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(duì)煤炭進(jìn)行存儲(chǔ)、周轉(zhuǎn)的場(chǎng)所，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，人工操作的方式已經(jīng)無(wú)法滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)日益發(fā)展的需求。受?chē)?guó)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(zhǎng)、損耗大，要求人員注意力長(zhǎng)時(shí)間集中、時(shí)間長(zhǎng)、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(jiǎn)介

通過(guò)對(duì)斗輪機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化改造，增加煤垛建模、料高檢測(cè)、煤流檢測(cè)、防撞檢測(cè)、精準(zhǔn)定位、可視化監(jiān)控等數(shù)據(jù)采集模塊，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析、判斷，實(shí)現(xiàn)斗輪堆取料機(jī)對(duì)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(wú)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(duì)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(guò)程無(wú)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(guò)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(cè)機(jī)制，一旦發(fā)生通訊信號(hào)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(huà)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(huà)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(guò)多個(gè)角度觀察當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。操作人員可通過(guò)鼠標(biāo)對(duì)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(lèi)必要的保護(hù)，完成對(duì)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(chǎng)可通過(guò)工業(yè)級(jí)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(cè)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(duì)斗輪機(jī)大車(chē)、懸臂俯仰/回轉(zhuǎn)角度的實(shí)時(shí)檢測(cè)，精度可達(dá)到厘米級(jí)。

瞬時(shí)煤流、料高檢測(cè)：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(guò)程中的實(shí)時(shí)煤流流量檢測(cè)，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(chē)皮帶上增加激光掃描裝置，實(shí)現(xiàn)堆料/分流過(guò)程中的實(shí)時(shí)煤流流量檢測(cè)，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(cè)裝置，用于探測(cè)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(guò)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(chǎng)上部的激光掃描裝置對(duì)料垛作業(yè)面進(jìn)行實(shí)時(shí)掃描，實(shí)時(shí)測(cè)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(cè)：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(guò)程中前后距離的測(cè)量，防止發(fā)生人員或者設(shè)備的碰撞，超聲波傳感器信號(hào)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(cè)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(duì)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(jí)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(chǎng)環(huán)境情況。視頻報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能，提高系統(tǒng)安全性。