淺談堆取料機(jī)電氣控制系統(tǒng)新技術(shù)

（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽110027）

淺談堆取料機(jī)電氣控制系統(tǒng)新技術(shù)

尹 申 李紹楠

（北方重工集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽110027）

堆取料機(jī)是現(xiàn)代化大型工廠內(nèi)貯運(yùn)料場不可或缺的一種具備連續(xù)作業(yè)并且高效率的散料裝卸機(jī)械設(shè)備。本文主要介紹一下近幾年來新技術(shù)在堆取料機(jī)電氣系統(tǒng)中的發(fā)展及應(yīng)用。

現(xiàn)代化；觸摸屏HMI；通訊；總線PROFIBUS

1 概述

堆取料機(jī)是現(xiàn)代化大型工廠內(nèi)貯運(yùn)料場不可或缺的一種具備連續(xù)作業(yè)并且高效率的散料裝卸機(jī)械設(shè)備。該設(shè)備可以將散狀物料按一定的工藝要求堆在貯料倉，又能把貯料倉的物料按照規(guī)定的取料工藝運(yùn)到用料場所。該設(shè)備之所以被國內(nèi)外廣泛采用是因?yàn)楣ぷ餍史浅８?，能改善勞動條件，節(jié)約大量的勞動力。隨著現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)技術(shù)飛快的發(fā)展，這種大型工廠設(shè)備逐漸地顯示出了它的優(yōu)越性。

2 堆取料機(jī)電氣系統(tǒng)中核心技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 PLC控制系統(tǒng)

完全使用繼電器時(shí)代已經(jīng)結(jié)束了。使用繼電器控制相對復(fù)雜，中間繼電器太多，接線點(diǎn)多，故障率高，因此維護(hù)相對麻煩。替代繼電器使用PLC系統(tǒng)，可以將外部的檢測及操作點(diǎn)輸入PLC程序中進(jìn)行控制接觸器，達(dá)到控制電機(jī)。PLC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行之可靠，響應(yīng)速度之快，故障修改及維護(hù)方便等。

2.2 變頻器

利用變頻器優(yōu)點(diǎn)很多，驅(qū)動電動機(jī)起動電流較小，可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速和軟起動，速度控制非常方便，大大地提高了電動機(jī)性能，并節(jié)約用電。

（1）走行變頻器。最早期控制行走系統(tǒng)多半采用雙速電機(jī)，其運(yùn)行速度分別為工作速度（7m/min）與調(diào)車速度（30m/ min）兩檔，采用自耦變壓器來起到減小起動沖擊的作用。可是如果現(xiàn)場敷設(shè)的軌道根本沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，高速調(diào)車就根本實(shí)現(xiàn)不了，這就會影響到設(shè)備工作效率。但采用變頻器控制，這些問題就都不復(fù)存在了。可以根據(jù)現(xiàn)場情況適當(dāng)進(jìn)行調(diào)整車速，工藝方面可以最大限度的滿足要求。（2）回轉(zhuǎn)變頻器。早期懸臂回轉(zhuǎn)采用了直流調(diào)速控制以保證堆取料機(jī)取料量恒定。但缺點(diǎn)太多，隨著變頻調(diào)速技術(shù)的一點(diǎn)點(diǎn)成熟，懸臂回轉(zhuǎn)部分的控制系統(tǒng)部分多開始使用交流變頻調(diào)速，可以滿足工藝的要求，使用起來又簡單。

3 新技術(shù)的開發(fā)及其應(yīng)用

目前，隨著新信息新技術(shù)的飛快發(fā)展，堆取料機(jī)在電氣控制技術(shù)方面也隨之更現(xiàn)代化，開發(fā)出多種高科技、人性化的產(chǎn)品。下面重點(diǎn)介紹幾種與堆取料機(jī)控制系統(tǒng)相關(guān)的新技術(shù)產(chǎn)品。

3.1 觸摸屏HMI

觸摸屏是90年代開始出現(xiàn)的新型可編程終端，它是新一代的人機(jī)界面產(chǎn)品，它可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)或工控計(jì)算機(jī)于惡劣的環(huán)境中使用，具備著編程簡單、交互性好、與PLC連接編程簡便、使用方便安全可靠等特點(diǎn)。PLC與觸摸屏通過RS232串口及Internet口，都可以實(shí)現(xiàn)觸摸屏與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主要功能如下：

（1）能夠把堆取料機(jī)的行走系統(tǒng)、俯仰系統(tǒng)及回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的具體位置參數(shù)都實(shí)時(shí)地顯示在觸摸屏上。（2）可以做仿真按鈕對設(shè)備的各種工作信號進(jìn)行顯示及控制，圖形、報(bào)警信息等都可以在觸摸屏上顯示信息。（3）通過與PLC之間的數(shù)據(jù)交換，可以把具體數(shù)值通過觸摸屏送到PLC中，這樣做可以減少操作元件，對PLC也不需要那么多的模塊，節(jié)省了相當(dāng)一部分資源。

3.2 視頻監(jiān)控系統(tǒng)

堆取散料作業(yè)過程中，由于設(shè)備較大司機(jī)視角限制，有的時(shí)候觀察不到作業(yè)部位的真實(shí)情況，因此很容易會出現(xiàn)堆料作業(yè)時(shí)料堆過高而碰皮帶、取料作業(yè)時(shí)輪斗會抓地、下端皮帶觸料等情況。只要安裝了視頻監(jiān)控系統(tǒng)就能很好好地解決這一問題。通過在設(shè)備適當(dāng)位置安裝攝像頭，采集圖像信號并傳至駕駛室，使司機(jī)可以清楚地看到具體的料堆情況，從而可一更好地避免事故地發(fā)生，同時(shí)也會提高它的作業(yè)效率。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)包括攝像頭、視頻分割器、視頻分配器、監(jiān)視器等組成，其接線也較簡單。在堆取料機(jī)找出司機(jī)死角，對死角進(jìn)行監(jiān)控，這樣就可以清清楚楚地觀察到設(shè)備與料堆之間的具體位置，從而能夠準(zhǔn)確的堆料取料作業(yè)，提高了設(shè)備作業(yè)效率。

3.3 現(xiàn)場總線PROFIBUS

3.3.1 傳統(tǒng)堆取料機(jī)外部信息集成系統(tǒng)

堆取料機(jī)作為現(xiàn)場級別的設(shè)備，傳統(tǒng)的信息集成系統(tǒng)它主要是采用I/O接線方式進(jìn)行傳輸4～20mA模擬信號或者開關(guān)信號。

傳統(tǒng)的堆取料機(jī)信息采集系統(tǒng)主要缺點(diǎn)：

（1）信息獲取量不強(qiáng)。PLC系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備之間采用的是I/O連線連接的，傳輸4～20mA模擬量信號或者24VDC等開關(guān)量信號，運(yùn)用這些信號監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備?？墒荘LC對例如變頻器運(yùn)行電流、故障報(bào)警信號等數(shù)據(jù)獲取是有限的，因此信息獲取量不強(qiáng)，一般沒有辦法滿足系統(tǒng)對外部數(shù)據(jù)的要求。（2）可靠性較低，不能保證。大量I/O電纜在設(shè)備上敷設(shè)，不僅僅增加成本，也會使系統(tǒng)變得更加的不穩(wěn)定、更加不可靠。（3）可維護(hù)操作性不高。在線故障診斷、報(bào)警、記錄功能均不強(qiáng)都是設(shè)備信息采集不全所造成的。

3.3.2 現(xiàn)場總線技術(shù)在堆取料機(jī)上的應(yīng)用信息集成系統(tǒng)

將堆取料機(jī)上的電氣配電室暫且分為上部、下部及司機(jī)室。主站PLC在司機(jī)室內(nèi)，遠(yuǎn)程擴(kuò)展模塊ET200兩塊分別在上部及下部，另外上部下部配電室中的變頻器以及編碼器等相應(yīng)的電氣元件均可以通過現(xiàn)場總線PROFIBUS—DP進(jìn)行鏈接，信息量可以充分的采集，僅僅是通過一根電纜。

通過總線對現(xiàn)場監(jiān)控信息集成的優(yōu)點(diǎn)：

（1）增強(qiáng)了PLC對現(xiàn)場信息的采集能力，可以很好的滿足工程自動化作業(yè)的信息采集要求，它是數(shù)字化的通信網(wǎng)絡(luò)平臺，不僅僅可以代替4～20mA的模擬量信號，還能實(shí)現(xiàn)設(shè)備各個部位的狀態(tài)、故障以及參數(shù)信息的傳送。（2）系統(tǒng)不僅可靠性高、可操作維護(hù)性較好?，F(xiàn)場總線不僅代替了I/O連線，大大的減少了接線太多造成的誤操作導(dǎo)致假信號，系統(tǒng)可靠性高便于日后維護(hù)。

結(jié)語

新領(lǐng)域新技術(shù)的發(fā)展對堆取料機(jī)的發(fā)展也起到了關(guān)鍵性的作用，現(xiàn)代化堆取料機(jī)使用操作簡單靈活，運(yùn)行非?？煽?，新技術(shù)也將堆取料機(jī)逐漸的推向一個操作、維護(hù)等方面都非常人性化的方向，與此同時(shí)，也提高了設(shè)備的含金量，卻又降低了成本，提高了作業(yè)效率，無形中為企業(yè)創(chuàng)造了價(jià)值。

[1]（德）韋格曼，（德）基利恩.西門子PROFIBUS工業(yè)通信指南[M].北京：人民郵電出版社，2007，04.

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