張雙樓煤礦自動化裝車系統改造

趙盛智

摘 要：通過全面分析張雙樓煤礦裝車系統使用現狀及其弊端，提出了經濟實用的升級改造方案，闡述了改造后自動化裝車系統的控制方式及實際使用效果。本文通過全面分析張雙樓煤礦裝車系統使用現狀及其弊端，指出基于繼電接觸器的傳統控制方式具有很大的問題，然后根據實際問題，提出了經濟適用的升級改造方案，并闡述了改造后自動化裝車系統的控制方式，該改造方案能夠有效提高裝車系統的可靠性，最大程度地保證了裝車的及時性，能夠為張雙樓煤礦創造更好的效益。

關鍵詞：裝車自動化系統 西門子PLC 車號識別 工業電視監控

中圖分類號：T2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（c）-0066-01

張雙樓煤礦主要依靠鐵路裝車系統實現煤炭外銷，它的可靠高效運行直接影響著礦井銷售業績。目前裝車系統是基于繼電接觸器的傳統控制方式，存在以下問題：主要依靠人工手動操作完成裝車，容易造成超載、欠載、偏載等情況；裝車班組人數多，工人勞動強度大，工作環境差，設備維護工作量大等，嚴重制約了企業的生產發展。基于這些實際情況，制定了一套便于實施、投入成本小的裝車自動化改造方案。

1 現狀

張雙樓煤礦的裝車系統主要包括給煤閘板、卸料斗、平車器、牽引絞車、軌道衡等部分。生產過程中，在控制室主操作人員主要依靠集中按鈕操作臺，控制牽引絞車、平車器、軌道衡計算機。其他輔助操作人員依據主操作人員指令控制給煤閘板、卸料斗等。主輔操作人員通過對講機呼叫溝通，裝車誤差量控制主要依靠主操作人員經驗，人為因素較大，控制精度差。當因操作人員失誤引起車輛超載時，必須人工卸車保證允許誤差量，同時裝車效率受到嚴重影響，也帶給操作人員更多的工作壓力和勞動量，為企業生產造成一定的經濟損失。

2 改造方案

本改造方案主要增加一套PLC控制系統，一套上位監控組態軟件以及火車車廂位置檢測傳感器，現場裝車情況的工業電視監控系統；PLC采用西門子S7-300控制系統、上位監控組態軟件采用GE公司的IFIX。

裝車系統所有設備包括：給煤閘板、卸料斗、牽引絞車、平車器等設備全部通過PLC實現控制；PLC主要實現現場設備的信號采集、邏輯控制、邏輯閉鎖、軌道衡通訊、車號識別通訊等；通過上位組態監控軟件實現設備的監控，控制室只要設置1名操作員即可，操作人員通過上位監控計算機實現所有控現場設備的啟停控制；各種設備狀態及數據實時顯示監控、數據設定、各種系統操作、故障記錄報警、歷史趨勢、實時數據及報表打印等功能。

工業電視監控點主要有各給煤閘板、卸料斗、牽引絞車、車廂上軌道衡點、車輛入口點等；攝像頭采用紅外一體攝像機，現場所有攝像頭均通過光端機經光纖傳輸至裝車控制室，這樣提高了視頻信號傳輸質量和穩定性；在控制室安裝1臺硬盤錄像機和1臺液晶顯示器，硬盤錄像機配置2塊500G硬盤，可以實現生產視頻錄像存儲，作為生產情況追溯的依據；硬盤錄像機外接液晶顯示器和鼠標實現現場攝像頭的管理和控制；操作人員通過顯示器可以實時的觀察現場生產情況，動態有效的指導現場生產，提高生產安全性。

改造后裝車自動化系統主要控制方式如下：

當車輛到達裝車站后車號識別器將每節車廂識別信息采集至上位監控計算機，同時，安裝在車輛入點處的攝像頭將車廂上車號抓拍錄入視頻監控計算機；控制室操作員將車號識別器讀取的車輛信息和視頻監控抓拍的車號校對修正后，發出裝車準備指令；系統根據現場傳感器識別的車廂位置信號，打響起開車預告信號，自動將車皮牽引到裝煤點位置，連續響起裝車信號。隨后集控系統依次開動卸料斗、給煤閘板，開始預裝車；當裝車量達到額定裝載的80%（可以根據實際情況及時調整設定量）時關小煤倉給煤閘板并調整卸料斗，進入精裝階段，依據軌道衡顯示的裝車重量顯示逐漸減少給煤量，當達到預定值時，系統自動關閉給煤閘板及卸料斗，實現軌道衡的精確定量裝車。在裝煤過程中，通過軌道衡所測量的煤流量，將該煤流量測量值通過串行通訊傳給PLC。PLC根據煤流量和給定給煤量的數值進行相應的運算，經過D/A（數模轉換）轉換成模擬信號后，傳送給變頻器信號參考輸入端，變頻器根據該參考信號輸出頻率控制電機拖動絞車，實現通過裝車煤流量的大小調整絞車速度，以保證裝車過程中煤能均勻裝在車廂里，系統根據計量的裝煤量自動調節給煤閘板開度；待一節車皮裝車接近完畢時，通過PLC擴展模塊RS485接口接至軌道衡儀表輸出端讀取軌道衡稱重信號，判斷是否已接近或達到預計裝車噸位，當達到所需煤量時，抬起卸料斗，同時響起兩聲計量信號給主控臺。待計量完畢后系統根據衡器發出的計量信號，自動開始下一節車皮的裝煤過程。同時，平煤系統開啟，對第一位車輛經行平整，在自動開始下一車，對第一位車的車表面經行影像拍攝并儲存。

生產集中控制方式除了上述的全自動工作方式外，還有當系統出現故障時利用控制臺轉換開關實現控制室的就地控制和現場單機就地控制方式。三種工作方式的并聯存在形式有效提高了裝車系統的可靠性，最大程度地保證了裝車的及時性。

3 結語

張雙樓煤礦通過本次系統改造升級后，預計實現裝車班操作工人減員一半，每個裝車班人員只需5人即可完成所有裝車工作，并且可實現平均每小時1000噸裝車產量，裝車量平均誤差控制在正負100KG以下，有效地提高裝車的效率和精度，為張雙樓煤礦創造了更好的效益。

參考文獻

[1] 張澤江.新型稱重系統在快速裝車系統的應用[J].煤質技術，2009，28（4）：167-168.

[2] 劉沖，齊玫.煤礦列車裝車過程自動化[J].煤礦自動化，1999（6）：27-29.

[3] 柴瑞娟，陳海霞.西門子PLC編程技術及工程應用[M].北京：機械工業出版社，2006.

[4] 劉鍇.深入淺出西門子S7-300PLC[M].北京航空航天大學出版社，2004.endprint