自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)在機(jī)車裝礦中的應(yīng)用

冉維貞，李小斌，王瑞軍

（酒鋼集團(tuán)鏡鐵山礦，甘肅 嘉峪關(guān) 735101）

1 引言

國(guó)內(nèi)某礦山利用保溫礦倉(cāng)存放礦石，采用液壓閘門從礦倉(cāng)底部向礦倉(cāng)下機(jī)車車皮內(nèi)進(jìn)行人工控制裝礦，因人工裝礦控制精度差，經(jīng)常出現(xiàn)超裝和欠裝現(xiàn)象，且欠裝量較大，出現(xiàn)超裝則要進(jìn)行人工卸礦，嚴(yán)重影響了裝車效率。因鐵路部門對(duì)運(yùn)輸費(fèi)的結(jié)算是按標(biāo)準(zhǔn)載重量進(jìn)行計(jì)算，出現(xiàn)欠裝時(shí)則會(huì)造成運(yùn)輸費(fèi)用的浪費(fèi)。為了解決以上問(wèn)題，需加裝一套自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)，使用比較成熟的自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)為料斗式，因保溫礦倉(cāng)底部離鐵路線僅為5米多，無(wú)法安裝料斗式自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)。經(jīng)研究論證，設(shè)計(jì)出一套集膠帶機(jī)、動(dòng)態(tài)軌道衡、車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)、PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制操作系統(tǒng)為一體的自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)，現(xiàn)將總體設(shè)計(jì)、原理及使用效果介紹如下。

2 總體設(shè)計(jì)和控制原理

2.1 總體設(shè)計(jì)

如圖1所示為自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。

圖1 自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2 控制原理

當(dāng)機(jī)車進(jìn)入礦倉(cāng)礦線時(shí)由人工控制手動(dòng)進(jìn)行粗裝礦，當(dāng)粗裝礦完成機(jī)車牽出時(shí)啟動(dòng)自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行精確計(jì)量補(bǔ)礦。

自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)首先由計(jì)軸器對(duì)車輛位置進(jìn)行檢測(cè)判斷，并將位置信息傳遞到PLC開關(guān)量輸入端口，車輛到達(dá)計(jì)量稱重位置時(shí)，由計(jì)算機(jī)發(fā)出稱重指令，軌道衡稱重儀表將軌道衡稱量數(shù)據(jù)傳送至PLC模擬量輸入端口，稱重補(bǔ)礦軟件系統(tǒng)根據(jù)所缺礦量構(gòu)建變頻器控制參數(shù)模型。當(dāng)車輛到達(dá)補(bǔ)礦位置時(shí)由稱重補(bǔ)礦軟件系統(tǒng)向PLC發(fā)出補(bǔ)礦指令，PLC控制系統(tǒng)根據(jù)變頻器控制參數(shù)模型控制膠帶機(jī)進(jìn)行補(bǔ)礦。在補(bǔ)礦過(guò)程中要實(shí)時(shí)稱量監(jiān)控車輛重量，并根據(jù)車輛重量實(shí)時(shí)修改變頻器控制參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)增大或減小膠帶機(jī)速度從而改變補(bǔ)礦量，當(dāng)車輛重量達(dá)到設(shè)定重量時(shí)停止補(bǔ)礦。

2.3 控制流程

如圖2所示為一節(jié)車皮補(bǔ)礦程序控制流程圖，其它車皮采用同樣方式進(jìn)行補(bǔ)礦，直到整列礦車補(bǔ)礦完成點(diǎn)擊結(jié)束補(bǔ)礦即可。稱重補(bǔ)礦軟件系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車號(hào)掃描系統(tǒng)掃描出的車號(hào)對(duì)每節(jié)車皮的粗裝礦量、補(bǔ)礦量、補(bǔ)礦完成后的實(shí)際礦量進(jìn)行計(jì)算和分析匯總，并生成稱量數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，以供后期分析和查詢。

圖2 控制流程圖

3 硬件結(jié)構(gòu)

PLC控制系統(tǒng)：采用小型系列PLC（帶模擬量輸入端口），因該系統(tǒng)控制點(diǎn)較少，參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)量較小，無(wú)需采用大中型PLC。

變頻器：采用M430系列通用變頻器，功率根據(jù)膠帶機(jī)電機(jī)進(jìn)行匹配。

軌道衡：采用150噸動(dòng)態(tài)軌道衡，具有鐵路部門許可的均可使用，該單位使用的是長(zhǎng)沙楓葉稱重儀器公司生產(chǎn)的150噸動(dòng)態(tài)軌道衡。

計(jì)軸器：為電磁感應(yīng)非接觸器檢測(cè)開關(guān)，帶有開、閉控制開關(guān)。

車號(hào)掃描系統(tǒng)：該系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)機(jī)車所裝無(wú)線感應(yīng)車標(biāo)進(jìn)行匹配，應(yīng)能掃描到已安裝到車體底部的車標(biāo)信號(hào)器。

4 軟件系統(tǒng)

該套稱重補(bǔ)礦軟件系統(tǒng)是在標(biāo)準(zhǔn)稱重軟件基礎(chǔ)上進(jìn)行定制開發(fā)的，增加了補(bǔ)礦控制功能、計(jì)軸檢測(cè)計(jì)數(shù)接口和PLC通訊接口，并增加了相應(yīng)的查詢分析功能。整套系統(tǒng)需SQL server2000、Microsoft Access數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)支持。軟件系統(tǒng)主界面如圖3所示，補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)界面如圖4所示。

該系統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)高級(jí)軟硬件技術(shù)開發(fā)而成的全新概念的稱重管理系統(tǒng)，系統(tǒng)利用微機(jī)在顯示、存儲(chǔ)、計(jì)算等方面的巨大優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮圖視界面及多媒體技術(shù)的特點(diǎn)，使稱重過(guò)程簡(jiǎn)單快捷、準(zhǔn)確有效，具有如下特點(diǎn)：①界面友好、操作快捷，能夠有效地提高稱重效率；②組態(tài)設(shè)置靈活、可監(jiān)控性強(qiáng)，有助于規(guī)范化操作；③數(shù)據(jù)管理功能強(qiáng)大，為管理者提供決策依據(jù)；④具有網(wǎng)絡(luò)版特征，適于企業(yè)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)；⑤功能更強(qiáng)、更加靈活的報(bào)表處理，獨(dú)有的報(bào)表設(shè)計(jì)、處理功能，用戶可以按照自己的需要設(shè)計(jì)所需的報(bào)表；⑥安裝簡(jiǎn)單，無(wú)需復(fù)雜配置，根據(jù)實(shí)際需要配置在常規(guī)的WINDOWS平臺(tái)上即可使用。

5 使用效果

該礦現(xiàn)裝有4套自動(dòng)快速補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)，每年可節(jié)約鐵路運(yùn)費(fèi)900余萬(wàn)元，減少90%因超裝造成的卸車時(shí)間，產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

圖3 軟件系統(tǒng)主界面

圖4 補(bǔ)礦計(jì)量系統(tǒng)界面

6 結(jié)束語(yǔ)

該套系統(tǒng)為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，系統(tǒng)整體性能可靠，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，平時(shí)維護(hù)量較小。最容易發(fā)生故障的是車號(hào)掃描系統(tǒng)，由于該型號(hào)車號(hào)掃描設(shè)備平時(shí)只工作于短時(shí)掃描檢測(cè)狀態(tài)，而在補(bǔ)礦時(shí)車號(hào)掃描設(shè)備一直工作于掃描檢測(cè)狀態(tài)，天線功放一直在工作，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)車號(hào)無(wú)法正常掃描的現(xiàn)象，對(duì)補(bǔ)礦計(jì)量不產(chǎn)生影響。目前生產(chǎn)廠家正在研發(fā)能夠長(zhǎng)時(shí)間工作于掃描檢測(cè)狀態(tài)的車號(hào)掃描設(shè)備。

［1］霍 罡.歐姆龍PLC應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例精解［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2010.

［2］李金能，曹軍生.SQLServer2000實(shí)用教程（第2版）［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2008.

［3］徐 海，施利春.變頻器原理及應(yīng)用［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.