張雙樓煤礦自動(dòng)化裝車(chē)系統(tǒng)改造

趙盛智

摘 要：通過(guò)全面分析張雙樓煤礦裝車(chē)系統(tǒng)使用現(xiàn)狀及其弊端，提出了經(jīng)濟(jì)實(shí)用的升級(jí)改造方案，闡述了改造后自動(dòng)化裝車(chē)系統(tǒng)的控制方式及實(shí)際使用效果。本文通過(guò)全面分析張雙樓煤礦裝車(chē)系統(tǒng)使用現(xiàn)狀及其弊端，指出基于繼電接觸器的傳統(tǒng)控制方式具有很大的問(wèn)題，然后根據(jù)實(shí)際問(wèn)題，提出了經(jīng)濟(jì)適用的升級(jí)改造方案，并闡述了改造后自動(dòng)化裝車(chē)系統(tǒng)的控制方式，該改造方案能夠有效提高裝車(chē)系統(tǒng)的可靠性，最大程度地保證了裝車(chē)的及時(shí)性，能夠?yàn)閺堧p樓煤礦創(chuàng)造更好的效益。

關(guān)鍵詞：裝車(chē)自動(dòng)化系統(tǒng) 西門(mén)子PLC 車(chē)號(hào)識(shí)別 工業(yè)電視監(jiān)控

中圖分類(lèi)號(hào)：T2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）11（c）-0066-01

張雙樓煤礦主要依靠鐵路裝車(chē)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)煤炭外銷(xiāo)，它的可靠高效運(yùn)行直接影響著礦井銷(xiāo)售業(yè)績(jī)。目前裝車(chē)系統(tǒng)是基于繼電接觸器的傳統(tǒng)控制方式，存在以下問(wèn)題：主要依靠人工手動(dòng)操作完成裝車(chē)，容易造成超載、欠載、偏載等情況；裝車(chē)班組人數(shù)多，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作環(huán)境差，設(shè)備維護(hù)工作量大等，嚴(yán)重制約了企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展。基于這些實(shí)際情況，制定了一套便于實(shí)施、投入成本小的裝車(chē)自動(dòng)化改造方案。

1 現(xiàn)狀

張雙樓煤礦的裝車(chē)系統(tǒng)主要包括給煤閘板、卸料斗、平車(chē)器、牽引絞車(chē)、軌道衡等部分。生產(chǎn)過(guò)程中，在控制室主操作人員主要依靠集中按鈕操作臺(tái)，控制牽引絞車(chē)、平車(chē)器、軌道衡計(jì)算機(jī)。其他輔助操作人員依據(jù)主操作人員指令控制給煤閘板、卸料斗等。主輔操作人員通過(guò)對(duì)講機(jī)呼叫溝通，裝車(chē)誤差量控制主要依靠主操作人員經(jīng)驗(yàn)，人為因素較大，控制精度差。當(dāng)因操作人員失誤引起車(chē)輛超載時(shí)，必須人工卸車(chē)保證允許誤差量，同時(shí)裝車(chē)效率受到嚴(yán)重影響，也帶給操作人員更多的工作壓力和勞動(dòng)量，為企業(yè)生產(chǎn)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失。

2 改造方案

本改造方案主要增加一套PLC控制系統(tǒng)，一套上位監(jiān)控組態(tài)軟件以及火車(chē)車(chē)廂位置檢測(cè)傳感器，現(xiàn)場(chǎng)裝車(chē)情況的工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)；PLC采用西門(mén)子S7-300控制系統(tǒng)、上位監(jiān)控組態(tài)軟件采用GE公司的IFIX。

裝車(chē)系統(tǒng)所有設(shè)備包括：給煤閘板、卸料斗、牽引絞車(chē)、平車(chē)器等設(shè)備全部通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)控制；PLC主要實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的信號(hào)采集、邏輯控制、邏輯閉鎖、軌道衡通訊、車(chē)號(hào)識(shí)別通訊等；通過(guò)上位組態(tài)監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)控，控制室只要設(shè)置1名操作員即可，操作人員通過(guò)上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)所有控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的啟?？刂?；各種設(shè)備狀態(tài)及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示監(jiān)控、數(shù)據(jù)設(shè)定、各種系統(tǒng)操作、故障記錄報(bào)警、歷史趨勢(shì)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及報(bào)表打印等功能。

工業(yè)電視監(jiān)控點(diǎn)主要有各給煤閘板、卸料斗、牽引絞車(chē)、車(chē)廂上軌道衡點(diǎn)、車(chē)輛入口點(diǎn)等；攝像頭采用紅外一體攝像機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)所有攝像頭均通過(guò)光端機(jī)經(jīng)光纖傳輸至裝車(chē)控制室，這樣提高了視頻信號(hào)傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性；在控制室安裝1臺(tái)硬盤(pán)錄像機(jī)和1臺(tái)液晶顯示器，硬盤(pán)錄像機(jī)配置2塊500G硬盤(pán)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)視頻錄像存儲(chǔ)，作為生產(chǎn)情況追溯的依據(jù)；硬盤(pán)錄像機(jī)外接液晶顯示器和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)攝像頭的管理和控制；操作人員通過(guò)顯示器可以實(shí)時(shí)的觀察現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，動(dòng)態(tài)有效的指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)，提高生產(chǎn)安全性。

改造后裝車(chē)自動(dòng)化系統(tǒng)主要控制方式如下：

當(dāng)車(chē)輛到達(dá)裝車(chē)站后車(chē)號(hào)識(shí)別器將每節(jié)車(chē)廂識(shí)別信息采集至上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，同時(shí)，安裝在車(chē)輛入點(diǎn)處的攝像頭將車(chē)廂上車(chē)號(hào)抓拍錄入視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)；控制室操作員將車(chē)號(hào)識(shí)別器讀取的車(chē)輛信息和視頻監(jiān)控抓拍的車(chē)號(hào)校對(duì)修正后，發(fā)出裝車(chē)準(zhǔn)備指令；系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)傳感器識(shí)別的車(chē)廂位置信號(hào)，打響起開(kāi)車(chē)預(yù)告信號(hào)，自動(dòng)將車(chē)皮牽引到裝煤點(diǎn)位置，連續(xù)響起裝車(chē)信號(hào)。隨后集控系統(tǒng)依次開(kāi)動(dòng)卸料斗、給煤閘板，開(kāi)始預(yù)裝車(chē)；當(dāng)裝車(chē)量達(dá)到額定裝載的80%（可以根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)調(diào)整設(shè)定量）時(shí)關(guān)小煤倉(cāng)給煤閘板并調(diào)整卸料斗，進(jìn)入精裝階段，依據(jù)軌道衡顯示的裝車(chē)重量顯示逐漸減少給煤量，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉給煤閘板及卸料斗，實(shí)現(xiàn)軌道衡的精確定量裝車(chē)。在裝煤過(guò)程中，通過(guò)軌道衡所測(cè)量的煤流量，將該煤流量測(cè)量值通過(guò)串行通訊傳給PLC。PLC根據(jù)煤流量和給定給煤量的數(shù)值進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算，經(jīng)過(guò)D/A（數(shù)模轉(zhuǎn)換）轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，傳送給變頻器信號(hào)參考輸入端，變頻器根據(jù)該參考信號(hào)輸出頻率控制電機(jī)拖動(dòng)絞車(chē)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)裝車(chē)煤流量的大小調(diào)整絞車(chē)速度，以保證裝車(chē)過(guò)程中煤能均勻裝在車(chē)廂里，系統(tǒng)根據(jù)計(jì)量的裝煤量自動(dòng)調(diào)節(jié)給煤閘板開(kāi)度；待一節(jié)車(chē)皮裝車(chē)接近完畢時(shí)，通過(guò)PLC擴(kuò)展模塊RS485接口接至軌道衡儀表輸出端讀取軌道衡稱重信號(hào)，判斷是否已接近或達(dá)到預(yù)計(jì)裝車(chē)噸位，當(dāng)達(dá)到所需煤量時(shí)，抬起卸料斗，同時(shí)響起兩聲計(jì)量信號(hào)給主控臺(tái)。待計(jì)量完畢后系統(tǒng)根據(jù)衡器發(fā)出的計(jì)量信號(hào)，自動(dòng)開(kāi)始下一節(jié)車(chē)皮的裝煤過(guò)程。同時(shí)，平煤系統(tǒng)開(kāi)啟，對(duì)第一位車(chē)輛經(jīng)行平整，在自動(dòng)開(kāi)始下一車(chē)，對(duì)第一位車(chē)的車(chē)表面經(jīng)行影像拍攝并儲(chǔ)存。

生產(chǎn)集中控制方式除了上述的全自動(dòng)工作方式外，還有當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)利用控制臺(tái)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)控制室的就地控制和現(xiàn)場(chǎng)單機(jī)就地控制方式。三種工作方式的并聯(lián)存在形式有效提高了裝車(chē)系統(tǒng)的可靠性，最大程度地保證了裝車(chē)的及時(shí)性。

3 結(jié)語(yǔ)

張雙樓煤礦通過(guò)本次系統(tǒng)改造升級(jí)后，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)裝車(chē)班操作工人減員一半，每個(gè)裝車(chē)班人員只需5人即可完成所有裝車(chē)工作，并且可實(shí)現(xiàn)平均每小時(shí)1000噸裝車(chē)產(chǎn)量，裝車(chē)量平均誤差控制在正負(fù)100KG以下，有效地提高裝車(chē)的效率和精度，為張雙樓煤礦創(chuàng)造了更好的效益。

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