原料汽車采樣遠程自動控制系統(tǒng)的設計與應用

王章循

[中圖分類號] TP273

[文獻標志碼]A

[文章編號]2095-6487 （2021） 02-0075-03

Design and Application of Remote Automatic Control System

for Raw Material Vehicle Sampling

Wang Zhang-xun

[ Abstract]

In order to improve the risk prevention and control in the process of raw material sampling， and eliminate the influence of humanfactors on the quality of raw materials， this paper proposes to use the existing sampling model as the basis， and adopt the on-site unattended， remotecentralized intelligent automatic sampling and packaging for the existing raw material sampling points， so as to make the raxv material sampling rransparent，centralized， remote and intelligent. The physical isolation between the sampling personnel and the collected materials is realized， the influence of humanfactors is eliminated， the blind area of management is eliminated， and the detection management is standardized

[ Keywords]

automatic sampling; remote monitoring; real-time interaction

1 慨述

福建三鋼閩光股份公司原先的原料汽車采樣設備采用手工操作，但此種方式仍然是現(xiàn)場操作，過程仍受人為因素的影響。作為人型的鋼鐵冶金企業(yè)，其每年進廠原料采購金額龐大，原料檢驗系統(tǒng)直接關系到企業(yè)的經(jīng)濟效益。通過建立采樣集中操控中心系統(tǒng)，充分整合汽車采樣機，利用自動化控制技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)等技術(shù)，在采樣集中控制中心構(gòu)建完善的遠程可操控采樣管理系統(tǒng)，自動完成或輔助采樣員完成采樣任務。實現(xiàn)汽車進出物料的自動采樣、封裝與密碼標識功能，達到采樣點無人化操作。既提高采樣作業(yè)率，又能很好地實現(xiàn)采樣人員與所采物料完全的物理隔離，杜絕人為因素的影響。從根本上堵塞原料檢驗管理漏洞，規(guī)范了檢測工作管理，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

設立集中操控中心，將集中操控中心與采樣機通過網(wǎng)絡系統(tǒng)及視頻系統(tǒng)進行信息互通，實現(xiàn)集中操控中心接收MES系統(tǒng)采樣委托，核對采樣信息，遠程發(fā)送自動或手動采樣指令，接收采樣機采樣信息，并將結(jié)果返回MES、ERP系統(tǒng)，如圖1所示。

3 流程設計

（1）當待采車輛進入待采區(qū)域后，擋車欄桿放下，紅燈亮。采樣系統(tǒng)自動讀取集中操控中心的車號信息，同時車號識別系統(tǒng)自動識別出車輛號，系統(tǒng)將RFID識別信息與車號識別系統(tǒng)識別出的車號相比對。如有錯誤向集控中心報警，同時上傳RFID信息和攝像頭車號識別信息，集控中心進行遠程人工確認車號。

（2）車號確認后讀取系統(tǒng)內(nèi)的車輛取樣委托及車輛信息，通過司機自助操作機進行信息顯示。如信息有誤，司機可通過遠程語音對講系統(tǒng)通知遠程控制中心修改。司機確認相關信息無誤后，點擊采樣機啟動鍵，車廂定位系統(tǒng)自動啟動。

（3）系統(tǒng)自動檢測車廂位置及相關參數(shù)（包括車廂的長、寬、高和車底高），并自動將檢測到的數(shù)據(jù)傳遞至集中操控中心。集中操控中心通過自動隨機或手動指定采樣坐標，采樣機接收到集中操控中心發(fā)送的采樣坐標指令，自動轉(zhuǎn)化為采樣機采樣點位指令，采樣機控制系統(tǒng)按先后順序采取每個點位的樣品，如圖2所示。

（4）采樣結(jié)束后，系統(tǒng)完整記錄該車的采樣情況、接收的采樣指令、采樣點三維坐標及采樣后圖片、采樣方式等，上傳到集中操控中心。系統(tǒng)通過網(wǎng)絡語音通知車輛離場，擋車器自動升起欄桿，綠燈亮，對已采樣的車輛放行。

（5）采集到的樣品自動進行打包，并將打包樣信息發(fā)送至集中操控中心，由集中操控中心完成組批并將生產(chǎn)樣送制祥室。

4 硬件結(jié)構(gòu)設計與實現(xiàn)

4.1 車牌IC卡讀取技術(shù)

進廠車輛在進廠門崗登記后，車輛信息植入并固化在電子標簽IC卡內(nèi)，廠內(nèi)網(wǎng)絡傳遞通用。取樣車到達取樣區(qū)，現(xiàn)場讀卡器自動掃描取樣車輛IC卡，識別系統(tǒng)自動匹配驗配系統(tǒng)車輛信息。通過信息識別與智能對接，車輛信息將保存到取樣系統(tǒng)服務器中，形成完整的一條取樣信息，內(nèi)容包含檢驗批號、車牌號、供應商信息、品種、是否取樣等內(nèi)容，有效地遏制了套牌車輛進入廠區(qū)。

4.2 采樣機構(gòu)

整機采樣的全部工作過程采用計算機程序控制。操作者在操作室及集中控制中心內(nèi)通過目視或觀察計算機摸擬顯示及工業(yè)電視監(jiān)視器，均可隨時了解設備的工作狀態(tài)和采樣頭的位置，做出決定更換控制模式或?qū)嵭惺謩涌刂啤?/p>

4.2.1 自動取樣裝置

本自動取樣裝置采用橋式取樣裝置，分別由采樣人車、采樣小車、螺旋鉆采樣機、動力站、分電器控制系統(tǒng)組成。螺旋鉆采樣機、動力站安裝在采樣小車上，采樣小車可在橋式采樣人車上左右移動（Y方向），采樣人車可沿著軌道前后移動（X軸方向），螺旋鉆采樣機可在采樣小車上上下移動（Z軸方向）。

當控制人員通過攝像系統(tǒng)指定取樣位置后，采樣人車、采樣小車在PLC指令控制下自動運行到指定位置，螺旋鉆采樣機自動向下鉆取樣品。自動采樣模式分為全斷而采樣和點式采樣，可根據(jù)實際需要自主設定，系統(tǒng)進入全斷而采樣模式時，采樣頭按照隨機生成的點位或集控中心指令的點位從車廂表而向下開始采樣，采樣深度可系統(tǒng)自動設定或由用戶自行設定，全斷而采樣時，系統(tǒng)默認自動采到車廂底部，觸底反彈。系統(tǒng)按照設定的點位全部采集完成后，人小車自動回歸原點卸料。系統(tǒng)進入點采模式時，采樣頭按照隨機生成的點位或集控中心指令的點位進行點采。該點位的樣品料進入收集斗內(nèi)，人小車自動回原點，收集斗卸料。

4.2.2 采樣裝置

由驅(qū)動電機、減速傳動箱、鉆桿、采樣頭組成。電機固定在減速傳動箱上，采樣頭為螺旋切割鉆取式，由采樣筒（圓劇切割器）、螺旋提升器及鉆頭組成。螺旋取樣器的葉片由不銹鋼制成，其中鉆頭采用的是硬質(zhì)合金。采樣桿具備初次破碎、縮分功能，采樣過程能用采樣物料自動清洗采樣桿，無積料。系統(tǒng)開始采樣時，螺旋驅(qū)動裝置驅(qū)動采樣頭旋轉(zhuǎn)，齒條升降系統(tǒng)帶動螺旋采樣系統(tǒng)下降，采樣鉆頭頭部沒有鉆刃，能對人塊物料、物料凍塊進行切削破碎采樣。螺旋采樣頭直徑為108 mm，保證人粒度的料樣電能被采集到。全斷而采樣時，采樣頭采集的樣品料在采樣桿的頂部縮分，縮分出的樣品料進入樣品收集斗，縮分剩余的樣品直接返回車廂。點采時采樣頭從車廂表而開始向下鉆取，此時收集斗料門自動打開，樣品料全部返回車廂，當采樣頭鉆取到發(fā)定的點位高度時，收集斗料門自動關閉，該點位的樣品料進入收集斗內(nèi)。

4.3 編分、打包機構(gòu)

采樣完畢，收集斗的物料自動卸入初級轉(zhuǎn)運皮帶機。經(jīng)初級轉(zhuǎn)運皮帶機轉(zhuǎn)運至初級制樣皮帶機，再經(jīng)安裝在初級制樣皮帶機上的布料器均勻鋪攤后，緩慢均勻經(jīng)過旋轉(zhuǎn)式縮分器進行縮分，縮分出的物料進入子樣稱重斗。子樣稱重斗精確稱量出物料（<4kg），并自動卸料，物料進入底開式集樣器內(nèi)。縮分剩余的樣品進入混勻布料機內(nèi)，混勻布料器將樣品料自動混勻鋪攤，鋪攤好的物料進入可逆皮帶機?？赡嫫C正向運行，物料進入包裝稱重料斗內(nèi)，當包裝前稱重料斗內(nèi)的樣品量達到設定重量時，可逆皮帶機停lI.正向運行，反向啟動將包裝剩余的物料返排至棄料倉。包裝前稱重料斗自動卸料，物料進入袋式包裝機內(nèi)，袋式包裝機將樣品自動封袋并通過激光打碼機自動打碼，包裝打碼后的樣品袋通過樣袋輸送小皮帶轉(zhuǎn)運至樣袋儲存室

4.4 車型測量裝置

對首次進』‘的車輛，可準確測量出車廂的長度、寬度和高度參數(shù)，并自動記錄在系統(tǒng)中。測量方式采用超聲波測量。車輛長度方向檢測開關安裝在人車上，寬度、高度方向安裝在小車上，測量方法為通過人小車移動掃描檢測數(shù)據(jù)，檢測時車輛停穩(wěn)，司機自動按鈕啟動開始檢測。

4.5 視頻監(jiān)控裝置

為實現(xiàn)遠程采樣操作，在現(xiàn)場關鍵設備安裝了高清}瓶控攝像頭，實時臨控現(xiàn)場采樣過程、打包封裝、設備運行狀態(tài)等各工序情況，達到全流程全工序無死伯}慚控，并且運用圖像處理技術(shù)將取樣截而圖像加入智能操控系統(tǒng)界而，實時保存采樣點坐標。

5 功能特點

①融智能多元化為一體，簡化流程，完成一個環(huán)節(jié)自動轉(zhuǎn)入下一個環(huán)節(jié)，減少了人工I‘預。②技術(shù)含量高，融合音視頻流處理、遠程控制PLC、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫等多種技術(shù)。⑧系統(tǒng)使用方便，數(shù)據(jù)管理嚴謹，分析準確。

6 結(jié)束語

系統(tǒng)開發(fā)建設了一套智能化網(wǎng)絡遠程采樣系統(tǒng)，融合現(xiàn)有計量數(shù)據(jù)，實現(xiàn)計量質(zhì)量數(shù)據(jù)的一體化，提供了方便、快捷、安全的信息數(shù)據(jù)處理手段。實現(xiàn)了采樣人員與所采物料完全的物理隔離，杜絕人為因素的影響，在根本上堵塞原料檢驗漏洞，達到廉潔從業(yè)的目的。并保證了樣品具有真實性和代表性，為生產(chǎn)過程質(zhì)量控制提供了保障。滿足生產(chǎn)單位管理生產(chǎn)和對質(zhì)量數(shù)據(jù)信息需求，提高了管理水甲、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟利潤。

參考文獻

[1]焦宏偉，高卓成，李德，等原燃料遠程采樣技術(shù)與計量一體化系統(tǒng)開發(fā)與應用[C]山東省金屬學會理化檢驗學術(shù)委員會理化檢驗學術(shù)交流會，2009