一種雙尾車堆取料機(jī)尾車升降與地面皮帶的聯(lián)動控制設(shè)計(jì)

馮程威 管輝 邢亮 褚衍剛 高玉軍 劉浩 董勝波

摘要：根據(jù)雙尾車堆取料機(jī)尾車升降轉(zhuǎn)換與地面皮帶液壓張緊人工配合操作的操作流程，通過遠(yuǎn)程通訊建立，數(shù)據(jù)鏈接，堆取料機(jī)PLC、觸摸屏與地面張緊PLC、觸摸屏程序的升級等實(shí)現(xiàn)堆取料機(jī)尾車與地面皮帶機(jī)的一鍵聯(lián)動控制。

關(guān)鍵詞：雙尾車，數(shù)據(jù)鏈接，PLC，聯(lián)動控制

0? 引言

董家口礦石碼頭有限公司堆取料機(jī)是雙尾車設(shè)計(jì)，利用尾車升降可實(shí)現(xiàn)地面皮帶機(jī)雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)地面皮帶的多功能工作模式，增加設(shè)備利用率。但尾車升降一直是工作模式轉(zhuǎn)化過程中的一項(xiàng)難點(diǎn)問題，由于尾車轉(zhuǎn)換需要堆取料機(jī)作業(yè)人員與地面皮帶作業(yè)人員協(xié)同完成，這樣就受到了多方面因素（人員、時(shí)間等）影響，阻礙尾車升降的順利進(jìn)行，增加了尾車轉(zhuǎn)換的時(shí)間，影響作業(yè)效率，同時(shí)單組皮帶機(jī)作業(yè)人員巡視多組皮帶機(jī)，轉(zhuǎn)化過程也會給皮帶機(jī)作業(yè)人員也增加

作業(yè)勞動強(qiáng)度。

1、系統(tǒng)介紹

雙尾車堆取料機(jī)的主要機(jī)構(gòu)包含俯仰機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、斗輪機(jī)構(gòu)、臂架皮帶、中繼尾車皮帶、地面尾車皮帶（見圖1）。

傳統(tǒng)尾車升降需要兩個(gè)或兩個(gè)以上人員分別在堆取料機(jī)及地面張緊的固定部位進(jìn)行配合操作，正常情況下尾車升降與張緊的松緊操作不能同時(shí)進(jìn)行且不能連續(xù)操作，操作過程復(fù)雜。為了解決堆取料機(jī)尾車升降帶來的多方面問題，需要研究實(shí)現(xiàn)尾車、地面一鍵自動聯(lián)動控制，由堆取料機(jī)作業(yè)人員收到轉(zhuǎn)換命令，一鍵啟動尾車的升、降模式，同時(shí)給地面皮帶張緊發(fā)送轉(zhuǎn)換指令，通過通訊的協(xié)同配合自動完成尾車升降操作。

地面張緊及堆取料機(jī)尾車自動作業(yè)的配置較低、張緊的液壓油缸及鋼絲繩絞車的配合作業(yè)模式，都給改造造成一定的困難。因此，完成外部設(shè)備硬件、控制模式的改造是尾車升降聯(lián)動控制首要解決的問題。

2、設(shè)備外部硬件改造

2.1地面張緊設(shè)備硬件改造

1）張緊油缸控制方式改造。皮帶機(jī)張緊原有的控制模式手動轉(zhuǎn)換模式，液壓站換向閥為手動換向閥，張緊的松、緊轉(zhuǎn)換需要人工進(jìn)行操作，無法進(jìn)行換向閥的自主換向操作。將對換向閥進(jìn)行改造，將手動換向閥更改為電磁換向閥，從傳輸距離及抗干擾能力方面考慮，我們優(yōu)先考慮選擇220V交流電磁閥，保證電磁閥動作的穩(wěn)定性。

將液壓站閥體上的手動換向閥更換成電磁換向閥，通過PLC內(nèi)部編程輸出電磁閥控制指令，并由中間繼電器作為電氣隔離控制電磁換向閥的換向動作，從而完成液壓張緊的松緊操作。

2）鋼絲繩絞車的控制及定位改造。①地面張緊鋼絲繩絞車控制是硬件接線的電氣控制方式，整體控制未經(jīng)過PLC，無法對鋼絲繩絞車進(jìn)行集中控制。②絞車鋼絲繩無檢測裝置，鋼絲繩運(yùn)行的長度無法測量。首先對絞車控制方式進(jìn)行改造，利用原有的PLC輸出控制指令實(shí)現(xiàn)絞車運(yùn)行控制，其次絞車安裝模擬量編碼器通過PLC模擬量傳輸模塊來檢測鋼絲繩的運(yùn)行范圍，同時(shí)增加一組接近開關(guān)檢測裝置，利用檢測鐵片來定位檢測位置，同時(shí)作為編碼器位置校準(zhǔn)限位及位置同步比較限位。

2.2堆取料機(jī)尾車設(shè)備改造：

1）堆取料機(jī)尾車推桿更換及推桿控制方式改造：原有堆取料機(jī)尾車插銷推桿是電動推桿，經(jīng)過改造改為電液推桿，增加推桿的推力及增強(qiáng)過載保護(hù)能力，將推桿的控制方式進(jìn)行改進(jìn)，由一路控制改為兩個(gè)推桿分路控制，增強(qiáng)推桿的可控性能。

2）尾車位置檢測方式改造：在尾車鉸軸處安裝4-20mA模擬量編碼器，通過模擬量數(shù)字量光纖轉(zhuǎn)換器由下電氣房通過光路直通上電氣房，再接到PLC模擬量模塊，完成尾車位置的監(jiān)測。

3、地面張緊與堆取料機(jī)通訊配置

3.1控制系統(tǒng)間的通訊配置：

如下圖，使用KEPserverEX軟件配置設(shè)備，通過網(wǎng)絡(luò)通訊方式，利用光纜作為傳輸媒介，建立堆取料機(jī)AB-PLC及地面液壓張緊皮帶機(jī)西門子PLC之間的通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的交換，完成設(shè)備之間的聯(lián)鎖控制（見圖2）。

3.2通過中央控制室過度的硬線交互信號配置：

利用港區(qū)中央控制室作為信號傳輸?shù)闹修D(zhuǎn)站，使用硬線交互信號的方式，將部分重要開關(guān)量信號利用硬線相互傳輸，保障通訊連接不暢或故障情況下完程基本信號的傳輸，保障作業(yè)模式的正常進(jìn)行。

4、尾車與張緊聯(lián)動控制的實(shí)現(xiàn)：

4.1系統(tǒng)架構(gòu)及流程

設(shè)備現(xiàn)場的控制架構(gòu)包括集中控制、聯(lián)鎖控制、外部監(jiān)測等，當(dāng)系統(tǒng)CPU收到尾車的升、降指令后系統(tǒng)內(nèi)部會根據(jù)外部檢測設(shè)備傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行自檢，判斷無誤后進(jìn)行自動升、降尾車作業(yè)，隨著作業(yè)的不斷推進(jìn)，外部檢測設(shè)備的檢測同步進(jìn)行對運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測

外部監(jiān)測過程是一個(gè)尾車升、降的全過程監(jiān)測，它包含了整個(gè)運(yùn)動周期（包括自檢、過程控制、轉(zhuǎn)換結(jié)束），確保轉(zhuǎn)換過程的安全可靠運(yùn)行。

4.2系統(tǒng)控制操作過程

尾車升、降與地面皮帶的張、緊動作是緊密協(xié)作的。升尾車則帶來張緊拉力增大，降尾車則帶來張緊的拉力減小。根據(jù)尾車升降拉力變化，將地面張緊力參數(shù)作為主要控制參數(shù)，張緊小車、鋼絲繩卷筒、尾車液壓缸位置為輔助控制參數(shù)。

設(shè)定張緊緊到位及張緊松到位參數(shù)，操作步驟設(shè)計(jì)如下：1、尾車上升：堆取料機(jī)的給出尾車上升指令，地面皮帶接收指令，開始松鋼絲繩卷筒，到達(dá)張緊松到位，張緊動作停，尾車上升開始，直至地面張緊到位信號到，開始進(jìn)行下一步張緊動作，鋼絲繩卷筒到設(shè)定停止位置開始利用油缸動作松張緊，尾車上升到位信號到位后，聯(lián)動結(jié)束，張緊自動調(diào)整到位，尾車上升結(jié)束。2、尾車下降：堆取料機(jī)的給出尾車下降指令，尾車開始下降，至地面皮帶張緊松到位，尾車動作停，鋼絲繩卷筒動作，至張緊到位信號到位，循環(huán)動作，至鋼絲繩卷筒到設(shè)定停止位置，利用油缸動作拉緊張緊，尾車下降到位信號到位后，聯(lián)動結(jié)束，張緊自動調(diào)整到位，尾車下降結(jié)束。

5、結(jié)語

隨著港口行業(yè)對自動化發(fā)展需求的不斷提升，各港口對單機(jī)自動化的要求也在不斷提高，對于不同作業(yè)模式的港口機(jī)械，自動化的模式會有不同的操作要求，散貨碼頭的堆取料機(jī)尾車與地面聯(lián)動控制作為堆取料機(jī)自動化作業(yè)的一個(gè)組成部分，在堆取料機(jī)的自動化作業(yè)中起重要的作用。完善各機(jī)構(gòu)的自動化作業(yè)模式，實(shí)現(xiàn)整機(jī)自動化性能的穩(wěn)步提升。