煤炭港口皮帶機(jī)料流追蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王憶

河北港口集團(tuán)港口機(jī)械有限公司 河北秦皇島 066000

1 料流追蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體框架

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)皮帶機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效目標(biāo)，以黃嘩港二期8條皮帶機(jī)為基礎(chǔ)，建立一套料流追蹤系統(tǒng)。

在皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)接塔設(shè)置遠(yuǎn)程站，負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)的皮帶機(jī)速度和料流檢測(cè)信號(hào)。為獲取皮帶機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度和準(zhǔn)確地對(duì)料頭通過的時(shí)間進(jìn)行判定，在增加現(xiàn)場(chǎng)采集設(shè)備的同時(shí)，定制化開發(fā)適應(yīng)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求的時(shí)間估計(jì)算法，將料流信息實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地顯示在遠(yuǎn)程操控人員的人機(jī)界面上。該系統(tǒng)能為流程的啟停、上料提供準(zhǔn)確的預(yù)估時(shí)間參考。并結(jié)合升級(jí)后的裝船機(jī)定位系統(tǒng)，能較準(zhǔn)確地計(jì)算出料流到達(dá)裝船機(jī)的時(shí)間，能在裝船機(jī)沒有準(zhǔn)備就緒的情況下，及時(shí)停止各流程皮帶機(jī)上料。與中控系統(tǒng)建立接口，根據(jù)流程命令，綜合考慮流程兩端設(shè)備狀態(tài)，在最大化縮短流程空轉(zhuǎn)時(shí)間的基礎(chǔ)上，合理安排流程中各環(huán)節(jié)啟停時(shí)間及順序，在檢測(cè)料流到達(dá)的同時(shí)，能夠有序停止流程設(shè)備。設(shè)計(jì)了能夠在中控流程和裝船機(jī)操作界面上動(dòng)態(tài)顯示的人機(jī)界面，提供相關(guān)信息。

2 皮帶機(jī)帶速檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

長(zhǎng)皮帶測(cè)速系統(tǒng)是料流定位系統(tǒng)的重要組成部分，也是皮帶保護(hù)的重要信號(hào)，它時(shí)刻監(jiān)控皮帶的運(yùn)行情況，一旦皮帶出現(xiàn)打滑、斷裂，通過程序控制停止皮帶運(yùn)行，最大限度地保護(hù)皮帶，減少維修時(shí)間。對(duì)皮帶機(jī)速度進(jìn)行精準(zhǔn)檢測(cè)的同時(shí)，開發(fā)了相關(guān)算法，消除因皮帶啟停導(dǎo)致的皮帶打滑引起的速度差異，準(zhǔn)確計(jì)算出料頭在皮帶機(jī)上移動(dòng)的距離。

M法是指在固定時(shí)間內(nèi)測(cè)量輸出脈沖的數(shù)量，該法適于高速皮帶測(cè)量。對(duì)于每轉(zhuǎn)有P個(gè)脈沖的轉(zhuǎn)速，在固定時(shí)間Tc內(nèi)計(jì)數(shù)值為mI，則轉(zhuǎn)速為：

相對(duì)誤差為：

通過接近開關(guān)檢測(cè)出滾筒的每分鐘轉(zhuǎn)速為的直徑為d，則皮帶機(jī)的速度為：

3 皮帶機(jī)料流檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

料流檢測(cè)系統(tǒng)要既能檢測(cè)到皮帶機(jī)上是否有料流，又能根據(jù)檢測(cè)到料流的時(shí)間進(jìn)行料流定位分析，還能對(duì)通過各轉(zhuǎn)接塔的通過時(shí)間進(jìn)行預(yù)估。為對(duì)料流進(jìn)行準(zhǔn)確檢測(cè)，需要根據(jù)皮帶的特點(diǎn)，選取合適的位置安裝超聲波傳感器作為料流檢測(cè)開關(guān)[1]。

本文提出一種用軟件實(shí)現(xiàn)開關(guān)量信號(hào)濾波的方法:當(dāng)某一信號(hào)出現(xiàn)時(shí)將其記錄，經(jīng)合理的時(shí)間延遲后，再次對(duì)該信號(hào)進(jìn)行核對(duì)，如果該信號(hào)仍然存在，則確認(rèn)信號(hào)為真，否則認(rèn)定為假信號(hào)，這樣就避免了毛刺信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)量輸入信號(hào)的濾波。系統(tǒng)采用延遲接通定時(shí)器的編程方法。

4 料流定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)

在對(duì)現(xiàn)場(chǎng)速度檢測(cè)開關(guān)及料流檢測(cè)開關(guān)，及PLC時(shí)間數(shù)據(jù)軸進(jìn)行綜合分析基礎(chǔ)上，給出料流定位流程如圖1所示。

5 料流傳輸時(shí)間估算

開始取料時(shí)根據(jù)懸皮和斗輪運(yùn)行信號(hào)判斷料頭，以取料機(jī)皮帶秤的數(shù)值計(jì)算開始上料的時(shí)間，采集取料機(jī)懸皮的實(shí)時(shí)速度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝的BQ皮帶的測(cè)速開關(guān)可得地面皮帶的速度；在到達(dá)BQ皮帶的料流檢測(cè)開關(guān)之前，對(duì)料流的顯示按照建立的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算料頭的移動(dòng)距離；當(dāng)經(jīng)過BQ皮帶的料流開關(guān)時(shí)，對(duì)料流的移動(dòng)距離進(jìn)行校準(zhǔn)，并且判斷下一級(jí)皮帶是否己經(jīng)運(yùn)行，若下一級(jí)皮帶己經(jīng)運(yùn)行，則以當(dāng)前料流開關(guān)校準(zhǔn)的時(shí)間為起始時(shí)間，估計(jì)下一級(jí)皮帶開始出現(xiàn)料流的時(shí)間及顯示相應(yīng)的位置；若下一級(jí)皮帶沒有運(yùn)行，則按照流程工藝停機(jī)[2]。

圖1 料流定位流程

6 裝船線皮帶機(jī)載煤量實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)

本文提出一種載煤量實(shí)時(shí)檢測(cè)方法，為裝船作業(yè)提供實(shí)時(shí)信息參考，該方法的具體實(shí)現(xiàn)步驟為：

（1）BM線皮帶秤為精度不小于3%的陣列式皮帶秤，把獲取的皮帶輸煤瞬時(shí)量傳入中控PLC。

（2）中控PLC與料流PLC之間用以太網(wǎng)模塊進(jìn)行通訊，料流PLC通過MSG指令從中控PLC獲取BM皮帶秤的瞬時(shí)量、BM皮帶啟停等數(shù)據(jù)．

（3）裝船機(jī)回轉(zhuǎn)中心到BM皮帶秤之間的距離為L(zhǎng)，包含固定距離和變化距離兩部分之和。其中固定BM皮帶秤與碼頭西側(cè)起始點(diǎn)的距離為L(zhǎng)2，當(dāng)前裝船機(jī)回轉(zhuǎn)中心距碼頭西側(cè)起始點(diǎn)的距離為L(zhǎng)1，且L=L1+L2。裝船機(jī)回轉(zhuǎn)中心的位置定位由裝船機(jī)行走編碼器獲得，根據(jù)裝船機(jī)行走位置實(shí)時(shí)計(jì)算得出。

7 結(jié)語

通過將以上設(shè)計(jì)進(jìn)行實(shí)際的應(yīng)用，得出了以下特點(diǎn)：

（1）煤港帶式輸送機(jī)物流跟蹤系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)物流在輸送帶上的分布位置，誤差小于20m，能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的要求。

（2）該帶式輸送機(jī)速度檢測(cè)裝置能夠準(zhǔn)確地檢測(cè)出不同負(fù)荷下的實(shí)時(shí)帶速，誤差控制在5%以內(nèi)，滿足使用要求。

（3）采用高性能材料流量檢測(cè)傳感器，經(jīng)過濾處理后的材料流量檢測(cè)精度達(dá)到99%以上。

（4）其能為工藝開停提供準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)時(shí)間，并能在物流可能提前到達(dá)時(shí)按順序停止工藝設(shè)備，為工藝開停提供準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)時(shí)間，并能在物流可能提前到達(dá)時(shí)按順序停止工藝設(shè)備。