斗轮堆取料机自动化控制系统的研制

2020-01-19范广辉国投中煤同煤京唐港口有限公司

环球市场 2020年18期

范广辉国投中煤同煤京唐港口有限公司

斗轮堆取料机又称斗轮机，是一种以小型斗轮挖掘机为基础发展起来的将堆、取功能合二为一的专用装卸设备，主要用来堆存、挖取散料。在斗轮取料机的发展过程中，机上有人操作一直是最主要的控制方式。但近些年来，随着科学技术的进步和最终用户对工作环境的要求不断提高，无人值守的全自动控制方式成为斗轮取料机发展的必然趋势。

斗轮取料机采用全自动控制方式可以不用再专门设置司机操作室，操作人员即使不在现场也可以实现对取料机的控制，减少了现场恶劣环境对工作人员的健康影响。操作人员只需要在控制室设定好参数，斗轮机就可以借助自身的识别系统和控制程序来完成堆取料的过程。要达到这样的任务目标，斗轮堆取料机不仅需要具备完善的控制系统，同时还要兼备及时有效处理意外状况的能力。

当前我国国内尚缺乏对斗轮堆取料机的专门研究，自主研发的斗轮堆取料机也难以适应现代化的自动化生产要求。在这样的背景下，加强对斗轮堆取料机控制系统的研发就显得很有必要。全自动化控制系统的先进技术一方面可以在延长设备使用寿命上发挥作用，另一方面还可以令原先脏乱的工作环境得到很大程度上的改善，将劳动者从原先繁重的工作中解放出来，提高设备的生产效率。

一、国内斗轮堆取料机的发展概况

（一）当前国内外斗轮堆取料机的发展现状

当前国外斗轮堆取料机的发展一直处于发展速度快、发展水平高的程度，不仅在技术的应用上与时俱进、不断更新，在产品性能上更是将可靠性、舒适性和安全、环保等都一一考虑进去。反观国内，国内斗轮堆取料机在国际市场影响下，也正在从低价、低水平、低质量、注重功能性定位向高水平、高质量，同时又采取中价位、注重实用性的方向发展。

随着斗轮堆取料机各生产厂家不断地技术创新和研发投入，在我国国内建设如火如荼进行的同时斗轮堆取料机的生产也加快了步伐，制造规模持续壮大，产品本身也从小型化向大型化转变，并逐步摆脱了国内斗轮堆取料机缺乏个性特点、产品设计雷同，无明显优势的现状[1]。特别是在电气控制方面，伴随斗轮堆取料机控制系统技术上的革新和应用，国内斗轮堆取料机正在逐步淘汰单一的手动控制模式，转而将重点放在了无人值守的自动控制方向。

虽然自动控制这项技术在斗轮堆取料机研制上的应用前景相当广阔，但真正掌握该技术的厂家集中在国外，而国内宣称已经掌握此项技术的厂家寥寥无几，实际的应用更是无从谈及。从这一点不难看出，当前国内斗轮堆取料机的研发仍面临着未知的机遇和挑战，只有率先掌握了该项技术，才能在国内同行激烈竞争中拔得头筹，成为行业领头羊。

（二）斗轮堆取料机在我国的发展历程

斗轮堆取料机的控制系统在我国的发展有三个阶段，其运行模式又包括手动控制、半自动控制和自动控制这三种。第一阶段主要集中在20世纪六七十年代，当值的斗轮堆取料机控制系统主要由分立的继电器、接触器以及多芯电缆组成，位置检测控制开关采用的是功能简单的机械式开关，这种开关存在检测精度、防护等级双低的缺点。这种手动控制模式下的斗轮堆取料机需要操作员在驾驶室内完成操作，控制室与现场缺乏有效的联系，自动化程度很低，很难适应工厂的现代化生产方式。

20世纪七八十年代，随着可编程程序控制器在斗轮堆取料机控制系统上的应用，斗轮堆取料机进入到了半自动控制的第二阶段。这种模式下的斗轮堆取料机的系统配置更为合理，而且工作平稳，基本实现了半自动化作业，使生产效率得到了提升。

现今，为适应现代化生产的需要，斗轮堆取料机的自动控制系统研发得到了越来越多的关注。在自动控制模式下的斗轮堆取料机在作业过程中无须人工操作，能够自动完成散料装卸工作，操作人员秩序在控制室中通过监控系统监视和控制斗轮堆取料机工作即可。

二、自动控制模式下斗轮堆取料机的研制方向

（一）引入现场总线技术

现场总线技术是计算机、通信和网络等技术繁荣发展的成果，是工业控制数字化、网络化和智能化的最典型代表，被认为是工业自动化领域的热点趋势之一[2]。现场总线最大的特点是支持双向传输点、总线式的全数字通讯，可以连接智能现场设备与自动化系统的通信网络，不仅可靠性好，而且性能稳定、效率高。激昂该项技术应用到斗轮堆取料机自动控制系统中，可以增强系统可靠性，提高设备效率，将我国的斗轮堆取料机技术推到世界前沿。

（二）加强可编程序控制器，确保设备核心稳定工作

可编程序控制器PLC是斗轮堆取料机控制系统的核心，其各机构的控制部分都处于PLC的控制之下。PLC控制器通过采集控制系统的数据信息，管控着斗轮堆取料机各机构的动作，同时还兼备监视运行参数、设备运行状态的职责。由于斗轮堆取料机的核心是PLC控制器，其性能的好坏直接影响着斗轮堆取料机控制系统是否能够正常运行，因此加强和完善可编程序控制器很有必要。