斗輪堆取料機(jī)自動化控制系統(tǒng)的研制

范廣輝 國投中煤同煤京唐港口有限公司

斗輪堆取料機(jī)又稱斗輪機(jī)，是一種以小型斗輪挖掘機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的將堆、取功能合二為一的專用裝卸設(shè)備，主要用來堆存、挖取散料。在斗輪取料機(jī)的發(fā)展過程中，機(jī)上有人操作一直是最主要的控制方式。但近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和最終用戶對工作環(huán)境的要求不斷提高，無人值守的全自動控制方式成為斗輪取料機(jī)發(fā)展的必然趨勢。

斗輪取料機(jī)采用全自動控制方式可以不用再專門設(shè)置司機(jī)操作室，操作人員即使不在現(xiàn)場也可以實(shí)現(xiàn)對取料機(jī)的控制，減少了現(xiàn)場惡劣環(huán)境對工作人員的健康影響。操作人員只需要在控制室設(shè)定好參數(shù)，斗輪機(jī)就可以借助自身的識別系統(tǒng)和控制程序來完成堆取料的過程。要達(dá)到這樣的任務(wù)目標(biāo)，斗輪堆取料機(jī)不僅需要具備完善的控制系統(tǒng)，同時還要兼?zhèn)浼皶r有效處理意外狀況的能力。

當(dāng)前我國國內(nèi)尚缺乏對斗輪堆取料機(jī)的專門研究，自主研發(fā)的斗輪堆取料機(jī)也難以適應(yīng)現(xiàn)代化的自動化生產(chǎn)要求。在這樣的背景下，加強(qiáng)對斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)的研發(fā)就顯得很有必要。全自動化控制系統(tǒng)的先進(jìn)技術(shù)一方面可以在延長設(shè)備使用壽命上發(fā)揮作用，另一方面還可以令原先臟亂的工作環(huán)境得到很大程度上的改善，將勞動者從原先繁重的工作中解放出來，提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

一、國內(nèi)斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展概況

（一）當(dāng)前國內(nèi)外斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀

當(dāng)前國外斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展一直處于發(fā)展速度快、發(fā)展水平高的程度，不僅在技術(shù)的應(yīng)用上與時俱進(jìn)、不斷更新，在產(chǎn)品性能上更是將可靠性、舒適性和安全、環(huán)保等都一一考慮進(jìn)去。反觀國內(nèi)，國內(nèi)斗輪堆取料機(jī)在國際市場影響下，也正在從低價、低水平、低質(zhì)量、注重功能性定位向高水平、高質(zhì)量，同時又采取中價位、注重實(shí)用性的方向發(fā)展。

隨著斗輪堆取料機(jī)各生產(chǎn)廠家不斷地技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)投入，在我國國內(nèi)建設(shè)如火如荼進(jìn)行的同時斗輪堆取料機(jī)的生產(chǎn)也加快了步伐，制造規(guī)模持續(xù)壯大，產(chǎn)品本身也從小型化向大型化轉(zhuǎn)變，并逐步擺脫了國內(nèi)斗輪堆取料機(jī)缺乏個性特點(diǎn)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)雷同，無明顯優(yōu)勢的現(xiàn)狀[1]。特別是在電氣控制方面，伴隨斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)技術(shù)上的革新和應(yīng)用，國內(nèi)斗輪堆取料機(jī)正在逐步淘汰單一的手動控制模式，轉(zhuǎn)而將重點(diǎn)放在了無人值守的自動控制方向。

雖然自動控制這項(xiàng)技術(shù)在斗輪堆取料機(jī)研制上的應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊，但真正掌握該技術(shù)的廠家集中在國外，而國內(nèi)宣稱已經(jīng)掌握此項(xiàng)技術(shù)的廠家寥寥無幾，實(shí)際的應(yīng)用更是無從談及。從這一點(diǎn)不難看出，當(dāng)前國內(nèi)斗輪堆取料機(jī)的研發(fā)仍面臨著未知的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，只有率先掌握了該項(xiàng)技術(shù)，才能在國內(nèi)同行激烈競爭中拔得頭籌，成為行業(yè)領(lǐng)頭羊。

（二）斗輪堆取料機(jī)在我國的發(fā)展歷程

斗輪堆取料機(jī)的控制系統(tǒng)在我國的發(fā)展有三個階段，其運(yùn)行模式又包括手動控制、半自動控制和自動控制這三種。第一階段主要集中在20世紀(jì)六七十年代，當(dāng)值的斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)主要由分立的繼電器、接觸器以及多芯電纜組成，位置檢測控制開關(guān)采用的是功能簡單的機(jī)械式開關(guān)，這種開關(guān)存在檢測精度、防護(hù)等級雙低的缺點(diǎn)。這種手動控制模式下的斗輪堆取料機(jī)需要操作員在駕駛室內(nèi)完成操作，控制室與現(xiàn)場缺乏有效的聯(lián)系，自動化程度很低，很難適應(yīng)工廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)方式。

20世紀(jì)七八十年代，隨著可編程程序控制器在斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)上的應(yīng)用，斗輪堆取料機(jī)進(jìn)入到了半自動控制的第二階段。這種模式下的斗輪堆取料機(jī)的系統(tǒng)配置更為合理，而且工作平穩(wěn)，基本實(shí)現(xiàn)了半自動化作業(yè)，使生產(chǎn)效率得到了提升。

現(xiàn)今，為適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，斗輪堆取料機(jī)的自動控制系統(tǒng)研發(fā)得到了越來越多的關(guān)注。在自動控制模式下的斗輪堆取料機(jī)在作業(yè)過程中無須人工操作，能夠自動完成散料裝卸工作，操作人員秩序在控制室中通過監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)視和控制斗輪堆取料機(jī)工作即可。

二、自動控制模式下斗輪堆取料機(jī)的研制方向

（一）引入現(xiàn)場總線技術(shù)

現(xiàn)場總線技術(shù)是計(jì)算機(jī)、通信和網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)繁榮發(fā)展的成果，是工業(yè)控制數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的最典型代表，被認(rèn)為是工業(yè)自動化領(lǐng)域的熱點(diǎn)趨勢之一[2]?，F(xiàn)場總線最大的特點(diǎn)是支持雙向傳輸點(diǎn)、總線式的全數(shù)字通訊，可以連接智能現(xiàn)場設(shè)備與自動化系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)，不僅可靠性好，而且性能穩(wěn)定、效率高。激昂該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到斗輪堆取料機(jī)自動控制系統(tǒng)中，可以增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性，提高設(shè)備效率，將我國的斗輪堆取料機(jī)技術(shù)推到世界前沿。

（二）加強(qiáng)可編程序控制器，確保設(shè)備核心穩(wěn)定工作

可編程序控制器PLC是斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)的核心，其各機(jī)構(gòu)的控制部分都處于PLC的控制之下。PLC控制器通過采集控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，管控著斗輪堆取料機(jī)各機(jī)構(gòu)的動作，同時還兼?zhèn)浔O(jiān)視運(yùn)行參數(shù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的職責(zé)。由于斗輪堆取料機(jī)的核心是PLC控制器，其性能的好壞直接影響著斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)是否能夠正常運(yùn)行，因此加強(qiáng)和完善可編程序控制器很有必要。

三、結(jié)束語

技術(shù)創(chuàng)新是科技進(jìn)步、生產(chǎn)力發(fā)展的動力，對斗輪堆取料機(jī)自動控制系統(tǒng)的研發(fā)不僅有助于我國斗輪堆取料機(jī)的革新?lián)Q代，更是科技強(qiáng)國的體現(xiàn)。