斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用研究

王宏斌

摘要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，增加了對斗輪堆取料機(jī)的需求，它的自動化程度不斷提高，特別是在港口行業(yè)，應(yīng)用日趨大型化和高效化。為了提高生產(chǎn)效率，降低能耗，抑制粉塵，本文對斗輪堆取料機(jī)自動化PLC系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)一步提高自動化程度，為用戶創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)和社會效益。

關(guān)鍵詞：斗輪堆取料機(jī);控制系統(tǒng);優(yōu)化;應(yīng)用

引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，斗輪堆取料機(jī)被普遍應(yīng)用?，F(xiàn)在科技發(fā)展快，應(yīng)用新的控制技術(shù)，能提高斗輪堆取料機(jī)自動化水平，提高設(shè)備的使用效率，給企業(yè)創(chuàng)造更多的效益。

1斗輪堆取料機(jī)的概述

斗輪堆取料機(jī)具有最新的技術(shù)、更高的自動化水平，因此適用于港口、冶金、焦化、火力發(fā)電站等行業(yè)，是用于散裝物料連續(xù)傳送和運(yùn)輸作業(yè)的大型裝卸設(shè)備，它由行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、尾車機(jī)構(gòu)、斗輪機(jī)構(gòu)、懸臂皮帶機(jī)構(gòu)、俯仰機(jī)構(gòu)等控制系統(tǒng)構(gòu)成，根據(jù)斗輪堆取料機(jī)的行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)散裝物料的堆取。

在設(shè)備運(yùn)行過程中，將散裝物料連續(xù)堆取的有軌裝卸式機(jī)器，這種機(jī)器具有很強(qiáng)的規(guī)則性。另外，在堆取物料過程中有著較高的自動化水平和生產(chǎn)效率。其中的堆料作業(yè)具體操作是，將運(yùn)來的物料通過地面系統(tǒng)皮帶機(jī)器堆送到指定的堆場，在實(shí)施堆料作業(yè)的過程中，將料場輸送機(jī)送來的物料通過尾車卸到懸臂架輸送帶上，然后再輸送至斗輪頭部處，最后放在堆場的指定位置。取料具體操作是，首先將取料場需要傳送的物料挖取到地面系統(tǒng)的皮帶輸送機(jī)上，然后利用斗輪挖取物料，卸到懸臂皮帶上，再然后通過轉(zhuǎn)卸操作將物料卸到地面系統(tǒng)的皮帶輸送機(jī)上，最后將要轉(zhuǎn)運(yùn)的物料從地面的輸送機(jī)運(yùn)到下一個轉(zhuǎn)運(yùn)站[1]。

2對斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化

2.1行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用

斗輪堆取料機(jī)的行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的電機(jī)制動器比較容易出現(xiàn)故障，開啟斗輪堆取料機(jī)的行走電機(jī)制動，將檢測微動開關(guān)信號通過現(xiàn)場總線全部引入到電氣室PLC程序中，通過數(shù)據(jù)傳送到上位監(jiān)控程序中，通過監(jiān)視畫面一一與相應(yīng)的制動器對應(yīng)起來，如果某臺電機(jī)制動器出現(xiàn)異常，故障信號就可以正確及時顯示出來，并保存在上位機(jī)警報信息中，維修人員根據(jù)上位機(jī)警報信息準(zhǔn)確找到故障設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，這樣能夠降低故障檢索時間，提高修理效率。

對行走機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，將行走電機(jī)的26個制動打開信號，通過遠(yuǎn)程通信模塊進(jìn)入電氣室程序，安裝在上位機(jī)界面上，看的更直觀，故障處理更有效，給用戶帶來直觀的經(jīng)濟(jì)效益。

經(jīng)過一定時期的設(shè)備運(yùn)行，故障處理時間大幅縮短，斗輪堆取料機(jī)的司機(jī)在檢查行走制動狀態(tài)時更加方便[2]。

2.2回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用

斗輪堆取料機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)電機(jī)散熱器風(fēng)扇，隨著設(shè)備的運(yùn)行保持持續(xù)運(yùn)行狀態(tài)。改造之前的斗輪堆取料機(jī)日常使用效率較低，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在使用過程中，電機(jī)運(yùn)行時間比較短，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)電機(jī)的散熱器風(fēng)扇在大部分時間都是無功運(yùn)轉(zhuǎn)，浪費(fèi)大量電能;再加上散熱器風(fēng)扇都是進(jìn)口的，價格比較昂貴，長時間運(yùn)轉(zhuǎn)大大縮短電機(jī)使用壽命，給用戶帶來比較大的經(jīng)濟(jì)損失。

在駕駛室操作模式下，使斗輪堆取料機(jī)做回轉(zhuǎn)動作時，兩個回轉(zhuǎn)電機(jī)上的散熱風(fēng)扇才開始運(yùn)轉(zhuǎn)。停止回轉(zhuǎn)后，回轉(zhuǎn)電機(jī)的冷風(fēng)機(jī)將延長5分鐘后停止，為了達(dá)到充分散熱的目的。優(yōu)化了回轉(zhuǎn)電機(jī)的冷風(fēng)機(jī)程序后，冷風(fēng)機(jī)只在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)動作時工作，有效減少了回轉(zhuǎn)系統(tǒng)不需要的能量消耗，延長了回轉(zhuǎn)冷風(fēng)機(jī)的壽命[3]。

2.3俯仰機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)優(yōu)化

在優(yōu)化改造斗輪堆取料機(jī)俯仰驅(qū)動機(jī)構(gòu)的過程中，優(yōu)化程序時，追加3個新的信號輸出點(diǎn)。當(dāng)大機(jī)械臂俯仰到指定角度時，在程序中輸出相應(yīng)的信號，完成俯仰自動化控制，最后在程序中設(shè)定輸出點(diǎn)，并利用輸出模塊添加相應(yīng)的行，保證每檔對應(yīng)一組俯仰限制位。通過對斗輪堆取料機(jī)的俯仰驅(qū)動機(jī)構(gòu)的優(yōu)化來優(yōu)化程序，進(jìn)一步解決原本在俯仰作業(yè)中存在的問題，保障取料分層作業(yè)順利進(jìn)行，整體使用效果良好。

2.4斗輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用

斗輪堆取料機(jī)的斗輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)由液壓控制時，往往按照變頻驅(qū)動的控制模式運(yùn)行的，采用一鍵啟動方式。斗輪堆取料機(jī)在進(jìn)行取料作業(yè)時，斗輪驅(qū)動機(jī)構(gòu)中控系統(tǒng)會先發(fā)出啟動命令，然后從懸臂皮帶開始，取裝線上各條皮帶開始依次啟動，懸臂皮帶運(yùn)行后，斗輪液壓控制系統(tǒng)開始啟動，由于液壓控制驅(qū)動啟動之前，液壓控制系統(tǒng)要進(jìn)行管路沖洗，壓力建立等一系列預(yù)熱準(zhǔn)備，造成一定的等待時間，只有全部預(yù)準(zhǔn)備工作完成后，斗輪液壓控制驅(qū)動才開始轉(zhuǎn)動，這樣才可以開始取料作業(yè)。

在設(shè)備投入生產(chǎn)初期，整體系統(tǒng)設(shè)備多且不太穩(wěn)定。在取料的過程中，會經(jīng)常因斗輪堆取料機(jī)自身或整個流程系統(tǒng)皮帶機(jī)、裝船機(jī)等設(shè)備的故障，導(dǎo)致設(shè)備在作業(yè)中突然停止運(yùn)行。當(dāng)再次啟動流程時，由于斗輪驅(qū)動液壓站啟動時間較長，只有等液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動起來后，取料作業(yè)才能重新啟動。由于在斗輪液壓站啟動過程中，整個取料裝船作業(yè)流程上的設(shè)備都是空轉(zhuǎn)等待狀態(tài)。由于有些皮帶機(jī)沿線距離長，且都是采用高壓馬達(dá)驅(qū)動。每個流程需要十幾臺高壓馬達(dá)，耗電量巨大。

根據(jù)上述情況，對斗輪堆取料機(jī)的斗輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動的控制方式進(jìn)行優(yōu)化，在整個流程控制中加入預(yù)啟動命令，在皮帶啟動前，斗輪先做啟動準(zhǔn)備工作，當(dāng)準(zhǔn)備完成后，反饋給中控，中控接收到準(zhǔn)備好信號后，才能發(fā)出整個流程啟動命令。大大縮短了整個流程沿線皮帶空轉(zhuǎn)等待時間[4]。

2.5懸臂皮帶機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用

由于斗輪機(jī)在整個生產(chǎn)，安裝過程中存在一些不規(guī)范，有時會造成整個系統(tǒng)的通信存在一定的干擾，這時需要對斗輪堆取料機(jī)的懸臂皮帶啟動控制程序進(jìn)行優(yōu)化。例如加入濾波，可以避免高壓盤的運(yùn)行信號在瞬間閃動時，造成懸臂皮帶出現(xiàn)緊急停止的問題。高壓盤的運(yùn)行信號發(fā)生瞬間異常時，會過濾掉故障信號，當(dāng)故障持續(xù)一定的時間后，才真正報告故障停機(jī)，并正確在監(jiān)控畫面中提示報警，有利于設(shè)備故障的正確排除。

2.6灑水除塵機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)優(yōu)化及應(yīng)用

斗輪堆取料機(jī)的灑水機(jī)構(gòu)控制優(yōu)化之前，啟動吸水灑水裝置時，需要在駕駛室操作按鈕進(jìn)行吸水灑水操作。由于是人為操作，有時會忘記打開灑水清掃系統(tǒng)。同樣，水箱的水位低的時候，操作者也需要再次操作按鈕，操作比較麻煩。目前，我國對環(huán)境的要求越來越高，需要設(shè)計(jì)全自動灑水裝置來抑制灰塵。

優(yōu)化灑水控制，主要在斗輪堆取料機(jī)上搭載灑水吸塵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與安裝在該懸臂上的皮帶系統(tǒng)的瞬時數(shù)據(jù)連接，斗輪堆取料機(jī)灑水吸塵系統(tǒng)的PLC控制程序優(yōu)化了。灑水泵、吸水泵分別根據(jù)懸臂皮帶系統(tǒng)的瞬時數(shù)據(jù)、水箱的高低水位，通過PLC程序系統(tǒng)自動判斷運(yùn)轉(zhuǎn)條件。如果滿足灑水系統(tǒng)的運(yùn)行條件，PLC系統(tǒng)會輸出運(yùn)轉(zhuǎn)指令;如果不滿足運(yùn)行條件時，PLC系統(tǒng)輸出停止命令，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)灑水清潔系統(tǒng)的自動化控制[5]。

結(jié)束語

綜上所述，對斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，能夠提高生產(chǎn)效率，降低能耗，抑制灰塵，進(jìn)一步提高自動化程度。例如，在流程啟動中，加入流程啟動準(zhǔn)備命令，大大減少了系統(tǒng)中各設(shè)備的等待時間，減少了不必要的由于空轉(zhuǎn)等待造成的能源損失。

參考文獻(xiàn)：

[1]彭云卿.斗輪堆取料機(jī)斗輪驅(qū)動電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2018（34）：110-111.

[2]馬佰公.淺析斗輪堆取料機(jī)斗輪驅(qū)動電氣控制系統(tǒng)的優(yōu)化與改進(jìn)[J].中外企業(yè)家，2018（02）：136.

[3]張立建.斗輪堆取料機(jī)PLC控制系統(tǒng)干擾分析及優(yōu)化治理[J].電子元器件與信息技術(shù)，2017，1（02）：76-78.

[4]張立建.斗輪堆取料機(jī)PLC控制系統(tǒng)干擾分析及優(yōu)化治理[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)，2017，6（07）：116-117+131.

[5]郭凱，穆翔.斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)性能優(yōu)化[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（18）：156-157.