散货码头斗轮机无人值守系统的应用与介绍

周憧

摘 要：斗轮机无人值守系统的港口实现智能控制的一个必不可少的环节。无人值守系统结合了工控、软件、网络、视频等方面的技术，使斗轮机在无人就地操作的情况，中控室运行人员可根据实际生产需要，制定合理的作业流程，实现斗轮机的全自动运行。该系统不但减少了运行人员数量的投入，而且提高了斗轮机的作业效率。本文主要介绍了无人值守系统在舟山六横煤炭中转码头斗轮机上的应用。

关键词：智能控制、无人操作、全自动、效率

1、引言

斗轮机无人值守技术已日趋成熟，通过系统的改造，可以有效加强斗轮机运行的各项性能，为港口的装卸工作提供有力的保障。斗轮机全部实现堆取料自动控制后，可以实现多台斗轮机集中统一管理、协调作业，为将来智能化装卸船协同控制打下良好的基础。同时，全自动控制可实现精准堆料、精準取料。取料过程中可实现恒流量取料，并同步获得堆场数据，为智能堆场建设提供最基础数据，是智慧港口建设的重要一环。

2、斗轮机无人值守系统的介绍

随着港口智能化的推进，一套符合港口自身需求的堆场斗轮机无人值守系统必不可少。该系统不仅可以减少现场作业的工作人员，还可以提高斗轮机堆、取料的精度控制，使堆场料堆堆放位置、形状更加合理美观，取料时流量稳定，免于出现料堆塌陷情况。同时，该系统也是港口智能堆场的重要组成部分。

2.1斗轮机的系统组成

拥有堆取料功能的斗轮机在机械结构上主要由以下几大部分组成：行走机构、回转机构和俯仰机构。控制方面，斗轮机具备一套自主独立的控制硬件及其专属的控制网络，其运行数据由自身控制器采集，通过专属控制网络至司机室触摸屏，供操作司机用于对斗轮机运行状态的整体把控。

2.2无人值守系统的组成

斗轮机无人值守系统是一套基于原控制系统开发的可实现斗轮机自动堆料和取料的全自动控制系统。该系统在斗轮机原系统的基础上增加了行走位置检测、回转角度检测、俯仰角度检测、防撞检测、料高检测、料垛位置检测、料流检测、料温检测等装置。在中控室增设了斗轮机无人值守控制台，操作员电脑上开发了远程监控画面及辅助系统、历史报警、曲线等相关功能。同时，在斗轮机上增装了各重要部位的远程视频监控设备，保证斗轮机上的设备运行状况可实时供中控运行人员监控。

2.3无人值守系统的功能

2.3.1 全自动作业功能

无人值守系统主要是为了实现斗轮机在就地无人操作下精确执行堆料或取料的功能。中控室操作台增装一套斗轮机远程控制操作台，该系统可对多台斗轮机的远程操作界面进行整合，内含远程监控画面、设备状态监控、实时数据曲线、历史数据曲线等，运行人员可同时最多对三台斗轮机进行控制，满足各种作业模式下的监控要求。

控制方式上除原有的手动、半自动作业方式，新增全自动作业方式。全自动堆、取料时，操作人员只需在中控室通过上位机进行堆、取料初始设定，就能控制斗轮机自动完成大车行走、悬臂回转、俯仰变幅、斗轮运转等工作，从而实现自动堆取料。在符合斗轮机设计的额定流量值情况下，作业时的设定值与实际值偏差不超过±10%。

2.3.2 精确定位功能

斗轮机各机构的定位是通过在各机构增装高精度编码器、智能非接触式传感器来实现。其中，行走机构的行走轮处增装高精度编码器，编码器通过检测轮子转动的圈数计算出单位时间内通过的位移，并将数据发送至斗轮机控制器来作为自动作业时的定位依据。

回转机构的角度检测是采用的智能非接触式感应装置，霍尔传感器在这一机构上得到了很好的应用。回转电机在正、反转时，霍尔传感器将检测到的电机输出轴转动圈数的非电量信号转换成电量信号，由相应的后台软件进行读取，并写入至斗轮机控制器进行定位运算。

俯仰机构的角度检测原理与行走机构相同，都采用的是高精度编码器。通过检测俯仰机构某结构转动的圈数来得到相应的角度。

2.3.3 软保护功能

斗轮机原系统的各机构均装有停止限位及极限限位装置。无人值守系统在原有基础上增设了软保护功能。通过对各机构的精确定位和现场实际情况，在控制程序上增设了一套基于传感器定位数据与GPS定位数据相结合的软保护功能。

在各个机构的运行区间上结合现场实际的运行需求，设置了斗轮机行走、回转、俯仰运行的区域。当设备运行超出设定区域时，系统自动闭锁。

2.3.4 料高及料堆检测功能

料高及料堆的检测功能分别是用于斗轮机的堆料时料堆高度检测和取料时料堆的边沿位置检测。料高检测采用的是雷达波料位计。堆料时，俯仰与料堆顶部要保持相对恒定的距离，料位计通过实时的高度检测数据来控制俯仰的抬起和落下。料堆扫描采用的是激光扫描技术，主要通过扫描料堆的边沿位置来调整取料时边角料的摄取，以保证取料量的均衡稳定。

2.3.5 防撞功能

防撞功能分为行人防撞及同轨两机防撞。行人防撞功能是通过在行走机构的前后位置各增设两套防撞检测装置。斗轮机在行走时，检测到轨道上有行人站立或是跨越，行走机构随即停止，直到行人离开方可恢复正常运行。同轨两机防撞功能是在同轨的两台斗轮机上各配置一套双天线的GPS定位系统，同时在中控楼顶配置一套卫星差分定位基准站，通过空间定位得出两机之间的距离并写入至控制系统，在检测数据小于或等于设定值时分别停止两机的运行，达到两机防撞的目的。

2.3.6 实时流量监测功能

通过煤流检测装置实时检测煤流瞬时量，实时流量检测精度（与系统主皮带电子皮带秤相比）控制在±10%以内，检测延时控制在200ms以内。设置煤流瞬时量一级过载报警、二级过载连锁跳机功能，煤流瞬时量达到斗轮机额定值时系统自动报警，超出额定值10%，系统连锁跳机。

2.3.7 视频监控系统

视频监控系统是基于网络摄像机及其配套硬件组成的远程监控系统。斗轮机各重要部位的视频信号通过网络汇聚至中控楼，可供运行人员对斗轮机的运行情况进行监测。视频信号保存在中控的硬盘录像机上，可调取半年内的所有视频资料。

结语

斗轮机无人值守系统的投用使得散货码头在往智能化发展的道路上迈出了坚实的一步，对于推进整个行业的智能化有着极其重大的意义。此外，较大幅度的提升了堆取料工作效率，免除了操作人员大量的重复操作，对于解放劳动力有着积极的意义。同时，斗轮机堆取作业中粉尘较大，工作人员长期处于此类环境中容易出现身体健康问题，该系统对于企业员工的健康保护也有着积极的意义。

参考文献：

【1】.陈永辉，吴永朋，沈炳华.斗轮机远程控制系统在燃煤发电厂的应用[J].浙江电力，2016，35（8）：53-55。

【2】.闫军，周志霞.基于PLC的斗轮堆取料机自动控制系统设计[J].矿山机械，2009（1）：42-44。