基于控制定位技术应用的汽车采样机行程优化

刘　江， 乔智伟

（国电电力大同第二发电厂， 山西　大同　037043）

1　项目背景

某火电厂分为二期、三期，二期两台60万kW亚临界直接空冷机组，三期两台66万kW超临界直接空冷机组，分别配有一个各自的储煤场，每个储煤场配有两台汽车煤采样机。2015年储煤场进行了燃料智能化改造项目工程，对四台采样机进行了更新，采用长沙通发制造的DTQQ60.0，大车最大行程13 m，小车最大行程4.5 m，采样升降行程3.4 m，采样方式无人值守/人工采样两种方式。无人值守方式过程及原理：煤车到位→读卡识别车号→车位定位器定位煤车位置信息→系统提取煤车车宽、长、高、头、拉筋等参数→计算机控制系统随机生成采样分布点→系统发出指令控制大小车和采样头行程进行采样。在实际采样过程中，自动布点采样因行程不精确，经常发生打车帮、打拉筋现象，引发设备安全事故并影响煤场车辆接卸效率。经研究，采取控制逻辑优化和激光定位校核对汽车采样机行程进行精准定位和优化，且达到了良好的实际效果。

2　原因分析

引起采样打车帮、打拉筋的因素有：第一，车位定位器定位：车位定位器定位是用来测量车辆车头位置的装置，精度为1 cm，发送端、接收端有坏点时，造成车位测量误差。第二，车辆信息：车辆的长、宽、高、车头长以及拉筋距车头的距离是参照采样点计算的基本参数，这些基本参数若存在测量误差会带到整个采样点计算中。第三，大、小车驱动性能：大、小车驱动电机是由变频器控制，为了提高采样速度，电机在不同的行程中采用不同的频率，造成大、小车的行程并非线性关系。第四，大、小车电机制动装置：随着采样机运行时间的不断增加，大、小车电机制动装置的性能会逐渐恶化，造成刹车距离不断增加。

3　控制逻辑修正及激光精准定位应用改进

针对以上原因的分析和长期现场的观测，提出了以下改进措施。

3.1　改进前控制工作原理

如图1所示，变频器可以用来控制大、小车的运行速度，频率越大车的运行速度越大，频率越小车的速度越小，车在启动、行走、制动三个阶段频率越来越小，使其既提高采样速度，又保证制动的平稳；脉动计数器可以用来控制车的行程，根据行程求出脉动数，在达到脉动数时控制制动刹车，实现预定行车距离。

式中：S为行程，K为行程/每一脉动，N为脉动数。在理想状态下S与N是线性关系，即N=S/K。

图1　变频器工作原理图

3.2　改进后控制工作原理

我们对公式S=KN提出分段修正算法，修正公式为S=K（N-Ns）。

式中：Ns为分段修正脉动数。

脉动数公式：N=（S-KNs）/K。

改进后控制流程图2所示，系统随机生成采样点（Sx，Sy）,然后判断其所在区间段，根据区间段提取区间Ns值，计算出N值，发出控制命令，实时循环判断N值与实测脉动数是否相等，如果相等说明采样头到位，驱动电机及时制动刹车，启动下转等后续控制流程。

图2　逻辑改进控制流程图

3）激光精准定位检测程序应用，建立修正参数表。为了建立上述提到的修正脉动数表，开发了激光精准定位检测程序，激光笔安装及检查位置详见图3所示，通过给定预设目标和修正参数后，使车直接行走，通过观测激光笔光束点与地标点是否重合检测行程的精准度，对采样机行程精准定位和校核，得到修正脉动数表，同步更新到采样机上位机的数据库中以便于应用。

图3　激光笔安装检查位置图

激光精准定位检测步骤：在采样机小车上安装激光笔，在地面上每隔50 cm设定地标点。在激光定位检测软件中给定预设车行参数，使车行走；测量车行偏差；根据车行偏差大小，调整修正脉动数，修正脉动数自动更新到数据库对应参数表中；重复以上步骤直到测量车行偏差值为0；给定下一预设车行参数，使车行走；重复以上步骤直到预设车行参数为1 200 cm调整完毕；实际应用的激光定位检测。测试报告数据见表1所示（如果再精心修正调试，完全可以使误差都达到0，已完全满足系统要求误差0～3 cm范围）。

表1　激光定位检测测试数据报告　cm

4　技术管理

1）将车位定位器列入日常巡检和定期检测工作，以消除车位定位器故障而产生的误差。

2）将车辆信息维护由车型测量建立方式改为车车测量，以保证消减每辆煤车基本参数误差。

3）定期使用激光定位检测程序校正采样机大小车行程纳入定期检测工作中。5改进后效果

通过采样机大、小车行程控制改进、激光定位检测程序对行程修正参数的调整，大大提高了汽车桥式采样机行程精准度，采样机行程精准度从原来的最大偏差50 cm降到0～3 cm，完全满足了采样机性能要求，同时工作人员用了将近一个月的时间，对数据库中近2 000辆车辆信息全部进行了车车测量和更新补录，使车辆信息正确率达到100%。经过长期对采样机运行观测，已彻底避免了采样头打车帮、打拉筋现象，有效地提升了设备运行安全性和可靠性，解决了由于采样机因行程不准确采样故障等问题影响煤场车辆接卸的问题。通过以上优化改进，达到令人满意的效果。