周憧

摘 要：斗輪機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)的港口實(shí)現(xiàn)智能控制的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。無(wú)人值守系統(tǒng)結(jié)合了工控、軟件、網(wǎng)絡(luò)、視頻等方面的技術(shù)，使斗輪機(jī)在無(wú)人就地操作的情況，中控室運(yùn)行人員可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，制定合理的作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)的全自動(dòng)運(yùn)行。該系統(tǒng)不但減少了運(yùn)行人員數(shù)量的投入，而且提高了斗輪機(jī)的作業(yè)效率。本文主要介紹了無(wú)人值守系統(tǒng)在舟山六橫煤炭中轉(zhuǎn)碼頭斗輪機(jī)上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：智能控制、無(wú)人操作、全自動(dòng)、效率

1、引言

斗輪機(jī)無(wú)人值守技術(shù)已日趨成熟，通過(guò)系統(tǒng)的改造，可以有效加強(qiáng)斗輪機(jī)運(yùn)行的各項(xiàng)性能，為港口的裝卸工作提供有力的保障。斗輪機(jī)全部實(shí)現(xiàn)堆取料自動(dòng)控制后，可以實(shí)現(xiàn)多臺(tái)斗輪機(jī)集中統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)作業(yè)，為將來(lái)智能化裝卸船協(xié)同控制打下良好的基礎(chǔ)。同時(shí)，全自動(dòng)控制可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)堆料、精準(zhǔn)取料。取料過(guò)程中可實(shí)現(xiàn)恒流量取料，并同步獲得堆場(chǎng)數(shù)據(jù)，為智能堆場(chǎng)建設(shè)提供最基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是智慧港口建設(shè)的重要一環(huán)。

2、斗輪機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)的介紹

隨著港口智能化的推進(jìn)，一套符合港口自身需求的堆場(chǎng)斗輪機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)必不可少。該系統(tǒng)不僅可以減少現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的工作人員，還可以提高斗輪機(jī)堆、取料的精度控制，使堆場(chǎng)料堆堆放位置、形狀更加合理美觀，取料時(shí)流量穩(wěn)定，免于出現(xiàn)料堆塌陷情況。同時(shí)，該系統(tǒng)也是港口智能堆場(chǎng)的重要組成部分。

2.1斗輪機(jī)的系統(tǒng)組成

擁有堆取料功能的斗輪機(jī)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上主要由以下幾大部分組成：行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和俯仰機(jī)構(gòu)?？刂品矫?，斗輪機(jī)具備一套自主獨(dú)立的控制硬件及其專屬的控制網(wǎng)絡(luò)，其運(yùn)行數(shù)據(jù)由自身控制器采集，通過(guò)專屬控制網(wǎng)絡(luò)至司機(jī)室觸摸屏，供操作司機(jī)用于對(duì)斗輪機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的整體把控。

2.2無(wú)人值守系統(tǒng)的組成

斗輪機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)是一套基于原控制系統(tǒng)開發(fā)的可實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)自動(dòng)堆料和取料的全自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)在斗輪機(jī)原系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了行走位置檢測(cè)、回轉(zhuǎn)角度檢測(cè)、俯仰角度檢測(cè)、防撞檢測(cè)、料高檢測(cè)、料垛位置檢測(cè)、料流檢測(cè)、料溫檢測(cè)等裝置。在中控室增設(shè)了斗輪機(jī)無(wú)人值守控制臺(tái)，操作員電腦上開發(fā)了遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面及輔助系統(tǒng)、歷史報(bào)警、曲線等相關(guān)功能。同時(shí)，在斗輪機(jī)上增裝了各重要部位的遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控設(shè)備，保證斗輪機(jī)上的設(shè)備運(yùn)行狀況可實(shí)時(shí)供中控運(yùn)行人員監(jiān)控。

2.3無(wú)人值守系統(tǒng)的功能

2.3.1 全自動(dòng)作業(yè)功能

無(wú)人值守系統(tǒng)主要是為了實(shí)現(xiàn)斗輪機(jī)在就地?zé)o人操作下精確執(zhí)行堆料或取料的功能。中控室操作臺(tái)增裝一套斗輪機(jī)遠(yuǎn)程控制操作臺(tái)，該系統(tǒng)可對(duì)多臺(tái)斗輪機(jī)的遠(yuǎn)程操作界面進(jìn)行整合，內(nèi)含遠(yuǎn)程監(jiān)控畫面、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線、歷史數(shù)據(jù)曲線等，運(yùn)行人員可同時(shí)最多對(duì)三臺(tái)斗輪機(jī)進(jìn)行控制，滿足各種作業(yè)模式下的監(jiān)控要求。

控制方式上除原有的手動(dòng)、半自動(dòng)作業(yè)方式，新增全自動(dòng)作業(yè)方式。全自動(dòng)堆、取料時(shí)，操作人員只需在中控室通過(guò)上位機(jī)進(jìn)行堆、取料初始設(shè)定，就能控制斗輪機(jī)自動(dòng)完成大車行走、懸臂回轉(zhuǎn)、俯仰變幅、斗輪運(yùn)轉(zhuǎn)等工作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)堆取料。在符合斗輪機(jī)設(shè)計(jì)的額定流量值情況下，作業(yè)時(shí)的設(shè)定值與實(shí)際值偏差不超過(guò)±10%。

2.3.2 精確定位功能

斗輪機(jī)各機(jī)構(gòu)的定位是通過(guò)在各機(jī)構(gòu)增裝高精度編碼器、智能非接觸式傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)。其中，行走機(jī)構(gòu)的行走輪處增裝高精度編碼器，編碼器通過(guò)檢測(cè)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)計(jì)算出單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至斗輪機(jī)控制器來(lái)作為自動(dòng)作業(yè)時(shí)的定位依據(jù)。

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的角度檢測(cè)是采用的智能非接觸式感應(yīng)裝置，霍爾傳感器在這一機(jī)構(gòu)上得到了很好的應(yīng)用?；剞D(zhuǎn)電機(jī)在正、反轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾傳感器將檢測(cè)到的電機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)的非電量信號(hào)轉(zhuǎn)換成電量信號(hào)，由相應(yīng)的后臺(tái)軟件進(jìn)行讀取，并寫入至斗輪機(jī)控制器進(jìn)行定位運(yùn)算。

俯仰機(jī)構(gòu)的角度檢測(cè)原理與行走機(jī)構(gòu)相同，都采用的是高精度編碼器。通過(guò)檢測(cè)俯仰機(jī)構(gòu)某結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)來(lái)得到相應(yīng)的角度。

2.3.3 軟保護(hù)功能

斗輪機(jī)原系統(tǒng)的各機(jī)構(gòu)均裝有停止限位及極限限位裝置。無(wú)人值守系統(tǒng)在原有基礎(chǔ)上增設(shè)了軟保護(hù)功能。通過(guò)對(duì)各機(jī)構(gòu)的精確定位和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在控制程序上增設(shè)了一套基于傳感器定位數(shù)據(jù)與GPS定位數(shù)據(jù)相結(jié)合的軟保護(hù)功能。

在各個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行區(qū)間上結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的運(yùn)行需求，設(shè)置了斗輪機(jī)行走、回轉(zhuǎn)、俯仰運(yùn)行的區(qū)域。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行超出設(shè)定區(qū)域時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)閉鎖。

2.3.4 料高及料堆檢測(cè)功能

料高及料堆的檢測(cè)功能分別是用于斗輪機(jī)的堆料時(shí)料堆高度檢測(cè)和取料時(shí)料堆的邊沿位置檢測(cè)。料高檢測(cè)采用的是雷達(dá)波料位計(jì)。堆料時(shí)，俯仰與料堆頂部要保持相對(duì)恒定的距離，料位計(jì)通過(guò)實(shí)時(shí)的高度檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)控制俯仰的抬起和落下。料堆掃描采用的是激光掃描技術(shù)，主要通過(guò)掃描料堆的邊沿位置來(lái)調(diào)整取料時(shí)邊角料的攝取，以保證取料量的均衡穩(wěn)定。

2.3.5 防撞功能

防撞功能分為行人防撞及同軌兩機(jī)防撞。行人防撞功能是通過(guò)在行走機(jī)構(gòu)的前后位置各增設(shè)兩套防撞檢測(cè)裝置。斗輪機(jī)在行走時(shí)，檢測(cè)到軌道上有行人站立或是跨越，行走機(jī)構(gòu)隨即停止，直到行人離開方可恢復(fù)正常運(yùn)行。同軌兩機(jī)防撞功能是在同軌的兩臺(tái)斗輪機(jī)上各配置一套雙天線的GPS定位系統(tǒng)，同時(shí)在中控樓頂配置一套衛(wèi)星差分定位基準(zhǔn)站，通過(guò)空間定位得出兩機(jī)之間的距離并寫入至控制系統(tǒng)，在檢測(cè)數(shù)據(jù)小于或等于設(shè)定值時(shí)分別停止兩機(jī)的運(yùn)行，達(dá)到兩機(jī)防撞的目的。

2.3.6 實(shí)時(shí)流量監(jiān)測(cè)功能

通過(guò)煤流檢測(cè)裝置實(shí)時(shí)檢測(cè)煤流瞬時(shí)量，實(shí)時(shí)流量檢測(cè)精度（與系統(tǒng)主皮帶電子皮帶秤相比）控制在±10%以內(nèi)，檢測(cè)延時(shí)控制在200ms以內(nèi)。設(shè)置煤流瞬時(shí)量一級(jí)過(guò)載報(bào)警、二級(jí)過(guò)載連鎖跳機(jī)功能，煤流瞬時(shí)量達(dá)到斗輪機(jī)額定值時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，超出額定值10%，系統(tǒng)連鎖跳機(jī)。

2.3.7 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及其配套硬件組成的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。斗輪機(jī)各重要部位的視頻信號(hào)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)匯聚至中控樓，可供運(yùn)行人員對(duì)斗輪機(jī)的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。視頻信號(hào)保存在中控的硬盤錄像機(jī)上，可調(diào)取半年內(nèi)的所有視頻資料。

結(jié)語(yǔ)

斗輪機(jī)無(wú)人值守系統(tǒng)的投用使得散貨碼頭在往智能化發(fā)展的道路上邁出了堅(jiān)實(shí)的一步，對(duì)于推進(jìn)整個(gè)行業(yè)的智能化有著極其重大的意義。此外，較大幅度的提升了堆取料工作效率，免除了操作人員大量的重復(fù)操作，對(duì)于解放勞動(dòng)力有著積極的意義。同時(shí)，斗輪機(jī)堆取作業(yè)中粉塵較大，工作人員長(zhǎng)期處于此類環(huán)境中容易出現(xiàn)身體健康問(wèn)題，該系統(tǒng)對(duì)于企業(yè)員工的健康保護(hù)也有著積極的意義。

參考文獻(xiàn)：

【1】.陳永輝，吳永朋，沈炳華.斗輪機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在燃煤發(fā)電廠的應(yīng)用[J].浙江電力，2016，35（8）：53-55。

【2】.閆軍，周志霞.基于PLC的斗輪堆取料機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].礦山機(jī)械，2009（1）：42-44。