē)定位系統、混勻配料槽卸料小車(chē)定位系統、高爐礦槽作業(yè)線(xiàn)上皮帶卸料小車(chē)定位系統、球團環(huán)保車(chē)間卸料系統、綜合原料場(chǎng)工程中卸料小車(chē)自動(dòng)定位系統、原料廠(chǎng)供-2A、2B卸料小車(chē)自動(dòng)混勻配料系統、高爐礦槽卸料小車(chē)智能布料系統、礦槽作業(yè)線(xiàn)移動(dòng)布料小車(chē)布料控制系統、焦化備煤系統帶式輸送機用的卸料車(chē)位置檢測系統、煉鐵原燃料供料系統焦炭卸料車(chē)定位、燒結卸料車(chē)定位和球團及雜礦卸料車(chē)定位、帶式輸送機卸料小車(chē)的位置檢測、儲煤筒倉上卸料小車(chē)三定點(diǎn)卸料系統、港口儲運筒倉卸料系統、石灰窯小車(chē)自動(dòng)卸料系統等。