散貨碼頭斗輪機無人值守系統(tǒng)的應(yīng)用與介紹

周憧

摘 要：斗輪機無人值守系統(tǒng)的港口實現(xiàn)智能控制的一個必不可少的環(huán)節(jié)。無人值守系統(tǒng)結(jié)合了工控、軟件、網(wǎng)絡(luò)、視頻等方面的技術(shù)，使斗輪機在無人就地操作的情況，中控室運行人員可根據(jù)實際生產(chǎn)需要，制定合理的作業(yè)流程，實現(xiàn)斗輪機的全自動運行。該系統(tǒng)不但減少了運行人員數(shù)量的投入，而且提高了斗輪機的作業(yè)效率。本文主要介紹了無人值守系統(tǒng)在舟山六橫煤炭中轉(zhuǎn)碼頭斗輪機上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能控制、無人操作、全自動、效率

1、引言

斗輪機無人值守技術(shù)已日趨成熟，通過系統(tǒng)的改造，可以有效加強斗輪機運行的各項性能，為港口的裝卸工作提供有力的保障。斗輪機全部實現(xiàn)堆取料自動控制后，可以實現(xiàn)多臺斗輪機集中統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)作業(yè)，為將來智能化裝卸船協(xié)同控制打下良好的基礎(chǔ)。同時，全自動控制可實現(xiàn)精準(zhǔn)堆料、精準(zhǔn)取料。取料過程中可實現(xiàn)恒流量取料，并同步獲得堆場數(shù)據(jù)，為智能堆場建設(shè)提供最基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是智慧港口建設(shè)的重要一環(huán)。

2、斗輪機無人值守系統(tǒng)的介紹

隨著港口智能化的推進，一套符合港口自身需求的堆場斗輪機無人值守系統(tǒng)必不可少。該系統(tǒng)不僅可以減少現(xiàn)場作業(yè)的工作人員，還可以提高斗輪機堆、取料的精度控制，使堆場料堆堆放位置、形狀更加合理美觀，取料時流量穩(wěn)定，免于出現(xiàn)料堆塌陷情況。同時，該系統(tǒng)也是港口智能堆場的重要組成部分。

2.1斗輪機的系統(tǒng)組成

擁有堆取料功能的斗輪機在機械結(jié)構(gòu)上主要由以下幾大部分組成：行走機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和俯仰機構(gòu)?？刂品矫?，斗輪機具備一套自主獨立的控制硬件及其專屬的控制網(wǎng)絡(luò)，其運行數(shù)據(jù)由自身控制器采集，通過專屬控制網(wǎng)絡(luò)至司機室觸摸屏，供操作司機用于對斗輪機運行狀態(tài)的整體把控。

2.2無人值守系統(tǒng)的組成

斗輪機無人值守系統(tǒng)是一套基于原控制系統(tǒng)開發(fā)的可實現(xiàn)斗輪機自動堆料和取料的全自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在斗輪機原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了行走位置檢測、回轉(zhuǎn)角度檢測、俯仰角度檢測、防撞檢測、料高檢測、料垛位置檢測、料流檢測、料溫檢測等裝置。在中控室增設(shè)了斗輪機無人值守控制臺，操作員電腦上開發(fā)了遠程監(jiān)控畫面及輔助系統(tǒng)、歷史報警、曲線等相關(guān)功能。同時，在斗輪機上增裝了各重要部位的遠程視頻監(jiān)控設(shè)備，保證斗輪機上的設(shè)備運行狀況可實時供中控運行人員監(jiān)控。

2.3無人值守系統(tǒng)的功能

2.3.1 全自動作業(yè)功能

無人值守系統(tǒng)主要是為了實現(xiàn)斗輪機在就地?zé)o人操作下精確執(zhí)行堆料或取料的功能。中控室操作臺增裝一套斗輪機遠程控制操作臺，該系統(tǒng)可對多臺斗輪機的遠程操作界面進行整合，內(nèi)含遠程監(jiān)控畫面、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、實時數(shù)據(jù)曲線、歷史數(shù)據(jù)曲線等，運行人員可同時最多對三臺斗輪機進行控制，滿足各種作業(yè)模式下的監(jiān)控要求。

控制方式上除原有的手動、半自動作業(yè)方式，新增全自動作業(yè)方式。全自動堆、取料時，操作人員只需在中控室通過上位機進行堆、取料初始設(shè)定，就能控制斗輪機自動完成大車行走、懸臂回轉(zhuǎn)、俯仰變幅、斗輪運轉(zhuǎn)等工作，從而實現(xiàn)自動堆取料。在符合斗輪機設(shè)計的額定流量值情況下，作業(yè)時的設(shè)定值與實際值偏差不超過±10%。

2.3.2 精確定位功能

斗輪機各機構(gòu)的定位是通過在各機構(gòu)增裝高精度編碼器、智能非接觸式傳感器來實現(xiàn)。其中，行走機構(gòu)的行走輪處增裝高精度編碼器，編碼器通過檢測輪子轉(zhuǎn)動的圈數(shù)計算出單位時間內(nèi)通過的位移，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至斗輪機控制器來作為自動作業(yè)時的定位依據(jù)。

回轉(zhuǎn)機構(gòu)的角度檢測是采用的智能非接觸式感應(yīng)裝置，霍爾傳感器在這一機構(gòu)上得到了很好的應(yīng)用。回轉(zhuǎn)電機在正、反轉(zhuǎn)時，霍爾傳感器將檢測到的電機輸出軸轉(zhuǎn)動圈數(shù)的非電量信號轉(zhuǎn)換成電量信號，由相應(yīng)的后臺軟件進行讀取，并寫入至斗輪機控制器進行定位運算。

俯仰機構(gòu)的角度檢測原理與行走機構(gòu)相同，都采用的是高精度編碼器。通過檢測俯仰機構(gòu)某結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)來得到相應(yīng)的角度。

2.3.3 軟保護功能

斗輪機原系統(tǒng)的各機構(gòu)均裝有停止限位及極限限位裝置。無人值守系統(tǒng)在原有基礎(chǔ)上增設(shè)了軟保護功能。通過對各機構(gòu)的精確定位和現(xiàn)場實際情況，在控制程序上增設(shè)了一套基于傳感器定位數(shù)據(jù)與GPS定位數(shù)據(jù)相結(jié)合的軟保護功能。

在各個機構(gòu)的運行區(qū)間上結(jié)合現(xiàn)場實際的運行需求，設(shè)置了斗輪機行走、回轉(zhuǎn)、俯仰運行的區(qū)域。當(dāng)設(shè)備運行超出設(shè)定區(qū)域時，系統(tǒng)自動閉鎖。

2.3.4 料高及料堆檢測功能

料高及料堆的檢測功能分別是用于斗輪機的堆料時料堆高度檢測和取料時料堆的邊沿位置檢測。料高檢測采用的是雷達波料位計。堆料時，俯仰與料堆頂部要保持相對恒定的距離，料位計通過實時的高度檢測數(shù)據(jù)來控制俯仰的抬起和落下。料堆掃描采用的是激光掃描技術(shù)，主要通過掃描料堆的邊沿位置來調(diào)整取料時邊角料的攝取，以保證取料量的均衡穩(wěn)定。

2.3.5 防撞功能

防撞功能分為行人防撞及同軌兩機防撞。行人防撞功能是通過在行走機構(gòu)的前后位置各增設(shè)兩套防撞檢測裝置。斗輪機在行走時，檢測到軌道上有行人站立或是跨越，行走機構(gòu)隨即停止，直到行人離開方可恢復(fù)正常運行。同軌兩機防撞功能是在同軌的兩臺斗輪機上各配置一套雙天線的GPS定位系統(tǒng)，同時在中控樓頂配置一套衛(wèi)星差分定位基準(zhǔn)站，通過空間定位得出兩機之間的距離并寫入至控制系統(tǒng)，在檢測數(shù)據(jù)小于或等于設(shè)定值時分別停止兩機的運行，達到兩機防撞的目的。

2.3.6 實時流量監(jiān)測功能

通過煤流檢測裝置實時檢測煤流瞬時量，實時流量檢測精度（與系統(tǒng)主皮帶電子皮帶秤相比）控制在±10%以內(nèi)，檢測延時控制在200ms以內(nèi)。設(shè)置煤流瞬時量一級過載報警、二級過載連鎖跳機功能，煤流瞬時量達到斗輪機額定值時系統(tǒng)自動報警，超出額定值10%，系統(tǒng)連鎖跳機。

2.3.7 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)攝像機及其配套硬件組成的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。斗輪機各重要部位的視頻信號通過網(wǎng)絡(luò)匯聚至中控樓，可供運行人員對斗輪機的運行情況進行監(jiān)測。視頻信號保存在中控的硬盤錄像機上，可調(diào)取半年內(nèi)的所有視頻資料。

結(jié)語

斗輪機無人值守系統(tǒng)的投用使得散貨碼頭在往智能化發(fā)展的道路上邁出了堅實的一步，對于推進整個行業(yè)的智能化有著極其重大的意義。此外，較大幅度的提升了堆取料工作效率，免除了操作人員大量的重復(fù)操作，對于解放勞動力有著積極的意義。同時，斗輪機堆取作業(yè)中粉塵較大，工作人員長期處于此類環(huán)境中容易出現(xiàn)身體健康問題，該系統(tǒng)對于企業(yè)員工的健康保護也有著積極的意義。

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