一种双尾车堆取料机尾车升降与地面皮带的联动控制设计

1、    一种双尾车堆取料机尾车升降与地面皮带的联动控制设计    冯程威 管辉 邢亮 褚衍刚 高玉军 刘浩 董胜波摘要：根据双尾车堆取料机尾车升降转换与地面皮带液压张紧人工配合操作的操作流程，通过远程通讯建立，数据链接，堆取料机plc、触摸屏与地面张紧plc、触摸屏程序的升级等实现堆取料机尾车与地面皮带机的一键联动控制。关键词：双尾车，数据链接，plc，联动控制0  引言董家口矿石码头有限公司堆取料机是双尾车设计，利用尾车升降可实现地面皮带机双向运转，实现地面皮带的多功能工作模式，增加设备利用率。但尾车升降一直是工作模式转化过程中的一项难点问题

2、，由于尾车转换需要堆取料机作业人员与地面皮带作业人员协同完成，这样就受到了多方面因素（人员、时间等）影响，阻碍尾车升降的顺利进行，增加了尾车转换的时间，影响作业效率，同时单组皮带机作业人员巡视多组皮带机，转化过程也会给皮带机作业人员也增加作业劳动强度。1、系统介绍双尾车堆取料机的主要机构包含俯仰机构、旋转机构、行走机构、斗轮机构、臂架皮带、中继尾车皮带、地面尾车皮带（见图1）。传统尾车升降需要两个或两个以上人员分别在堆取料机及地面张紧的固定部位进行配合操作，正常情况下尾车升降与张紧的松紧操作不能同时进行且不能连续操作，操作过程复杂。为了解决堆取料机尾车升降带来的多方面问题，需要研究实现尾车、地

3、面一键自动联动控制，由堆取料机作业人员收到转换命令，一键启动尾车的升、降模式，同时给地面皮带张紧发送转换指令，通过通讯的协同配合自动完成尾车升降操作。地面张紧及堆取料机尾车自动作业的配置较低、张紧的液压油缸及钢丝绳绞车的配合作业模式，都给改造造成一定的困难。因此，完成外部设备硬件、控制模式的改造是尾车升降联动控制首要解决的问题。2、设备外部硬件改造2.1地面张紧设备硬件改造1）张紧油缸控制方式改造。皮带机张紧原有的控制模式手动转换模式，液压站换向阀为手动换向阀，张紧的松、紧转换需要人工进行操作，无法进行换向阀的自主换向操作。将对换向阀进行改造，将手动换向阀更改为电磁换向阀，从传输距离及抗干扰能

4、力方面考虑，我们优先考虑选择220v交流电磁阀，保证电磁阀动作的稳定性。将液压站阀体上的手动换向阀更换成电磁换向阀，通过plc内部编程输出电磁阀控制指令，并由中间继电器作为电气隔离控制电磁换向阀的换向动作，从而完成液压张紧的松紧操作。2）钢丝绳绞车的控制及定位改造。地面张紧钢丝绳绞车控制是硬件接线的电气控制方式，整体控制未经过plc，无法对钢丝绳绞车进行集中控制。绞车钢丝绳无检测装置，钢丝绳运行的长度无法测量。首先对绞车控制方式进行改造，利用原有的plc输出控制指令实现绞车运行控制，其次绞车安装模拟量编码器通过plc模拟量傳输模块来检测钢丝绳的运行范围，同时增加一组接近开关检测装置，利用检测铁

5、片来定位检测位置，同时作为编码器位置校准限位及位置同步比较限位。2.2堆取料机尾车设备改造：1）堆取料机尾车推杆更换及推杆控制方式改造：原有堆取料机尾车插销推杆是电动推杆，经过改造改为电液推杆，增加推杆的推力及增强过载保护能力，将推杆的控制方式进行改进，由一路控制改为两个推杆分路控制，增强推杆的可控性能。2）尾车位置检测方式改造：在尾车铰轴处安装4-20ma模拟量编码器，通过模拟量数字量光纤转换器由下电气房通过光路直通上电气房，再接到plc模拟量模块，完成尾车位置的监测。3、地面张紧与堆取料机通讯配置3.1控制系统间的通讯配置：如下图，使用kepserverex软件配置设备，通过网络通讯方式，

6、利用光缆作为传输媒介，建立堆取料机ab-plc及地面液压张紧皮带机西门子plc之间的通讯，实现数据之间的交换，完成设备之间的联锁控制（见图2）。3.2通过中央控制室过度的硬线交互信号配置：利用港区中央控制室作为信号传输的中转站，使用硬线交互信号的方式，将部分重要开关量信号利用硬线相互传输，保障通讯连接不畅或故障情况下完程基本信号的传输，保障作业模式的正常进行。4、尾车与张紧联动控制的实现：4.1系统架构及流程设备现场的控制架构包括集中控制、联锁控制、外部监测等，当系统cpu收到尾车的升、降指令后系统内部会根据外部检测设备传输的数据进行自检，判断无误后进行自动升、降尾车作业，随着作业的不断推进，

7、外部检测设备的检测同步进行对运行状态实时检测外部监测过程是一个尾车升、降的全过程监测，它包含了整个运动周期（包括自检、过程控制、转换结束），确保转换过程的安全可靠运行。4.2系统控制操作过程尾车升、降与地面皮带的张、紧动作是紧密协作的。升尾车则带来张紧拉力增大，降尾车则带来张紧的拉力减小。根据尾车升降拉力变化，将地面张紧力参数作为主要控制参数，张紧小车、钢丝绳卷筒、尾车液压缸位置为辅助控制参数。设定张紧紧到位及张紧松到位参数，操作步骤设计如下：1、尾车上升：堆取料机的给出尾车上升指令，地面皮带接收指令，开始松钢丝绳卷筒，到达张紧松到位，张紧动作停，尾车上升开始，直至地面张紧到位信号到，开始进行

8、下一步张紧动作，钢丝绳卷筒到设定停止位置开始利用油缸动作松张紧，尾车上升到位信号到位后，联动结束，张紧自动调整到位，尾车上升结束。2、尾车下降：堆取料机的给出尾车下降指令，尾车开始下降，至地面皮带张紧松到位，尾车动作停，钢丝绳卷筒动作，至张紧到位信号到位，循环动作，至钢丝绳卷筒到设定停止位置，利用油缸动作拉紧张紧，尾车下降到位信号到位后，联动结束，张紧自动调整到位，尾车下降结束。5、结语随着港口行业对自动化发展需求的不断提升，各港口对单机自动化的要求也在不断提高，对于不同作业模式的港口机械，自动化的模式会有不同的操作要求，散货码头的堆取料机尾车与地面联动控制作为堆取料机自动化作业的一个组成部分，在堆取料机的自动化作业中起重要的作用。完善各机构的自动化作业模式，实现整机自