淺談堆取料機電氣控制系統新技術

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽110027）

淺談堆取料機電氣控制系統新技術

尹 申 李紹楠

（北方重工集團有限公司，遼寧 沈陽110027）

堆取料機是現代化大型工廠內貯運料場不可或缺的一種具備連續作業并且高效率的散料裝卸機械設備。本文主要介紹一下近幾年來新技術在堆取料機電氣系統中的發展及應用。

現代化；觸摸屏HMI；通訊；總線PROFIBUS

1 概述

堆取料機是現代化大型工廠內貯運料場不可或缺的一種具備連續作業并且高效率的散料裝卸機械設備。該設備可以將散狀物料按一定的工藝要求堆在貯料倉，又能把貯料倉的物料按照規定的取料工藝運到用料場所。該設備之所以被國內外廣泛采用是因為工作效率非常高，能改善勞動條件，節約大量的勞動力。隨著現代化經濟技術飛快的發展，這種大型工廠設備逐漸地顯示出了它的優越性。

2 堆取料機電氣系統中核心技術及其應用

2.1 PLC控制系統

完全使用繼電器時代已經結束了。使用繼電器控制相對復雜，中間繼電器太多，接線點多，故障率高，因此維護相對麻煩。替代繼電器使用PLC系統，可以將外部的檢測及操作點輸入PLC程序中進行控制接觸器，達到控制電機。PLC系統的優點：運行之可靠，響應速度之快，故障修改及維護方便等。

2.2 變頻器

利用變頻器優點很多，驅動電動機起動電流較小，可實現無級調速和軟起動，速度控制非常方便，大大地提高了電動機性能，并節約用電。

（1）走行變頻器。最早期控制行走系統多半采用雙速電機，其運行速度分別為工作速度（7m/min）與調車速度（30m/ min）兩檔，采用自耦變壓器來起到減小起動沖擊的作用。可是如果現場敷設的軌道根本沒有達到設計要求，高速調車就根本實現不了，這就會影響到設備工作效率。但采用變頻器控制，這些問題就都不復存在了。可以根據現場情況適當進行調整車速，工藝方面可以最大限度的滿足要求。（2）回轉變頻器。早期懸臂回轉采用了直流調速控制以保證堆取料機取料量恒定。但缺點太多，隨著變頻調速技術的一點點成熟，懸臂回轉部分的控制系統部分多開始使用交流變頻調速，可以滿足工藝的要求，使用起來又簡單。

3 新技術的開發及其應用

目前，隨著新信息新技術的飛快發展，堆取料機在電氣控制技術方面也隨之更現代化，開發出多種高科技、人性化的產品。下面重點介紹幾種與堆取料機控制系統相關的新技術產品。

3.1 觸摸屏HMI

觸摸屏是90年代開始出現的新型可編程終端，它是新一代的人機界面產品，它可以代替傳統或工控計算機于惡劣的環境中使用，具備著編程簡單、交互性好、與PLC連接編程簡便、使用方便安全可靠等特點。PLC與觸摸屏通過RS232串口及Internet口，都可以實現觸摸屏與PLC進行數據交換。主要功能如下：

（1）能夠把堆取料機的行走系統、俯仰系統及回轉系統的具體位置參數都實時地顯示在觸摸屏上。（2）可以做仿真按鈕對設備的各種工作信號進行顯示及控制，圖形、報警信息等都可以在觸摸屏上顯示信息。（3）通過與PLC之間的數據交換，可以把具體數值通過觸摸屏送到PLC中，這樣做可以減少操作元件，對PLC也不需要那么多的模塊，節省了相當一部分資源。

3.2 視頻監控系統

堆取散料作業過程中，由于設備較大司機視角限制，有的時候觀察不到作業部位的真實情況，因此很容易會出現堆料作業時料堆過高而碰皮帶、取料作業時輪斗會抓地、下端皮帶觸料等情況。只要安裝了視頻監控系統就能很好好地解決這一問題。通過在設備適當位置安裝攝像頭，采集圖像信號并傳至駕駛室，使司機可以清楚地看到具體的料堆情況，從而可一更好地避免事故地發生，同時也會提高它的作業效率。

視頻監控系統包括攝像頭、視頻分割器、視頻分配器、監視器等組成，其接線也較簡單。在堆取料機找出司機死角，對死角進行監控，這樣就可以清清楚楚地觀察到設備與料堆之間的具體位置，從而能夠準確的堆料取料作業，提高了設備作業效率。

3.3 現場總線PROFIBUS

3.3.1 傳統堆取料機外部信息集成系統

堆取料機作為現場級別的設備，傳統的信息集成系統它主要是采用I/O接線方式進行傳輸4～20mA模擬信號或者開關信號。

傳統的堆取料機信息采集系統主要缺點：

（1）信息獲取量不強。PLC系統與現場設備之間采用的是I/O連線連接的，傳輸4～20mA模擬量信號或者24VDC等開關量信號，運用這些信號監控現場設備。可是PLC對例如變頻器運行電流、故障報警信號等數據獲取是有限的，因此信息獲取量不強，一般沒有辦法滿足系統對外部數據的要求。（2）可靠性較低，不能保證。大量I/O電纜在設備上敷設，不僅僅增加成本，也會使系統變得更加的不穩定、更加不可靠。（3）可維護操作性不高。在線故障診斷、報警、記錄功能均不強都是設備信息采集不全所造成的。

3.3.2 現場總線技術在堆取料機上的應用信息集成系統

將堆取料機上的電氣配電室暫且分為上部、下部及司機室。主站PLC在司機室內，遠程擴展模塊ET200兩塊分別在上部及下部，另外上部下部配電室中的變頻器以及編碼器等相應的電氣元件均可以通過現場總線PROFIBUS—DP進行鏈接，信息量可以充分的采集，僅僅是通過一根電纜。

通過總線對現場監控信息集成的優點：

（1）增強了PLC對現場信息的采集能力，可以很好的滿足工程自動化作業的信息采集要求，它是數字化的通信網絡平臺，不僅僅可以代替4～20mA的模擬量信號，還能實現設備各個部位的狀態、故障以及參數信息的傳送。（2）系統不僅可靠性高、可操作維護性較好。現場總線不僅代替了I/O連線，大大的減少了接線太多造成的誤操作導致假信號，系統可靠性高便于日后維護。

結語

新領域新技術的發展對堆取料機的發展也起到了關鍵性的作用，現代化堆取料機使用操作簡單靈活，運行非常可靠，新技術也將堆取料機逐漸的推向一個操作、維護等方面都非常人性化的方向，與此同時，也提高了設備的含金量，卻又降低了成本，提高了作業效率，無形中為企業創造了價值。

[1]（德）韋格曼，（德）基利恩.西門子PROFIBUS工業通信指南[M].北京：人民郵電出版社，2007，04.

TH24 < class="emphasis_bold"> 文獻標識碼：A

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