趙 友

（山東黃金礦業(yè)（萊州）有限公司焦家金礦，山東 萊州 261400）

1 研究背景

焦家金礦選礦車間破碎作業(yè)采用三段-閉路的方式，原礦經(jīng)過鄂破、洗礦、中碎、細(xì)碎、礦石粒度檢查等過程后，然后由7#皮帶上的布料小車在粉礦倉間進(jìn)行布料。

選礦車間共有17個料倉，用于盛放破碎-篩分處理完的入磨物料。其中1至10號料倉給1#4561球磨機(jī)供料。11至15號料倉給2#4561球磨機(jī)供料。9號、10號料倉給3#2736和4#3236球磨機(jī)供料，16號、17號料倉給5#3645球磨機(jī)供料。

7#皮帶布料小車系統(tǒng)的主要功能是實(shí)現(xiàn)礦倉料位檢測，并根據(jù)各礦倉實(shí)際料位實(shí)現(xiàn)均勻布料。布料小車根據(jù)球磨機(jī)實(shí)際運(yùn)行狀況和處理能力，科學(xué)地進(jìn)行布料，確保磨機(jī)供料均勻合適，這樣才能充分提高球磨機(jī)的生產(chǎn)能力。

選礦車間7#皮帶布料小車原采用激光測距定位，在實(shí)際運(yùn)用中處在諸多問題，不適合現(xiàn)場應(yīng)用。并根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，進(jìn)行布料小車自動布料控制系統(tǒng)設(shè)計，使其具備優(yōu)先布料、均勻布料、故障診斷報警、電機(jī)過流報警等功能。

2 基于激光測距定位的布料小車應(yīng)用中的問題

選礦車間7#帶布料小車原采用激光測距定位，激光傳感器發(fā)射不同頻率的可見激光束，接收從布料小車金屬板返回的散射激光，通過預(yù)先設(shè)置的算法計算出布料小車所處的位置，并將其送給PLC。此控制方式在日常運(yùn)行中存在以下問題：

7#皮帶所處環(huán)境潮濕其粉塵嚴(yán)重，影響激光信號發(fā)送；布料小車的金屬板表面容易積塵，不能將所接受的激光束發(fā)射回去。因此，導(dǎo)致布料小車定位系統(tǒng)失靈，無法確定小車位置。

皮帶在運(yùn)行時存在較大震動，經(jīng)過一段時間的運(yùn)行后，激光傳感器和接受信號的金屬板位置會發(fā)生偏移，無法測量布料小車的位置。

現(xiàn)在運(yùn)行的控制系統(tǒng)在設(shè)計時存在缺陷，布料小車不能根據(jù)各料倉實(shí)際料位進(jìn)行自動布料。根據(jù)料位多少合理布礦，并正常情況下，優(yōu)先排礦至正在使用的粉礦倉，同時服從中控室控制人員指揮；碎礦有大塊或雜物進(jìn)入粉礦倉應(yīng)及時報告班長，由班長通知磨浮工段。

在人為操作中，無法對球磨機(jī)處理量進(jìn)行精準(zhǔn)判斷，因此在布料過程中存在分配不均、規(guī)劃不合理的狀況，對球磨機(jī)的生產(chǎn)能力產(chǎn)生了一定的影響。通過對7#皮帶布料小車定位及自動給礦系統(tǒng)的設(shè)計可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測、自動控制、無人值守，消除這一危險源及其對操作人員造成的傷害。

3 基于無載波技術(shù)UWB的布料小車定位與自動給礦系統(tǒng)

3.1 基于UWB的布料小車定位系統(tǒng)介紹

基于無載波UWB的小車定位檢測系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)布料小車的精準(zhǔn)定位，且抗干擾性強(qiáng)，在此基礎(chǔ)上技術(shù)人員可進(jìn)行布料小車自動布料控制設(shè)計。

非接觸式自動布料系統(tǒng)采用超寬帶無載波通信技術(shù)為載體，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)在視距范圍（無金屬遮擋）下的高精度（偏差≤2.1cm，標(biāo)準(zhǔn)偏差最大值2.3cm）定位。

該系統(tǒng)的主要技術(shù)參數(shù)及指標(biāo)如下：

系統(tǒng)測量精度：≤25mm；系統(tǒng)實(shí)時性：10Hz。

其收發(fā)信設(shè)計的基本機(jī)構(gòu)如下：

圖1 UWB小車定位系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)場安裝時，主要要安裝了以下裝置：安裝在皮帶首輪處的靜基站，安裝在皮帶布料小車上的動基站，就近安裝的布料小車定位系統(tǒng)分析儀。將距離信息上傳到布料小車定位系統(tǒng)平臺進(jìn)行濾波、計算，然后將所得到的小車位置通過光纖上傳到磨浮PLC控制系統(tǒng)。

3.2 小車自動給礦設(shè)計

基于無載波技術(shù)UWB的布料小車精準(zhǔn)定位實(shí)現(xiàn)了以后，電氣技術(shù)人員在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了軟件編程，實(shí)現(xiàn)了粉礦倉布料小車自動給礦。其設(shè)計的主要思路是：

（1）優(yōu)先布料：布料控制系統(tǒng)開放各給料機(jī)的優(yōu)先順序選擇，可在上位機(jī)界面方便進(jìn)行自定義優(yōu)先布料位置及禁止布料位置。

（2）均勻布料：在保證優(yōu)先布料位置料位到達(dá)設(shè)定料位后，再均勻調(diào)整其余各料倉料位，以充分利用料倉的儲料能力。

（3）布料時間優(yōu)化：根據(jù)相對應(yīng)給料機(jī)是否開啟以及當(dāng)前球磨給礦量進(jìn)行布料時間調(diào)整。

（4）布料料位：為保證在小車布料行駛過程中導(dǎo)致已滿倉位置冒料，可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整各放料口最高放料料位，并開放相關(guān)參數(shù)，操作人員可進(jìn)行設(shè)置。

（5）系統(tǒng)將對雷達(dá)料位計通訊中斷、恒保持等故障進(jìn)行實(shí)時診斷，一旦出現(xiàn)，暫停該位置布料并做出報警提示。

（6）布料小車位置信號診斷，根據(jù)位置連續(xù)性原則，若出現(xiàn)位置信號大幅度跳躍，進(jìn)行報警提示。

（7）從布料小車電氣控制箱采集電機(jī)故障信號，若電機(jī)過流故障，做出報警提示。

4 總結(jié)

基于UWB的無載波技術(shù)的應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)皮帶布料小車的精準(zhǔn)定位。在此基礎(chǔ)上，技術(shù)人員對布料小車控制方式進(jìn)行編程，使其與球磨機(jī)給料相結(jié)合，使其具有優(yōu)先布料、均勻布料、故障報警等功能，解決了選礦自動化控制中的一大難題。在實(shí)際應(yīng)用中，將大幅降低操作工勞動強(qiáng)度，提高選礦工作效率，實(shí)現(xiàn)降本增效。