自动快速补矿计量系统在机车装矿中的应用

冉维贞，李小斌，王瑞军

（酒钢集团镜铁山矿，甘肃 嘉峪关 735101）

1 引言

国内某矿山利用保温矿仓存放矿石，采用液压闸门从矿仓底部向矿仓下机车车皮内进行人工控制装矿，因人工装矿控制精度差，经常出现超装和欠装现象，且欠装量较大，出现超装则要进行人工卸矿，严重影响了装车效率。因铁路部门对运输费的结算是按标准载重量进行计算，出现欠装时则会造成运输费用的浪费。为了解决以上问题，需加装一套自动快速补矿计量系统，使用比较成熟的自动快速补矿计量系统为料斗式，因保温矿仓底部离铁路线仅为5米多，无法安装料斗式自动快速补矿计量系统。经研究论证，设计出一套集胶带机、动态轨道衡、车号自动识别系统、PLC自动控制系统、计算机控制操作系统为一体的自动快速补矿计量系统，现将总体设计、原理及使用效果介绍如下。

2 总体设计和控制原理

2.1 总体设计

如图1所示为自动快速补矿计量系统结构图。

图1 自动快速补矿计量系统结构图

2.2 控制原理

当机车进入矿仓矿线时由人工控制手动进行粗装矿，当粗装矿完成机车牵出时启动自动快速补矿计量系统进行精确计量补矿。

自动快速补矿计量系统启动时首先由计轴器对车辆位置进行检测判断，并将位置信息传递到PLC开关量输入端口，车辆到达计量称重位置时，由计算机发出称重指令，轨道衡称重仪表将轨道衡称量数据传送至PLC模拟量输入端口，称重补矿软件系统根据所缺矿量构建变频器控制参数模型。当车辆到达补矿位置时由称重补矿软件系统向PLC发出补矿指令，PLC控制系统根据变频器控制参数模型控制胶带机进行补矿。在补矿过程中要实时称量监控车辆重量，并根据车辆重量实时修改变频器控制参数，以实现增大或减小胶带机速度从而改变补矿量，当车辆重量达到设定重量时停止补矿。

2.3 控制流程

如图2所示为一节车皮补矿程序控制流程图，其它车皮采用同样方式进行补矿，直到整列矿车补矿完成点击结束补矿即可。称重补矿软件系统会根据车号扫描系统扫描出的车号对每节车皮的粗装矿量、补矿量、补矿完成后的实际矿量进行计算和分析汇总，并生成称量数据进行存储，以供后期分析和查询。

图2 控制流程图

3 硬件结构

PLC控制系统：采用小型系列PLC（带模拟量输入端口），因该系统控制点较少，参与运算的数据量较小，无需采用大中型PLC。

变频器：采用M430系列通用变频器，功率根据胶带机电机进行匹配。

轨道衡：采用150吨动态轨道衡，具有铁路部门许可的均可使用，该单位使用的是长沙枫叶称重仪器公司生产的150吨动态轨道衡。

计轴器：为电磁感应非接触器检测开关，带有开、闭控制开关。

车号扫描系统：该系统应根据机车所装无线感应车标进行匹配，应能扫描到已安装到车体底部的车标信号器。

4 软件系统

该套称重补矿软件系统是在标准称重软件基础上进行定制开发的，增加了补矿控制功能、计轴检测计数接口和PLC通讯接口，并增加了相应的查询分析功能。整套系统需SQL server2000、Microsoft Access数据库系统支持。软件系统主界面如图3所示，补矿计量系统界面如图4所示。

该系统是集计算机高级软硬件技术开发而成的全新概念的称重管理系统，系统利用微机在显示、存储、计算等方面的巨大优势，充分发挥图视界面及多媒体技术的特点，使称重过程简单快捷、准确有效，具有如下特点：①界面友好、操作快捷，能够有效地提高称重效率；②组态设置灵活、可监控性强，有助于规范化操作；③数据管理功能强大，为管理者提供决策依据；④具有网络版特征，适于企业计算机联网；⑤功能更强、更加灵活的报表处理，独有的报表设计、处理功能，用户可以按照自己的需要设计所需的报表；⑥安装简单，无需复杂配置，根据实际需要配置在常规的WINDOWS平台上即可使用。

5 使用效果

该矿现装有4套自动快速补矿计量系统，每年可节约铁路运费900余万元，减少90%因超装造成的卸车时间，产生了较大的经济效益。

图3 软件系统主界面

图4 补矿计量系统界面

6 结束语

该套系统为国内首创，系统整体性能可靠，设备运行平稳，平时维护量较小。最容易发生故障的是车号扫描系统，由于该型号车号扫描设备平时只工作于短时扫描检测状态，而在补矿时车号扫描设备一直工作于扫描检测状态，天线功放一直在工作，有时会出现车号无法正常扫描的现象，对补矿计量不产生影响。目前生产厂家正在研发能够长时间工作于扫描检测状态的车号扫描设备。

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［2］李金能，曹军生.SQLServer2000实用教程（第2版）［M］.北京：北京理工大学出版社，2008.

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