煤炭港口自动化装卸系统大型机械控制系统策略分析

煤炭港口自动化装卸系统大型机械控制系统策略分析

田 昆

神华天津煤炭码头有限责任公司 天津市 300452

摘要：文章主要是分析了煤炭港口状态系统中的plc自动控制技术，同时讲解了在无人值守的情况下使用到plc自动控制大型机械的策略，同时在其中选取到了最为适合的控制方案，最后探讨了煤炭自动化装卸系统大型机械的控制流程，望能为有关人员提供到一定的参考和帮助。

关键字：plc自动控制技术；自动化装卸系统；机械控制

1、前言

当前我国经济水平的快速发展，同时也推动了煤炭港口的自动化装卸水平。现代化的生产方式代替了以往传统的人力生产方式，这就有效的改善了煤炭综合装卸流程的生产结构，顺应当前社会供给的需求。为此文章主要是对煤炭港口自动化装卸系统展开了研究和探讨，望能改进装卸自动化系统的有效使用。

2、装卸系统控制核心

煤炭港口 在堆料机取料过程中应用PLC自 动化技术可以提升大型机械的自动化程度， 提高作业效率，而且操作方便， 可以用于远距离的控制和监视。PLC自 动控制系 统主要有以下优点：（1） 可操作性强， 安全性高， 故障发生概率小， 便于提升设备的运行安全性、 可靠性及稳定性； （2） 该系统具有很高的抗干扰性， 有效保障了设备运行的可靠性、 稳定性， 且设备的安装、 调试、 维护等均很便捷，很大程度上降低了设备的运行维护费；（3） 有效提升了自动化装卸系统的自动控制能力， 以及系统整体的经济性； （4） PLC控制系统的引入， 大大提升了自动装卸系统的联网性能，可有效保障多个设备同时进行协同工作， 同时保证了单个设备可以在整个网络环境下安然有序的开展作业，具有很强的可操作性， 满足当下对自动化控制的需求。

3、煤炭港口自动化装卸系统应用前景

基于互联网的监测技术已经得到了长足的发展， 通过纯熟的应用互联网技术并将其与工业控制技术完美结合， 为煤炭港口自动化装卸系统监测奠定了坚实的基础。 现在基于互联网的监测系统己投人到实际的应用领域， 并取得很好的经济效益， 其应用前景是十分广阔的。 在广泛的工业领域中， 可实现数据网络和控制网络的集成，网络监测系统将与企业网融合在一起， 实现企业的生产、 管理、 销售和科研真正在一个大系统中， 使企业的内部资源达到优化配置和外部条件达到最佳利用， 在竞争中处于有利位置。

4、煤炭港口自动化装卸系统监测要点

4.1、数据存储与管理

数据的存储与管理作为煤炭港口自动化装卸系统监测的重要组成部分， 是通过数据库技术对其中的各种数据、 警告信息、 历史数据、管理员信息等进行整合与管理， 全面的反应设备的历史状态与运行现状， 便于管理员进行宏观调控管理与决策。 一般来说， 数据库系统的功能较为单一， 主要包括的数据的添加、 修改与删除， 以及提供配套的检索方式。

4.2、数据的采集方式

传统输煤控制系统采用的是 FIX 组态软件， 该软件虽然能够较为稳定的运行， 但是内置过程数据库对于用户而言属于不可见状态，如果想通过外部程序进行访问是无法成功的， 因此如果需要取得控制系统的实时数据， 必须建立一个同关系型数据访问接口。 输煤监控系统是基于 windowsNT 系列操作系统， 利用 Windows 平台提供的多重标准支持数据转换。 另外， 整个计量系统由第三方提供，计量监控管理计算机实现实时动态显示每台核子秤及相关设备的运行状态、 计算瞬时流量及累计量等参数、 核子秤的校正、 参数设定、数据查询、 数据打印等功能。

4.3、实时数据的采集实现

实时数据的主要作用是供给历史记录的生成以及实时监控程序使用所需， 其根本来源是通过 FIX 数据库语句转化而成， 数据库中数据传送至 Real1 -6中后刷新数据流， 选择数据的触发机制， 通过开关即可将数据传送而出。 另外， 数据生成的模拟量可以选择时间进行触发， 一般而言设置间隔5s 左右送出模拟量即可。

4.4、历史数据的采集实现

历史数据的主要作用是用于流程状态的再现、管理层的数据分以、成本动态跟踪系统的生成、 实时调度系统的生产以及设备的故障诊断等。开关量的记录表属于流水账， 一般可以通过时间进行检索， 进而了解自动化装卸系统的运行状况， 尽管开关量的变化比较小，但是一旦发生变化便会触发系统生成记录， 一条记录发生变化， 则历史数据库中就会存储8条或是37条历史记录。

4.5、其他应用数据的采集实现

这部分数据主要用于设备运行情况统计， 设备故障情况统计，设备状态情况估计等应用。 其他应用数据囊括的类型较多， 诸如设备报警、 设备故障、 流程运行、 输煤情况等多个记录表。 通过数据库技术的广泛应用， 充分实现了煤炭港口自动化装卸系统数据采集、压缩与存储， 完美涵盖了该系统的监测要点， 有效的为其实施生产管理系统提供全面的过程数据， 进而避免了出现信息孤岛的情况，实现了信息的共享并通过共享的信息建立一个安全的数据库平台，为煤炭港口自动化装卸系统的可靠运行奠定了坚实的基础。

5、煤炭现代经济性港口在运输中的自动化监控前景

针对互联网的检测系统技术来进行合理化的长效控制， 就应满足对基本熟练程度上的合理化控制， 通过正常的互联网信息调控来进行中集合性信息调整，对于整体的使用问题， 其管理的主要集中地区就分属在了以下的整体结构上。 需要保证对基本管理数据的衡量操作， 从基本设施的长足发展结构进行分析， 在即满足基本生产纯熟结构上的应用效率上， 即可奠定相应的数据存储基础。 对于这一情况就表达在了如下的信息存储方式上。

5.1、数据的存储管理

对于数据存储的管理他系统控制， 集中在了对基本存储管理信息上的综合控制问题， 对于整体的技术存储数据库问题， 对于控制的结构决策， 在基本的设施程序管理问题上， 通过对计量系统以及存储关系上的处理联系， 并改善对基本系统操作流畅的综合数据控制， 并通过对基本数据库的言行标准控制， 从而实现对基本系统装填的合理分析， 实现对实际数据的流程操作， 即可满足对正常信息平台的参数控制， 这对于孩子柳的矫正参数， 其作用的实际操作从基本的核心结构， 对于整体的调整系统， 以及矫正的参数校对， 就可结合实际使用参数进行有效的数据管理。

5.2、数据采集效益规划

在执行传统的运输系统控制组件问题上， 为满足对整体软件在机体的系统测量调整问题上， 即需要通过电子信息结构来进行综合性的有效策略调整， 以此来完善对整体结构运行的有效性， 而这种有效的处理促进， 对于基本的参数设定问题， 我们从基本的设施应用问题， 其基本的数据保持结构， 其结构的有效问题， 即可实现对控制体系的系统需求， 对于利用的平台结构问题， 即可实现对正常的需求问题， 对于在支持的数据转换形式， 就可以实现在系统供应结构上的合理化创建， 即可通过对设备运行操作作业问题上的合理调控。

5.3、实时对数据的采集

在进行具体的数据操作中， 为满足对基本供应历史记录形似上的有效创建， 在形态结构的操作问题上， 就可通过对数据触发机制的有效控制问题， 进行最终的数据语言转化， 对于基本的操作工程实践控制问题， 应结合数据库的有效操作来进行数据流信息上的整合处理， 即可在满足基本的记录标准前提先， 完成对记录发生档案上的有效性处理。 对于数据的生产模拟量问题， 其结构的选择时间以及接触的时间限制等， 需要实现对整体模拟量上的控制。

5.4、历史数据的采集实现作用

对于历史的数据应用信息， 通过对流量信息的有效控制来实现对管理层次上的数据成本分析， 并以此作为 动态系统的生产性建设， 对于历史数据的采集信息实现应用问题， 我们从基本的采集效果上来进行合理调控， 并依此来改善对整体采集显示的综合调整。 并从这样的数据分析中， 最终来完成整理结构的判断， 并实现对数据的有效控制。 从基本的数据流动检测上， 完成对整体记录仪器信息上的综合控制， 从记录的发生变化结构进行数据有效性的监护管理控制。

5.5、其他类数据的采集收集应用

对于大部分的数据设备运行统计工作， 其使用的要求， 就主要针对于信息的采集管理问题上， 这一情况在设备的故障情况统计中， 更需要对共享信息进行合理的筹建管理， 从而实现对煤炭港口自动化装卸系统的全面运行的全面监管控制。

6、大型机械设施的把控方案

6.1、取料方案的设计

自 动装卸系 统将参数借助上位机传递到PLC， 由上位机控制取料量， 后PLC根据参数要求下发取料指令， 取料量可通过对取料体积或吨位数量进行把控。 因吸料操作是通过风机完成的， 故可通过把控取料时间来控制取料量， 实际操作中可借助定时器来合理把控取料时间， 再结合风机启动的时间来把控取料量，待取料量满足设计需求时， 需马上终止风机操作， 结束取料过程。 取料方式有两种， 可通过大机或摆臂的移动来实现， 相对应的形式是直线取料和弧线取料。其中， H-大机悬臂高度； Lg-悬臂固定部分的长度； L-悬臂可俯仰部分的长度； Ls-吸料管的长度； z-料斗和取料斗之间的高度差； Sz-料斗距离面的距离； W-XY平面上大机悬臂的投影距离。 通常， 俯仰角θ改变时， 因W=Lg+Lsinθ， 故而W也会改变， 本文研究时θ角基本不变， 实际上可忽略不计， 即判定θ稍微改变时， 悬臂投影长度报错不变， 当需要开挖下一层时， 只需改变θ角就可以了。取料机姿态的相关参数： θ-俯仰角、 α-旋回角(以逆时针方向为正)， 大机沿着Y轴方向的移动位置My。 由3个电动机分别对参数My、 俯仰角θ、旋回角α进行控制， 因在3个转轴均装设了编码器， 故而编码器会随着My、θ、 α的变化而反馈一定量脉冲， 此时，PLC系统中的计数器会计数此脉冲，并在中间存储器储存相应的计数结果， 上位机通过读取中间存储器的计数值， 进而获取大机的运行状况， 借助改变参数来实现大机运行情况的把控。

6.2、直线取料

直线方式取料时， 首先需确定悬臂上下摆角a和左右摆角θ， 整个过程中大机以水平方向进行移动， 待移到料堆边缘时， 修整θ和a方位， 后开始下一来回的移动。 把θ和a定格在初始位置后， 开始取料操作， 大机水平移动时， 初始位置是My(i)， 沿着i道方位由箭头方向开始运动， 当运动至料堆边缘时换道， 此时修改a大小， 即大机臂保持水平移动至My(i+1)状态，此时大机由i道改变为i+1道， 并开展下一次的取料操作， 取料时保持料斗位于取料点的正上方， 即两者的X， Y坐标一样。由于取料时借助风机进行吸料，故而料斗和料堆并没有直接接触，待完成一层的取料后， 需下移料斗，后开始下一层取料， Fc表示每层高度， 当完成第i层取料后， 需把控大机俯仰的电动机进行下一层的取料操作。 选用直线方式取料的优点是保证了料堆的规则性， 便于操作， 程序简单， 且相对于大机上的激光扫面， 该方式取料有助于扫面成像， 该方式取料的缺点是大机运行轨迹在同一道来回往复， 不是现场操作中最佳的取料方式。

6.3、弧线取料

弧线方式取料时， 先是大机接收到上位机传输的坐标信息， 按照命令运动到相应坐标位置， 此后大机的位置将被固定， 后由大臂进行左右摆动， 主要反馈在旋回角a的改变上， 在现场实际取料时即展现出弧线形式，当完成一次取料时， 通过改变大臂的俯仰角θ， 而后进行下一次取料， 待取料达到设计高度后， 移动大机方位，开展下一回合的取料。当上位机发送取料指令给PLC系统， PLC先按照坐标参数指令运行到相应坐标， 此时大臂上下和左右位置均已明确， 而后开始本次取料作业，大机的固定位置My(i)不变， 通过左右移动大臂， 实现旋回角a的改变， 待完成第一层的I道取料后， 通过大臂的上下运动改变仰俯角， 后开展下一层取料。

6.4、对比两种取料方式

直线取料方式： 操作简便， 已实现， PLC程序简单， 上位机传输的指令参数很少， 且最大程度保持了料堆的规则性， 但该方式最大的缺点是大机需进行多次往复的循环运动， 现场装料时， 由于大机体型庞大， 频繁的导轨移动很难， 而且容易加剧大机的机械摩擦， 缩短设备的使用寿命， 造成浪费。弧线取料方式： 大机按照指令移动到相应位置， 后通过左右移动大臂方式进行取料， 当完成一层取料时，通过大臂的上下移动改变仰俯角， 开展下一层取料工作， 直至达到设计深度后， 移动大机位置， 开展下一回合的取料。 本方式中， 大机无需多次移动， 只需要移动大臂即可实现不同深度的取料工作， 在实际现场取料中，是最佳的取料方式。

7、大型机械的弧线取料过程通过上位机对数据模块的数据

进行修改和传输， PLC通过接收上位机的启停指令， 控制相应位置工作的启停； 上位机在传输PLC启动指令前， 需把取料初始位置的坐标指令传送给PLC， 即为空间三维坐标(Cx，Cy， Cz)， PLC在进行取料时需以该坐标为取料起点， 待PLC接收到上位机传输的启动指令后， 移动至坐标位置开展取料作业； 因PLC借助编码器传送回来的脉冲数量来大致判断大机姿态， 以及把控大机的动作， 故而在PLC获取到取料初始坐标后，会先把其转变为达到相应位置时将会接收到的脉冲数量， 而后启动计数器； 在计数器计数到预设数量时，通过比较动作， 可基本保证大机已运行到预定的方位， 而后开始PLC取料作业； 借助风机作业开始取料工作，取料方式有直线取料和弧线取料两种， 优缺点不同， 本文选取的是弧线方式进行取料； 整个取料过程中需实时测量取料体积， 明确其是否达到设计要求， 在符合设计要求后停止风机， 结束取料， 此时PLC将会根据预设的程序运行到初始位置， 若尚未达到取料需求量， 检验是否已完全完成本层的取料， 若未完成需继续完成本层取料， 若本层取料已完成则判定PLC取料是否到达最后一层， 若尚未到最后一层， 需按照设计的高度下移悬臂， 即降低俯仰角q， 若已到最后一层， 表明已完成轨道上大机现在所处位置的取料工作， 需按照设计的步长移动大机到下一个取料点进行取料； 依照预设的相应参数开展换层的取料作业； 继续取料工作： 整个大型机械的取料工作需系统的所有设备协同作业， 其中包括大机、 上位计算机、 24V的外部供电电源、 编码器、PLC、 交流接触器、 电动机， 以及中间单元等， 只有这样才可以顺利完成所有位置点的取料工作， 确保整个取料工作的顺利开展。

8、结束语

由上可知，虽然直线取料方式更为便利，但在使用直线取料的同时大型机械会频繁在轨道绳进行移动，这就不利于机械进行作业，为此选择到弧线取料更为便利，适合在现场进行施工。

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