關于皮帶布料小車定位系統與自動給礦的研究

趙 友

（山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦，山東 萊州 261400）

1 研究背景

焦家金礦選礦車間破碎作業采用三段-閉路的方式，原礦經過鄂破、洗礦、中碎、細碎、礦石粒度檢查等過程后，然后由7#皮帶上的布料小車在粉礦倉間進行布料。

選礦車間共有17個料倉，用于盛放破碎-篩分處理完的入磨物料。其中1至10號料倉給1#4561球磨機供料。11至15號料倉給2#4561球磨機供料。9號、10號料倉給3#2736和4#3236球磨機供料，16號、17號料倉給5#3645球磨機供料。

7#皮帶布料小車系統的主要功能是實現礦倉料位檢測，并根據各礦倉實際料位實現均勻布料。布料小車根據球磨機實際運行狀況和處理能力，科學地進行布料，確保磨機供料均勻合適，這樣才能充分提高球磨機的生產能力。

選礦車間7#皮帶布料小車原采用激光測距定位，在實際運用中處在諸多問題，不適合現場應用。并根據生產實際情況，進行布料小車自動布料控制系統設計，使其具備優先布料、均勻布料、故障診斷報警、電機過流報警等功能。

2 基于激光測距定位的布料小車應用中的問題

選礦車間7#帶布料小車原采用激光測距定位，激光傳感器發射不同頻率的可見激光束，接收從布料小車金屬板返回的散射激光，通過預先設置的算法計算出布料小車所處的位置，并將其送給PLC。此控制方式在日常運行中存在以下問題：

7#皮帶所處環境潮濕其粉塵嚴重，影響激光信號發送；布料小車的金屬板表面容易積塵，不能將所接受的激光束發射回去。因此，導致布料小車定位系統失靈，無法確定小車位置。

皮帶在運行時存在較大震動，經過一段時間的運行后，激光傳感器和接受信號的金屬板位置會發生偏移，無法測量布料小車的位置。

現在運行的控制系統在設計時存在缺陷，布料小車不能根據各料倉實際料位進行自動布料。根據料位多少合理布礦，并正常情況下，優先排礦至正在使用的粉礦倉，同時服從中控室控制人員指揮；碎礦有大塊或雜物進入粉礦倉應及時報告班長，由班長通知磨浮工段。

在人為操作中，無法對球磨機處理量進行精準判斷，因此在布料過程中存在分配不均、規劃不合理的狀況，對球磨機的生產能力產生了一定的影響。通過對7#皮帶布料小車定位及自動給礦系統的設計可實現遠程監測、自動控制、無人值守，消除這一危險源及其對操作人員造成的傷害。

3 基于無載波技術UWB的布料小車定位與自動給礦系統

3.1 基于UWB的布料小車定位系統介紹

基于無載波UWB的小車定位檢測系統，可實現布料小車的精準定位，且抗干擾性強，在此基礎上技術人員可進行布料小車自動布料控制設計。

非接觸式自動布料系統采用超寬帶無載波通信技術為載體，利用納秒至微微秒級的非正弦波窄脈沖傳輸數據，可以實現在視距范圍（無金屬遮擋）下的高精度（偏差≤2.1cm，標準偏差最大值2.3cm）定位。

該系統的主要技術參數及指標如下：

系統測量精度：≤25mm；系統實時性：10Hz。

其收發信設計的基本機構如下：

圖1 UWB小車定位系統的基本結構

在現場安裝時，主要要安裝了以下裝置：安裝在皮帶首輪處的靜基站，安裝在皮帶布料小車上的動基站，就近安裝的布料小車定位系統分析儀。將距離信息上傳到布料小車定位系統平臺進行濾波、計算，然后將所得到的小車位置通過光纖上傳到磨浮PLC控制系統。

3.2 小車自動給礦設計

基于無載波技術UWB的布料小車精準定位實現了以后，電氣技術人員在此基礎上，進行了軟件編程，實現了粉礦倉布料小車自動給礦。其設計的主要思路是：

（1）優先布料：布料控制系統開放各給料機的優先順序選擇，可在上位機界面方便進行自定義優先布料位置及禁止布料位置。

（2）均勻布料：在保證優先布料位置料位到達設定料位后，再均勻調整其余各料倉料位，以充分利用料倉的儲料能力。

（3）布料時間優化：根據相對應給料機是否開啟以及當前球磨給礦量進行布料時間調整。

（4）布料料位：為保證在小車布料行駛過程中導致已滿倉位置冒料，可根據實際情況調整各放料口最高放料料位，并開放相關參數，操作人員可進行設置。

（5）系統將對雷達料位計通訊中斷、恒保持等故障進行實時診斷，一旦出現，暫停該位置布料并做出報警提示。

（6）布料小車位置信號診斷，根據位置連續性原則，若出現位置信號大幅度跳躍，進行報警提示。

（7）從布料小車電氣控制箱采集電機故障信號，若電機過流故障，做出報警提示。

4 總結

基于UWB的無載波技術的應用，可實現皮帶布料小車的精準定位。在此基礎上，技術人員對布料小車控制方式進行編程，使其與球磨機給料相結合，使其具有優先布料、均勻布料、故障報警等功能，解決了選礦自動化控制中的一大難題。在實際應用中，將大幅降低操作工勞動強度，提高選礦工作效率，實現降本增效。