李曉強(qiáng)

（華陽集團(tuán)技術(shù)中心，山西陽泉045000）

煤炭裝載與運(yùn)輸在注重裝載速度的同時(shí)，必須更加關(guān)心在裝載過程中的自動(dòng)化、精確性以及安全性。自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于港口、選煤廠的物料、煤料裝車。針對(duì)選煤廠現(xiàn)有裝車系統(tǒng)存在裝車速度慢、裝車精度低、自動(dòng)化水平低下的問題，設(shè)計(jì)了基于PLC 控制技術(shù)的智能快速定量裝車系統(tǒng)。

1 自動(dòng)定量裝車系統(tǒng)工藝流程

選煤廠自動(dòng)定量裝車可分為車輛管理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程讀卡系統(tǒng)以及裝車系統(tǒng)三部分。選煤廠自動(dòng)定量裝車工藝流程，見圖1。

圖1 選煤廠自動(dòng)定量裝車工藝流程

1.1 系統(tǒng)組成

（1）車輛管理系統(tǒng)。主要完成對(duì)車輛信息的讀取和存儲(chǔ)，對(duì)于新入裝車站的車輛，對(duì)車牌號(hào)、載重量、車型、單位、聯(lián)系方式等信息進(jìn)行記錄，并存入本地裝車信息管理系統(tǒng)，形成該車輛的一條記錄信息[1]。對(duì)于歷史車輛，則經(jīng)車牌對(duì)比后，直接從裝車信息管理系統(tǒng)中提取該車輛信息，進(jìn)入裝車站裝車通道。該系統(tǒng)主要通過安裝的紅外攝像頭獲取車輛車牌信息。

（2）遠(yuǎn)程讀卡系統(tǒng)。主要通過安裝在裝車通道口的遠(yuǎn)程讀卡系統(tǒng)獲取裝車車輛信息，如車牌號(hào)、載重量、車型等，并將上述信息傳送給裝車系統(tǒng)。

（3）裝車系統(tǒng)。獲取遠(yuǎn)程讀卡系統(tǒng)發(fā)送過來的裝車車輛信息后，自動(dòng)控制給煤機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)、緩沖倉、定量倉、裝車溜槽運(yùn)行，按照裝車車輛信息進(jìn)行精確裝車。

1.2 主要設(shè)備設(shè)施

（1）控制柜。每一臺(tái)控制柜控制一臺(tái)帶式輸送機(jī)和兩臺(tái)給煤機(jī)。

（2）帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)向上運(yùn)煤料的傾角保持在18°～21°之間。

（3）緩沖倉。緩沖倉的容積約為330 m3，緩沖煤料重量上限為1 000 t。緩沖倉內(nèi)安裝有料位檢測(cè)裝置。緩沖倉的下部設(shè)置有四個(gè)卸料口，尺寸為1.2 m×1.5 m，安裝有四個(gè)顎式配料閘板，分別由兩個(gè)油缸推拉做開關(guān)動(dòng)作，動(dòng)作速度可調(diào)節(jié)。緩沖倉用于緩沖接收帶式輸送機(jī)輸送的煤料，作為向定量倉輸送煤料時(shí)的中轉(zhuǎn)，保證定量裝車系統(tǒng)串聯(lián)操作的可靠性和安全性。

（4）定量倉。定量倉的容積約為45 m3，稱重上限為100 t。定量倉上部有通氣孔與緩沖倉相連，目的是防止煤料瞬時(shí)沖入定量倉后，內(nèi)部氣體可以排出，以防噴煤。定量倉底部安裝有四個(gè)稱重傳感器，稱重傳感器保持垂直安裝，并由限位開關(guān)固定，防止傳感器傾斜或位置變化導(dǎo)致稱重精度降低。定量倉用于對(duì)煤料進(jìn)行精確稱重，并將稱重后的煤料輸送至裝車溜槽。定量倉是快速定量裝車系統(tǒng)的核心部件，直接關(guān)系到快速裝車系統(tǒng)的精度和速度。位于定量倉的四個(gè)稱重傳感器完成對(duì)煤料的稱重工作，為保證稱重煤料的精度，采用多次稱重取算術(shù)平均值的方法降低稱重誤差，提高煤料稱重精度。

（5）溜槽。溜槽可以垂直升降，當(dāng)待裝列車到達(dá)指定位置后，溜槽自動(dòng)降低到合適高度，煤料沿溜槽裝入列車車廂。在列車車廂安裝有光電開關(guān)，用于檢測(cè)列車車廂是否達(dá)到指定位置，安裝的超聲波物位計(jì)用于指示溜槽升降的高度。

2 智能定量快速裝車系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)組成

智能定量快速裝車系統(tǒng)由儲(chǔ)煤倉、給煤機(jī)、帶式輸送機(jī)、緩沖倉、定量倉、裝車溜槽六部分組成，見圖2。

圖2 定量倉稱重自動(dòng)快速裝車系統(tǒng)

2.2 系統(tǒng)流程

待裝列車到達(dá)裝車站后，裝車系統(tǒng)按照遠(yuǎn)程讀卡系統(tǒng)獲取的列車信息，確定需要開啟的給煤機(jī)臺(tái)數(shù)以及給煤量。啟動(dòng)皮帶運(yùn)輸機(jī)，將煤料經(jīng)皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸后存儲(chǔ)至緩沖倉。根據(jù)緩沖倉內(nèi)料位的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整給煤機(jī)的給煤量。待緩沖倉的煤料達(dá)到指定料位后，控制A、B、C、D 四個(gè)顎式配料閘板將煤料卸入定量倉[2-3]。定量倉下部的稱重單元實(shí)時(shí)稱量煤料重量，待達(dá)到目標(biāo)重量后，緩沖倉的配料閘板關(guān)閉。在定量倉內(nèi)部設(shè)置有四級(jí)料位監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過煤料達(dá)到的位置控制緩沖倉A、B、C、D 四個(gè)閘板的開啟和關(guān)閉。剛開始配料時(shí)，A、B、C、D 四個(gè)閘門都打開，當(dāng)煤料料位到達(dá)第一級(jí)料位監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，控制A、B、C、D 四個(gè)閘門處于半開狀態(tài)；當(dāng)煤料料位達(dá)到第二級(jí)料位監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，關(guān)閉A、C 閘門；當(dāng)煤料料位到達(dá)第三級(jí)料位監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，關(guān)閉B 閘門；當(dāng)煤料料位達(dá)到第四級(jí)料位監(jiān)測(cè)點(diǎn)后，關(guān)閉D 閘門，自動(dòng)配料完成，全過程約在14 s內(nèi)完成。待裝列車達(dá)到溜槽位置后，定量倉閘板開啟，同時(shí)垂直調(diào)整溜槽高度，將精確稱重的煤料由裝車溜槽運(yùn)輸至行進(jìn)的列車車廂，最后由溜槽進(jìn)行列車車廂的平煤操作[4]。上述為一次列車裝車過程。裝車溜槽裝車的同時(shí)，皮帶運(yùn)輸機(jī)循環(huán)將煤料運(yùn)輸至緩沖倉，進(jìn)行第二次循環(huán)裝車，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)快速定量自動(dòng)裝車。

2.3 系統(tǒng)方案

智能定量快速裝車系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)框圖見圖3。該系統(tǒng)的核心部分為PLC 主站、PLC 分站部分，PLC 分站獲取給煤機(jī)、儲(chǔ)煤倉以及帶式輸送機(jī)參數(shù)信息，PLC 主站與PLC 分站之間采用CAN 通信完成數(shù)據(jù)傳送。裝車系統(tǒng)中需要控制的部分有緩沖倉中的閘門A、B、C、D 的卸料閥四級(jí)控制，定量倉中的閘門A、B 的卸料閥兩級(jí)控制，還包括對(duì)裝車溜槽的上升、下降垂直控制，左、右平煤控制，對(duì)油泵電機(jī)、給煤機(jī)電機(jī)、帶式輸送機(jī)電機(jī)的啟動(dòng)、停止控制，對(duì)待裝列車的變頻牽引控制。最后還包括遠(yuǎn)程操作臺(tái)的按鈕控制和操作指示燈控制。

圖3 智能定量快速裝車系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

3 應(yīng)用分析

設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的智能定量快速裝車系統(tǒng)在某選煤廠進(jìn)行了為期6 個(gè)月的工業(yè)試驗(yàn)，共裝載C70型整列列車1228 列，運(yùn)輸煤料5.838 27 Mt，每小時(shí)裝車能力為6 000 t，單列列車裝車精度≦0.1%，整列列車裝車精度約為0.5%；裝載單列列車時(shí)間控制在39～45 s/節(jié)，裝載整列列車時(shí)間控制在51～59 min，既提高了裝車速度也提高了裝車精度。

4 結(jié)語

選煤廠用智能快速定量裝車系統(tǒng)能夠提高現(xiàn)有裝車系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。同時(shí)，也提高了自動(dòng)定量裝車精度以及裝車質(zhì)量。另外，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)裝車系統(tǒng)的智能化生產(chǎn)，減少裝車系統(tǒng)人員的數(shù)量，避免發(fā)生事故時(shí)的人員傷亡，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。