斗轮堆取料机远程控制系统应用

斗轮堆取料机远程控制系统 应用

杜海

中国电建集团长春发电设备有限公司 吉林 长春 130033

摘要：随着社会经济的快速发展，科学技术也在发生深刻的变革，各类新兴科学与技术崛起并广泛地应用于各行各业中。电气自动化控制设备实现了设备的自动控制，大幅地提高了设备的智能化水平，生产效率大幅上升，便利了我们的生活，提升了我们的生活质量，为产业发展和社会经济的快速发展做出了重大贡献。设备的远程控制即能改善工作环境，又能提供工作人员的安全性。

关键词：远程控制；远程监测；无线通信；视频监测

人们对工作环境要求的提高以及对自身健康的关注，大部分人已不愿再从事一些环境恶劣且危险性高的工作。而条形、圆形封闭料场粉尘较多，长期在这种工作环境下势必会引起呼吸道炎，重者导致尘肺病。且部分现场出现过由于司机操作不当导致斗轮机侧翻，造成安全事故，危及生命安全和财产安全。因此斗轮堆取料机远程控制，改善操作人员工作环境具有重要意义。目前的人才市场，人力成本不断升高，采用远程控制一人多机操作，降低了人工成本。

1. 远程控制系统的基本组成

远程控制系统是实现操作人员不用进入恶劣环境的煤场操作，可在程控室进行控制堆取料机进行堆料作业和取料作业。其中包括控制系统，远程通讯系统，安防检测系统，远程视频监视系统。

控制系统

远程控制系统

定位系统

远程控制系统架构图

1. 控制系统

传统斗轮堆取料机控制系统的主要电气设备均集中在堆取料机机上电气室内，操作集中在斗轮堆取料机司机室操作台，由机上PLC接受操作人员的操作指令，经过PLC逻辑识别再输出给继电器、接触器、变频器等实现机上集中控制。

而远程控制系统则是将接收操作指令的接受输入端移出堆取料机司机室，不再局限于堆取料机本体机上，将其置于工作环境更好的程控室内，便可以让操作人员不在受限于堆取料机司机室内，脱离封闭煤场的恶劣环境。

远程控制则是在程控室设置远程控制主机，配备工业上位机，也可加设远程操作手柄式操作台。操作人员通过程控室的控制主机进行操作命令的输入，通过以太网或其它通讯协议进行数据传输，发送到斗轮堆取料机机上PLC，再由机上PLC进行识别执行，及实现作业任务的输入端与执行端进行分离。

程控室控制主机

程控室控制主机

光纤传输

继电器

堆取料机机上PLC

以太网交换机

以太网交换机

程控室PLC控制站

上位机控制平台

18#光纤收发器A

接触器

18#光纤收发器A

18#光纤收发器A

………

变频器

无线传输

手控操作平台

2. 远程通讯系统

远程控制要想实现，首要解决问题就是远程通讯。

斗轮堆取料机和远程中控室的通讯，采用光纤通讯为主，无线通讯系统为辅助冗余配置通讯。当光线无法正常使用时，自动切换成无线通讯方式，避免造成机器跳停，致使生产任务推迟或者无法完成。

斗轮堆取料机斗轮堆取料机和远程中控室的无线通讯分为两个部分：

1. 控制系统信号通讯

控制信号通信在远程控制系统中，连续和避免干扰是尤为重要的，为了进一步提高无线控制通讯的稳定，可以采取降低无线通讯带宽，提高无线通讯的抗干扰性和稳定性，还可以采用了跳频扩频技术，就是这个无线通讯是在不同频段传输数据的，它会自动识别最通畅的频段取传播数据，来保障通信的稳定和最优。

控制信号通信的稳定对堆取料机能够可控稳定运行尤为重要，一但发生通讯中断，机器将会处于不可控状态，为避免失控状态的发生，在堆取料机机上PLC系统和程控室远程控制主机系统分别设置通信检测机制，一旦发生检测通讯故障、通讯失败等将立即启动紧急停机以避免事故发生。

2. 视频监控信号通讯

视频监控信号通讯由于其通讯数据量大，信号连续性保真性要求不高等特点，

采用高带宽通讯，以保证视频信号传输的流畅，避免视频卡顿、视频停滞。

3. 安防检测系统

1、堆取料机防碰撞系统

鉴于封闭煤厂现场环境的客观因素，各并列布置的斗轮堆取料机悬臂相互之间，共轨布置斗轮堆取料机悬臂与前车尾车之间，从安全作业的角度出发，防碰撞系统的存在能有效地避免堆取料机在远程操作控制工作中发生不必要的碰撞。

多台斗轮堆取料机在同步作业的工况下，堆取料机之间的干涉碰擦和悬臂与料堆碰撞等严重安全事故的发生。防撞系统在后台保护堆取料机正常工作的同时也能实时把工作状态信号发送到远程监测系统。

软件保护系统由悬臂防撞系统、行走轨道防碰撞和中控防碰撞系统三个部分组成：

悬臂防撞系统采用两台超声波防撞仪，安装在悬臂前部左右两侧。主要用于悬臂左右两侧横向范围内的料堆以及与其他堆取料机的防碰检测。超声波测距仪通过测量发射单元到被测物体之间的距离值，并结合堆取料机大车行走、俯仰、回转信号采集系统的三维坐标数据，形成一个动态的扇形防护区域。防护区域可以根据实际情况设置成两级，一级预告警区域和二级紧急停车区域。

行走轨道防碰撞系统在行走台车及尾车尾部台车处分别设置超声波防撞仪，用以检测堆取料机行走轨道处，以防止煤场维护人员或临时维护工作人员误闯入，发生碰撞，以及防止煤场大块状煤块等滑落到堆取料机轨道行走区域内发生碰撞。

中控防碰撞系统是一套软件运算系统，运行在中控远程控制主机系统中，中控远程控制主机系统和斗轮堆取料机PLC控制系统保持实时的数据通讯，采集各台斗轮堆取料机的实时机构动作数据，当中控防碰撞系统的防碰撞演算得出斗轮堆取料机之间可能发生碰撞时，立即通知斗轮堆取料机PLC控制系统，及时修改和限定作业堆取料机的运行动作，防止碰撞事故的发生。

具体功能如下：

1）系统获取相邻斗轮取堆取料机位置信息，并自动计算大机之间的空间位置关系。

2）进入一级预告警区域时，监控画面闪烁报警，提示监控人员注意斗轮堆取料机位置。

3）进入二级紧急停车区域时，监控画面红色高报警，实现大机之间的连锁，进入危险碰撞区域，自动停止相关斗轮堆取料机的行走、回转、俯仰动作。

2、有害气体检测系统

封闭煤场内有害气体检测系统安装在堆取料机轨道两侧间隔20-30米安装一个检测探头，检测点应布满整个料场，由于气体的上从下往上走，这样能有效的检测CO等对人体有害气体。供电和通讯由堆取料机一侧的电气控制箱提供，通过光纤的形式把信号送到中央控制室，通过远程控制系统发布报警等信息。

4. 远程视频监视系统

现场视频监控系统：由多个摄像头组成，程控室内设有网络硬盘录像机，在程控室有一显示屏显示现场画面，用于远程操作查看斗轮堆取料机运行状态。机器司机室内也设置一主机用来读取网络硬盘录像机的画面也有一显示屏显示，可以便于机上司机室操作查看。

程控室架设广播系统，广播系统用以实现向煤场、电气室、司机室等安装广播系统处进行应急广播，结合视频监控系统可提醒煤场内人员避免机器远程运行、操作时发生机械碰撞危险。也可通过客户端控制，使煤场内或个分站点向程控室沟通给予相应配合。

5. 定位系统

定位系统之所以重要是因为它决定着堆取料机远程控制系统的作业的精度，传统的定位形式是采用编码器定位，其编码器用来显示堆取料机的位置信息是能够满足的，但是远程控制系统是需要定位系统来参与控制，需要更精准定位，并且应避免出现定位错乱、跳变等现象，考虑到在编码器自身的结构特点及堆取料机上的安装方式，就很难满足堆取料机远程控制作业的需求。中控防碰撞系统依靠定位系统来实现对多台堆取料机之间安全距离的计算。

二、系统开发原则

远程控制系统在设计开发中遵循以下几个原则： 
1、设计简易性：设计时尽可能满足使用者的需求，便于运行操作人员识别及操作的人机交互页面，做到观感完美的，完善的软件运行异常处理机制，确保系统具有感官良好的用户界面，使用户便于掌握、使用和维护，同时确保系统具有良好的性能和较高的处理效率。实现使用操作简单、易于识别查看、故障处理维护方便。
2、开放性：系统具高度的可扩展性，提供数据外接接口，可提供相关数据给其他系统使用、也可方便的引入其他系统的数据到本系统来使用。

三、结语

远程控制系统可实现改善操作人员工作环境，简化运行操作技能。对于大型煤场等多台散料堆取料机集中控制，提高工作效率更加显著，降低人工成本。并对以后斗轮堆取料机无人化改进预留平台接口，便于机器进一步智能化升级。

参考文献

1. 乔支昆,尹新伟,王艳春.智能斗轮堆取料机控制技术在煤场管理系统的应用研究[J].无线互联科技,2019,16(20):147-148.

2. 刘雅臣,张庭亮.斗轮堆取料机控制系统技术应用[J].中国新技术新产品,2014(02):152.