斗轮堆取料机无人值守系统应用方案

1.应用背景

随着科技的进步，煤矿、码头、火力发电厂、热电厂等需要对煤炭进行存储、周转的场所，自动化程度越来越高，人工操作的方式已经无法满足社会经济日益发展的需求。受国际贸易全球化、原料价格大幅波动、人工成本上涨等因素的影响，降低生产成本提高社会经济效益成为企业发展壮大的重要因素。斗轮堆取料机是一种连续、高效工作的生产机械，为了适应高度自动化生产、降低人工强度和成本、稳定工作效率，催生了斗轮堆取料机的自动化控制，同时为智能燃料管控系统建立基础。

2.控制模式分析

(1)手动模式：斗轮机所有的运行机构均需要人工操作，操作频繁、设备运转时间长、损耗大，要求人员注意力长时间集中、时间长、劳动强度大，煤流稳定控制难度大、导致工作效率降低。

(2)自动模式：恒流取料提高取料效率、降低设备维护费用，可远程多台斗轮机集中控制，增加多种安全防护功能。

3.系统简介

通过对斗轮机进行自动化改造，增加煤垛建模、料高检测、煤流检测、防撞检测、精准定位、可视化监控等数据采集模块，经过数据运算、分析、判断，实现斗轮堆取料机对堆取煤、寻迹、流量、运行模式的全自动控制，实现斗轮机无人化、智能化自动控制。极大地提高了斗轮机的作业效率，大幅降低输料单位能耗，降低司机劳动强度和改善作业环境，大幅减少人员配置数量，经济、社会效益显著，也为电厂燃料智能化、智慧电厂的建设奠定基础。

4.系统图

5.系统功能

(1)远程监控中心：

斗轮机全自动系统集控平台对料垛位置、瞬时流量、斗轮机位置及状态等信息进行智能分析和计算，实现斗轮机远程一键式定位及作业启停控制，全过程无人干预。实现精准的恒流量取料精确控制，支持多台斗轮机按照设定比例混配作业。

通过服务器后台软件服务形式建立远程网络心跳检测机制，一旦发生通讯信号中断，斗轮堆取料机上自动停机；在输煤控制内集中展示监控画面，以方便操控人员在输煤控制室内集中展示各系统视频监控画面。集控操作台上设有急停按钮，紧急情况下，煤控远程可紧急操控斗轮堆取料机动力电源断电。

斗轮堆取料机的控制支持远程全自动运行方式、远程手动操作方式、司机室集中操作三种方式。

料堆3D模型动态更新，满足自动化作业要求。操作人员可以在3D图形上任意一点查询到该位置坐标数据（高度及位置数据）。斗轮堆取料机工作时，可以通过多个角度观察当前运行状态。操作人员可通过鼠标对系统中三维模型随意进行平移、旋转、缩放

(2)PLC控制系统：

斗轮堆取料机上增加斗轮机全自动控制柜，内含PLC模块、通信模块、网络交换机、低压电气元件等。

电气及控制应满足各机构的协调、正常和安全运行要求，并提供各类必要的保护，完成对全机各负载的安全控制。

(3)采集传感装置：

精准定位：根据不同工业现场可通过工业级卫星定位技术、高精度编码定位、非接触式回转/俯仰角度检测装置等，并可辅以基于RFID技术的地址码位置校准装置实现定位系统冗余配置，对斗轮机大车、悬臂俯仰/回转角度的实时检测，精度可达到厘米级。

瞬时煤流、料高检测：在斗轮堆取料机悬臂皮带上增加激光扫描装置，实现取料过程中的实时煤流流量检测，作为取煤恒流量控制调节参数。在斗轮堆取料机尾车皮带上增加激光扫描装置，实现堆料/分流过程中的实时煤流流量检测，作为自动分流控制调节参数。在斗轮堆取料机悬臂头部安装雷达料位检测装置，用于探测煤垛料高，参与全自动堆料时料高控制

激光扫描仪：通过安装于悬臂头部左右两侧的激光扫描装置或者安装于封闭煤场上部的激光扫描装置对料垛作业面进行实时扫描，实时测量服务器完成料垛三维实时建模，得到料垛高精度三维模型，并作为全自动控制的基础数据。

防撞监测：在斗轮堆取料机行走轨道前后两侧分别安装超声波传感器，用于实现堆取料机行走过程中前后距离的测量，防止发生人员或者设备的碰撞，超声波传感器信号接入PLC控制系统，实现堆取料机整体的连锁保护。在斗轮堆取料机悬臂两侧分别安装超声波障碍物检测装置，同时跟据实时建立的煤垛模型与斗轮堆取料机悬臂实时空间位置，系统实时计算两者相对位置关系，当位置达到一定设定值时，上位机进行预警，当达到极限值时自动停止旋转并提供报警，人工确认排除后自动恢复旋转，实现悬臂软硬双重防护。

视频监控：采用多点工业级高清数字网络摄像机，全方位监视斗轮机运行状态及料场环境情况。视频报警联动功能，提高系统安全性。