馬建勇

（浙江浙能紹興濱海熱電有限責任公司，浙江 紹興 312073）

當前，國家經(jīng)濟發(fā)展步入了新常態(tài)，工業(yè)化、信息化之間實現(xiàn)了深度融合，大數(shù)據(jù)、云計算、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等，也在發(fā)電類企業(yè)中得到了廣泛應用，顯著提升了企業(yè)的智能化、數(shù)字化管理水平。傳統(tǒng)的斗輪堆取料機采用人工作業(yè)形式，即使是采用機械干預，部分情況下，也需要人為干預，智能化水平低、自動化程度不高、安全管理處于疏漏狀態(tài)，影響了其應用，基于此，我們提出了智能斗輪堆取料機控制技術，并嘗試將其應用在煤場管理系統(tǒng)中，取得了良好成效。

1 智能斗輪堆取料機控制目標分析

斗輪堆取料機是一種大型的散裝物料裝卸機械設備，主要分為2 類：臂架型和橋架型。通過斗輪機構、回轉機構、帶式輸送機、行走機構和俯仰機構等機構完成物料的裝卸工作[1]。智能斗輪堆取料機是以數(shù)字化技術為基礎獲取斗輪機運輸條件，結合上下游設備運行要求來判斷結束條件，在確保其安全運行的前提條件下，提升料場占用比，降低能耗，并有效減輕工作人員的工作強度，利用數(shù)理模型定位技術、激光雷達等技術，滿足一鍵啟停的運行要求[2]。在控制目標設置時，遵循實用、安全、先進、開放原則，保證節(jié)能降耗、智能運行，科學、均勻地配煤能夠保證鍋爐燃燒的穩(wěn)定性，利用先進化的技術和設備提高作業(yè)的精準度，滿足企業(yè)對各項數(shù)據(jù)的采集要求和數(shù)字化煤場運行要求，提升企業(yè)的核心競爭力，實現(xiàn)對散裝物料轉化的智能化控制。具體智能斗輪堆取料機系統(tǒng)功能示意圖如圖1 所示。

2 系統(tǒng)組成

在智能斗輪堆取料機中，系統(tǒng)由控制系統(tǒng)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、通信處理系統(tǒng)和三維成像系統(tǒng)組成，其硬件部分包括控制單元、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、走行機構、中控PLC 和單機設備PLC。取料功能模塊包括掃描裝置和斗輪裝置。通過掃描儀來采集三維數(shù)據(jù)，實現(xiàn)自動化堆料和取料，這類系統(tǒng)能夠節(jié)約硬件成本，確保數(shù)據(jù)采集的實時性，減少設備振動對采集精度造成的影響，保證自動化作業(yè)的運行安全性[3]。

圖1 智能斗輪堆取料機系統(tǒng)功能示意圖

軟件組成包括自動化系統(tǒng)軟件模塊、料堆輪廓數(shù)據(jù)信息反饋系統(tǒng)，三維點云數(shù)據(jù)處理模塊。在自動化系統(tǒng)軟件結構中，有服務器控制程序、通信接口程序、操作畫面系統(tǒng)、掃描儀管理模塊和中央控制系統(tǒng)等，整個軟件結構有序分工，共同組成自動化結構。除此之外，服務器控制程序也是一個重點內(nèi)容，通過服務器控制程序，能夠實現(xiàn)對系統(tǒng)的自動化過程管理，在下達任務后，服務器需要對任務進行檢查、校正，并生成命令操作，系統(tǒng)應用全程計劃控制模式，為后續(xù)的維護和擴展提供便利。在操作畫面系統(tǒng)中，包括掃描儀管理畫面、系統(tǒng)管理畫面、作業(yè)任務和管理畫面等作業(yè)，管理畫面有控制命令、自動取調(diào)、遠程人工干預、操作參數(shù)優(yōu)化等，利用畫面管理系統(tǒng)，能夠實現(xiàn)人機之間的實時交互利用。

3 智能斗輪堆取料機控制技術在煤場管理系統(tǒng)的應用

3.1 系統(tǒng)設計

具體的系統(tǒng)設計涉及燃煤入庫管理運行系統(tǒng)監(jiān)測等多個方面，具體有5 點。1）運行監(jiān)測。圍繞調(diào)度指令，基于定位裝置來采集相關信息，對斗輪機的運行工況進行全程監(jiān)測，及時糾正其運行中的偏差，為管理和后續(xù)的服務工作提供基礎。2）入庫管理：根據(jù)計劃提供堆放建議，通過各類操作提供批量操作指令，引導入廠設置在指定區(qū)域，從數(shù)字化標準實驗室、燃料管理信息系統(tǒng)等獲取相關數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)入庫精準管理。3）出庫管理：根據(jù)調(diào)度指令來執(zhí)行效果圖，對其中的取煤作業(yè)進行全程記錄，如果沒有按照調(diào)度作業(yè)，系統(tǒng)會發(fā)出預警，在燃煤初步操作完畢后，可根據(jù)斗輪機的數(shù)據(jù)來動態(tài)展示堆型效果圖。4）配煤方案的管理：基于不同情況給出配煤方案，計算出配煤比例和斗輪機預定速率，審核審核完畢后，方可執(zhí)行。5）調(diào)度優(yōu)化：根據(jù)負荷分布、煤場存煤等得出調(diào)度指導方案，優(yōu)化燃料調(diào)度。

3.2 網(wǎng)絡架構

從網(wǎng)絡架構來看，智能斗輪堆取料機系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構包括3 層，即下層、中層和上層，下層的內(nèi)容有防撞系統(tǒng)設備、定位系統(tǒng)、掃描儀、皮帶秤；中層有智能控制系統(tǒng)，負責各類數(shù)據(jù)的采集和處理；上層為廠燃料管理系統(tǒng)，負責對管理數(shù)據(jù)的綜合分析，上層與中層系統(tǒng)控制結合，為整個系統(tǒng)的運行提供數(shù)據(jù)支持，來制定運行方案。在三維掃描系統(tǒng)中，應用激光測距技術，在確保料場數(shù)據(jù)準確的前提條件下，應用倒錐形安全算法來對其碰撞可能性做出定量計算，確保作業(yè)環(huán)節(jié)不會對煤堆產(chǎn)生碰撞。在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中，確保各個環(huán)節(jié)都能夠監(jiān)控到位，為操作人員提供便利[4]。

3.3 自動化系統(tǒng)功能

在自動化系統(tǒng)功能中，可以利用通信接口模塊來控制計劃任務，其任務內(nèi)容包括3 個部分，自動定位任務、自動堆料任務以及自動取料任務，根據(jù)系統(tǒng)所示的狀態(tài)和調(diào)度命令，中央控制室內(nèi)操作人員可以做出合理的計劃和選擇，并將相關信息顯示在屏幕上，根據(jù)現(xiàn)場實際操作情況科學設置參數(shù)，以改變系統(tǒng)功能，系統(tǒng)可以自動查詢到經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，通過系統(tǒng)來完成相應的策略，以幫助PLC 識別作業(yè)任務命令。

3.4 自動化堆取料

在料場三維圖生成后，即可確定資料的起始位置、高度、寬度、外部形狀、終止位置以及其他重要的位置信息，在取料過程中，需要確定好具體的邊界，為回轉角度的確定提供依據(jù)[5]。在堆料過程中，機器的各個后續(xù)動作都是需要依賴于檢測儀器，當檢測達到預定高度后，才可以進行下一環(huán)節(jié)的動作，具體高度是采用料位器結合傳感器的方式來確定，可以有效提升測量的精度與測量可靠性。

3.5 取料控制

在取料工藝方面，應用分層取料的方式，為了滿足智能化運行要求，充分發(fā)揮出智能系統(tǒng)的作用和價值，需要構建自動取料運動規(guī)劃，利用等量取料的方式來進行處理，采用等量取料的方式，能夠提升作業(yè)能力和系統(tǒng)可靠性，減少運行過程中出現(xiàn)的振動沖擊，延長其壽命。在堆成規(guī)則料堆后，如果料堆滿足標準要求，就可以應用開環(huán)的方式來進行處理，如果料堆不均勻，那么在處理過程中，就會對帶式輸送機、斗輪和臂架的運行產(chǎn)生沖擊，在取藥環(huán)節(jié)，要充分保證物料的穩(wěn)定性，由于工藝的限制，斗輪在進行變化時會減少物料流，因此，需要合理優(yōu)化回轉角速度，控制好切屑深度。

4 結語

傳統(tǒng)的堆取料操作方式主要采用手動操作或者遠程控制的方式，這種操作方式勞動強度大，在操作時，也容易出現(xiàn)流量波動大的問題，在科學技術的發(fā)展下，激光三維掃描、精準定位、安全防范、圖像處理和自動控制等技術開始應用在這一領域中，讓煤場精確堆取料成為可能，考慮到燃煤消耗速度快、煤炭品種多、涉及面積大等問題，需要根據(jù)具體煤場的實際情況來合理優(yōu)化。