浅谈堆取料机电气控制系统新技术

（北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳110027）

浅谈堆取料机电气控制系统新技术

尹 申 李绍楠

（北方重工集团有限公司，辽宁 沈阳110027）

堆取料机是现代化大型工厂内贮运料场不可或缺的一种具备连续作业并且高效率的散料装卸机械设备。本文主要介绍一下近几年来新技术在堆取料机电气系统中的发展及应用。

现代化；触摸屏HMI；通讯；总线PROFIBUS

1 概述

堆取料机是现代化大型工厂内贮运料场不可或缺的一种具备连续作业并且高效率的散料装卸机械设备。该设备可以将散状物料按一定的工艺要求堆在贮料仓，又能把贮料仓的物料按照规定的取料工艺运到用料场所。该设备之所以被国内外广泛采用是因为工作效率非常高，能改善劳动条件，节约大量的劳动力。随着现代化经济技术飞快的发展，这种大型工厂设备逐渐地显示出了它的优越性。

2 堆取料机电气系统中核心技术及其应用

2.1 PLC控制系统

完全使用继电器时代已经结束了。使用继电器控制相对复杂，中间继电器太多，接线点多，故障率高，因此维护相对麻烦。替代继电器使用PLC系统，可以将外部的检测及操作点输入PLC程序中进行控制接触器，达到控制电机。PLC系统的优点：运行之可靠，响应速度之快，故障修改及维护方便等。

2.2 变频器

利用变频器优点很多，驱动电动机起动电流较小，可实现无级调速和软起动，速度控制非常方便，大大地提高了电动机性能，并节约用电。

（1）走行变频器。最早期控制行走系统多半采用双速电机，其运行速度分别为工作速度（7m/min）与调车速度（30m/ min）两档，采用自耦变压器来起到减小起动冲击的作用。可是如果现场敷设的轨道根本没有达到设计要求，高速调车就根本实现不了，这就会影响到设备工作效率。但采用变频器控制，这些问题就都不复存在了。可以根据现场情况适当进行调整车速，工艺方面可以最大限度的满足要求。（2）回转变频器。早期悬臂回转采用了直流调速控制以保证堆取料机取料量恒定。但缺点太多，随着变频调速技术的一点点成熟，悬臂回转部分的控制系统部分多开始使用交流变频调速，可以满足工艺的要求，使用起来又简单。

3 新技术的开发及其应用

目前，随着新信息新技术的飞快发展，堆取料机在电气控制技术方面也随之更现代化，开发出多种高科技、人性化的产品。下面重点介绍几种与堆取料机控制系统相关的新技术产品。

3.1 触摸屏HMI

触摸屏是90年代开始出现的新型可编程终端，它是新一代的人机界面产品，它可以代替传统或工控计算机于恶劣的环境中使用，具备着编程简单、交互性好、与PLC连接编程简便、使用方便安全可靠等特点。PLC与触摸屏通过RS232串口及Internet口，都可以实现触摸屏与PLC进行数据交换。主要功能如下：

（1）能够把堆取料机的行走系统、俯仰系统及回转系统的具体位置参数都实时地显示在触摸屏上。（2）可以做仿真按钮对设备的各种工作信号进行显示及控制，图形、报警信息等都可以在触摸屏上显示信息。（3）通过与PLC之间的数据交换，可以把具体数值通过触摸屏送到PLC中，这样做可以减少操作元件，对PLC也不需要那么多的模块，节省了相当一部分资源。

3.2 视频监控系统

堆取散料作业过程中，由于设备较大司机视角限制，有的时候观察不到作业部位的真实情况，因此很容易会出现堆料作业时料堆过高而碰皮带、取料作业时轮斗会抓地、下端皮带触料等情况。只要安装了视频监控系统就能很好好地解决这一问题。通过在设备适当位置安装摄像头，采集图像信号并传至驾驶室，使司机可以清楚地看到具体的料堆情况，从而可一更好地避免事故地发生，同时也会提高它的作业效率。

视频监控系统包括摄像头、视频分割器、视频分配器、监视器等组成，其接线也较简单。在堆取料机找出司机死角，对死角进行监控，这样就可以清清楚楚地观察到设备与料堆之间的具体位置，从而能够准确的堆料取料作业，提高了设备作业效率。

3.3 现场总线PROFIBUS

3.3.1 传统堆取料机外部信息集成系统

堆取料机作为现场级别的设备，传统的信息集成系统它主要是采用I/O接线方式进行传输4～20mA模拟信号或者开关信号。

传统的堆取料机信息采集系统主要缺点：

（1）信息获取量不强。PLC系统与现场设备之间采用的是I/O连线连接的，传输4～20mA模拟量信号或者24VDC等开关量信号，运用这些信号监控现场设备。可是PLC对例如变频器运行电流、故障报警信号等数据获取是有限的，因此信息获取量不强，一般没有办法满足系统对外部数据的要求。（2）可靠性较低，不能保证。大量I/O电缆在设备上敷设，不仅仅增加成本，也会使系统变得更加的不稳定、更加不可靠。（3）可维护操作性不高。在线故障诊断、报警、记录功能均不强都是设备信息采集不全所造成的。

3.3.2 现场总线技术在堆取料机上的应用信息集成系统

将堆取料机上的电气配电室暂且分为上部、下部及司机室。主站PLC在司机室内，远程扩展模块ET200两块分别在上部及下部，另外上部下部配电室中的变频器以及编码器等相应的电气元件均可以通过现场总线PROFIBUS—DP进行链接，信息量可以充分的采集，仅仅是通过一根电缆。

通过总线对现场监控信息集成的优点：

（1）增强了PLC对现场信息的采集能力，可以很好的满足工程自动化作业的信息采集要求，它是数字化的通信网络平台，不仅仅可以代替4～20mA的模拟量信号，还能实现设备各个部位的状态、故障以及参数信息的传送。（2）系统不仅可靠性高、可操作维护性较好。现场总线不仅代替了I/O连线，大大的减少了接线太多造成的误操作导致假信号，系统可靠性高便于日后维护。

结语

新领域新技术的发展对堆取料机的发展也起到了关键性的作用，现代化堆取料机使用操作简单灵活，运行非常可靠，新技术也将堆取料机逐渐的推向一个操作、维护等方面都非常人性化的方向，与此同时，也提高了设备的含金量，却又降低了成本，提高了作业效率，无形中为企业创造了价值。

[1]（德）韦格曼，（德）基利恩.西门子PROFIBUS工业通信指南[M].北京：人民邮电出版社，2007，04.

TH24 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A