淺談港口翻車(chē)機(jī)的改造設(shè)計(jì)

摘 要：翻車(chē)機(jī)是一種用于翻卸散料的大型機(jī)械設(shè)備，能將散料翻轉(zhuǎn)卸載到地面皮帶上，實(shí)現(xiàn)散料的卸載運(yùn)輸，在港口中應(yīng)用極為普遍。在實(shí)際應(yīng)用中，很多大型港口翻車(chē)機(jī)都存在或多或少的問(wèn)題，需要對(duì)其進(jìn)行改造。文章就PLC港口翻車(chē)機(jī)的改造設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的探討，可供港口翻車(chē)機(jī)的改造借鑒。

關(guān)鍵詞：港口翻車(chē)機(jī)；改造設(shè)計(jì)；可編程控制技術(shù)；PLC

1 引言

在港口生產(chǎn)過(guò)程中，需要大量應(yīng)用翻車(chē)機(jī)進(jìn)行散料的裝卸，是港口重要的生產(chǎn)設(shè)備。從上世紀(jì)八十年代起，我國(guó)港口就開(kāi)始普遍應(yīng)用翻車(chē)機(jī)，不過(guò)隨著港口生產(chǎn)任務(wù)的日益繁重，很多港口裝備的翻車(chē)機(jī)已經(jīng)不能滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需要，需要對(duì)其進(jìn)行改造。尤其是一些傳統(tǒng)的大型翻車(chē)機(jī)，需要大量人工參與現(xiàn)場(chǎng)控制，既降低了生產(chǎn)效率又增加了安全風(fēng)險(xiǎn)。利用PLC可編程控制技術(shù)對(duì)港口翻車(chē)機(jī)進(jìn)行改造，能有效提高港口翻車(chē)機(jī)的生產(chǎn)效率，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，具有極高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2 港口翻車(chē)機(jī)功能分配

港口翻車(chē)機(jī)主要集中應(yīng)用于卸車(chē)作業(yè)，其結(jié)構(gòu)功能主要包括以下幾個(gè)方面。

2.1 列車(chē)固定系統(tǒng)

列車(chē)固定系統(tǒng)通常有夾輪器、固定臂等，夾輪器位于翻車(chē)機(jī)外側(cè)，其作用是將重空車(chē)線(xiàn)上的車(chē)輛夾緊使翻車(chē)機(jī)內(nèi)的車(chē)輛處于穩(wěn)定狀態(tài)，避免重空車(chē)線(xiàn)上的車(chē)輛因慣性沖擊而影響正在翻卸的車(chē)輛。夾輪器和固定臂都利用液壓系統(tǒng)進(jìn)行液壓驅(qū)動(dòng)，將列車(chē)控制在固定系統(tǒng)或定位臂之下，根據(jù)翻車(chē)機(jī)的能力不同夾輪設(shè)備數(shù)量有所不同，不過(guò)都分為重車(chē)線(xiàn)夾輪器和空車(chē)線(xiàn)夾輪器。固定臂其作用是配合夾輪器提高列車(chē)固定系統(tǒng)的能力，常用于翻卸能力較大的港口。

2.2 定位車(chē)

定位車(chē)由車(chē)體、主推車(chē)臂、輔助推車(chē)臂、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、行走導(dǎo)向系統(tǒng)組成。通過(guò)編碼器的精確定位，定位車(chē)能自動(dòng)尋找車(chē)鉤并將車(chē)輛定位在翻車(chē)機(jī)平臺(tái)上，具備前后扯擋壓緩沖器，用以吸收斷電、開(kāi)關(guān)損壞等情況時(shí)作業(yè)設(shè)備的全部能量。目前常用的定位車(chē)主車(chē)臂采用液壓驅(qū)動(dòng)和光電管定位，定位車(chē)體沿水平軌道運(yùn)行，行走時(shí)利用齒輪傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)。

2.3 卸車(chē)設(shè)備

卸車(chē)設(shè)備通常以列車(chē)縱向長(zhǎng)軸作為軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將列車(chē)貨物翻卸下來(lái)。其主要結(jié)構(gòu)包括端環(huán)、前后連接梁、平臺(tái)、可動(dòng)靠車(chē)板、壓車(chē)梁、液壓站、托輪等部分。壓車(chē)器和靠車(chē)板是在平臺(tái)內(nèi)固定重車(chē)的裝置，液壓站為它們提供動(dòng)力。卸車(chē)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)裝置由機(jī)械和電氣同步組成，驅(qū)動(dòng)裝置配備故障保險(xiǎn)系統(tǒng)以防止驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、電機(jī)失電等故障時(shí)發(fā)生重大事故。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)、減速機(jī)、聯(lián)軸節(jié)、同步軸、制動(dòng)器等幾個(gè)部分。其中兩臺(tái)電機(jī)在電氣上采用變頻器閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)同步，機(jī)械上用同步軸來(lái)確保同步運(yùn)行，制動(dòng)器用來(lái)保證翻車(chē)機(jī)故障時(shí)能及時(shí)停車(chē)，還能在翻車(chē)機(jī)零位時(shí)提供保持力矩。

2.4 其它輔助設(shè)備

其它輔助設(shè)備主要為受料料斗以及各類(lèi)給料裝置，實(shí)現(xiàn)物料的均勻、連續(xù)傳送。主要包括受料料斗、料位檢測(cè)器、振蕩器、電加熱器、給料器等構(gòu)件。料位檢測(cè)器實(shí)現(xiàn)高、低料位的檢測(cè)；振蕩器用于防止物料起拱；電加熱器用于防止低溫天氣受料料斗內(nèi)物料凍結(jié)；給料器實(shí)現(xiàn)漏斗向皮帶機(jī)的供料。

3 PLC在港口翻車(chē)機(jī)改造設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

3.1 傳統(tǒng)翻車(chē)機(jī)的不足

目前我國(guó)港口所應(yīng)用的翻車(chē)機(jī)，多為雙轉(zhuǎn)子串聯(lián)擺動(dòng)轉(zhuǎn)子平臺(tái)式翻車(chē)機(jī)，利用直流調(diào)速傳動(dòng)方式，控制系統(tǒng)多數(shù)已經(jīng)采用PLC進(jìn)行自動(dòng)化控制。不過(guò)在實(shí)際使用中，傳統(tǒng)的繼電器控制方式接點(diǎn)復(fù)雜、設(shè)備眾多，繼電器、接觸器在反復(fù)工作中極易磨損，由于慣性等問(wèn)題使得機(jī)械系統(tǒng)磨損變形現(xiàn)象嚴(yán)重，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)非正常磨損現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，定位車(chē)車(chē)體定位容易造成側(cè)壓力，電氣傳動(dòng)裝置模擬控制系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，傳統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)落后，帶來(lái)很多不安全因素。因此，急需提升翻車(chē)機(jī)故障監(jiān)測(cè)、工況測(cè)量、自動(dòng)控制水平，以提高生產(chǎn)效率，提高安全生產(chǎn)水平。

3.2 PLC應(yīng)用策略

PLC在港口翻車(chē)機(jī)自動(dòng)化控制中，利用其強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算、順序控制能力，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入輸出，能很好的實(shí)現(xiàn)翻車(chē)機(jī)生產(chǎn)過(guò)程的控制和監(jiān)測(cè)，具有極高的可靠性和完善的功能。利用PLC順序控制，能取代傳統(tǒng)翻車(chē)機(jī)中的繼電器順序控制裝置，并利用其強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力進(jìn)行開(kāi)關(guān)量邏輯控制，同時(shí)利用運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)通過(guò)模擬量輸入輸出功能，實(shí)現(xiàn)翻車(chē)機(jī)速度和位置的控制，并利用PLC的PID模塊實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、流量等各類(lèi)物理量的閉環(huán)控制，最終代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器系統(tǒng)，利用PLC實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、操作完成整個(gè)翻車(chē)機(jī)的控制。其中，利用輸入模塊采集翻車(chē)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)工況各類(lèi)信號(hào)完成數(shù)字量和模擬量的輸入，利用CPU根據(jù)事件編制的程序處理所采集的數(shù)據(jù)執(zhí)行相應(yīng)的指令，利用輸出模塊輸出數(shù)字量和模擬量完成現(xiàn)場(chǎng)各執(zhí)行元件動(dòng)作的自動(dòng)控制。

3.3 PLC控制流程

在應(yīng)用PLC對(duì)翻車(chē)機(jī)進(jìn)行改造后，當(dāng)待翻重車(chē)到位后，PLC系統(tǒng)檢索整個(gè)翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)，正常后開(kāi)始作業(yè)，定位車(chē)牽引重車(chē)定位到翻車(chē)機(jī)平臺(tái)上，夾輪器夾住車(chē)輪，壓車(chē)器和靠車(chē)板動(dòng)作固定好車(chē)皮，控制翻車(chē)完成翻車(chē)以額定速度正翻后關(guān)閉液壓鎖，繼續(xù)翻卸并減速停止完成翻卸動(dòng)作，啟動(dòng)振動(dòng)器工作翻卸完畢，同時(shí)定位車(chē)收回主臂返回到下個(gè)循環(huán)的起始位置。翻車(chē)機(jī)以額定速度回翻并減速停車(chē)，松壓完成翻車(chē)過(guò)程。翻車(chē)過(guò)程完成后，定位車(chē)重新將重車(chē)推到翻車(chē)機(jī)里并排出空車(chē)。整個(gè)系統(tǒng)包括控制中心上位機(jī)、下位機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控器三大部分，上位機(jī)顯示相關(guān)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視器采集翻車(chē)機(jī)工況數(shù)據(jù)，下位機(jī)利用事先編制好的程序?qū)崿F(xiàn)整個(gè)翻車(chē)機(jī)工作的自動(dòng)控制，并根據(jù)各類(lèi)故障數(shù)據(jù)發(fā)出相應(yīng)的控制動(dòng)作。

3.4 PLC應(yīng)用效益分析

應(yīng)用PLC對(duì)翻車(chē)機(jī)進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)翻車(chē)機(jī)的自動(dòng)化控制，能有效的提高生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率。首先在編制PLC程序時(shí)可以在設(shè)計(jì)復(fù)雜的條件以避免人為操作失誤現(xiàn)象，避免人為操作造成事故；其次可以降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的投入和勞動(dòng)強(qiáng)度，并降低現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)可能造成的人身傷害機(jī)率；再次利用PLC對(duì)翻車(chē)機(jī)的各項(xiàng)動(dòng)作進(jìn)行控制，能使翻車(chē)機(jī)整個(gè)工作過(guò)程中速度穩(wěn)定過(guò)渡平緩，降低對(duì)設(shè)備造成沖擊的現(xiàn)象，減少設(shè)備磨損；此外，利用PLC還能有效的取代繼電器，減少電氣系統(tǒng)的二次接線(xiàn)，使故障查找和維修更為容易。

4 結(jié)束語(yǔ)

翻車(chē)機(jī)是港口生產(chǎn)的重要機(jī)械設(shè)備，傳統(tǒng)的翻車(chē)機(jī)在生產(chǎn)過(guò)程中，極容易因?yàn)槿斯げ僮鳟a(chǎn)生各類(lèi)安全事故，也不利于翻車(chē)機(jī)工況的監(jiān)測(cè)。利用PLC對(duì)翻車(chē)機(jī)進(jìn)行改造，能簡(jiǎn)化翻車(chē)機(jī)電氣系統(tǒng)的接線(xiàn)，更好的控制翻車(chē)機(jī)生產(chǎn)動(dòng)作，降低設(shè)備磨損和不必要的沖擊，能有效減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的投入和工作強(qiáng)度，并能及時(shí)對(duì)翻車(chē)機(jī)各部件工作狀態(tài)和設(shè)備工作能力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能有效的提高生產(chǎn)效率，具有極高的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

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