斗轮堆取料机控制系统优化及应用研究

王宏斌

摘要：随着我国社会经济的快速发展，增加了对斗轮堆取料机的需求，它的自动化程度不断提高，特别是在港口行业，应用日趋大型化和高效化。为了提高生产效率，降低能耗，抑制粉尘，本文对斗轮堆取料机自动化PLC系统进行优化，进一步提高自动化程度，为用户创造更多的经济和社会效益。

关键词：斗轮堆取料机;控制系统;优化;应用

引言

随着社会经济的快速发展，斗轮堆取料机被普遍应用。现在科技发展快，应用新的控制技术，能提高斗轮堆取料机自动化水平，提高设备的使用效率，给企业创造更多的效益。

1斗轮堆取料机的概述

斗轮堆取料机具有最新的技术、更高的自动化水平，因此适用于港口、冶金、焦化、火力发电站等行业，是用于散装物料连续传送和运输作业的大型装卸设备，它由行走机构、回转机构、尾车机构、斗轮机构、悬臂皮带机构、俯仰机构等控制系统构成，根据斗轮堆取料机的行走机构、回转机构和俯仰机构来实现散装物料的堆取。

在设备运行过程中，将散装物料连续堆取的有轨装卸式机器，这种机器具有很强的规则性。另外，在堆取物料过程中有着较高的自动化水平和生产效率。其中的堆料作业具体操作是，将运来的物料通过地面系统皮带机器堆送到指定的堆场，在实施堆料作业的过程中，将料场输送机送来的物料通过尾车卸到悬臂架输送带上，然后再输送至斗轮头部处，最后放在堆场的指定位置。取料具体操作是，首先将取料场需要传送的物料挖取到地面系统的皮带输送机上，然后利用斗轮挖取物料，卸到悬臂皮带上，再然后通过转卸操作将物料卸到地面系统的皮带输送机上，最后将要转运的物料从地面的输送机运到下一个转运站[1]。

2对斗轮堆取料机控制系统进行优化

2.1行走机构控制系统优化及应用

斗轮堆取料机的行走机构控制系统的电机制动器比较容易出现故障，开启斗轮堆取料机的行走电机制动，将检测微动开关信号通过现场总线全部引入到电气室PLC程序中，通过数据传送到上位监控程序中，通过监视画面一一与相应的制动器对应起来，如果某台电机制动器出现异常，故障信号就可以正确及时显示出来，并保存在上位机警报信息中，维修人员根据上位机警报信息准确找到故障设备进行维护，这样能够降低故障检索时间，提高修理效率。

对行走机构控制系统进行优化，将行走电机的26个制动打开信号，通过远程通信模块进入电气室程序，安装在上位机界面上，看的更直观，故障处理更有效，给用户带来直观的经济效益。

经过一定时期的设备运行，故障处理时间大幅缩短，斗轮堆取料机的司机在检查行走制动状态时更加方便[2]。

2.2回转机构控制系统优化及应用

斗轮堆取料机回转机构的回转电机散热器风扇，随着设备的运行保持持续运行状态。改造之前的斗轮堆取料机日常使用效率较低，回转机构在使用过程中，电机运行时间比较短，导致回转电机的散热器风扇在大部分时间都是无功运转，浪费大量电能;再加上散热器风扇都是进口的，价格比较昂贵，长时间运转大大缩短电机使用寿命，给用户带来比较大的经济损失。

在驾驶室操作模式下，使斗轮堆取料机做回转动作时，两个回转电机上的散热风扇才开始运转。停止回转后，回转电机的冷风机将延长5分钟后停止，为了达到充分散热的目的。优化了回转电机的冷风机程序后，冷风机只在回转机构动作时工作，有效减少了回转系统不需要的能量消耗，延长了回转冷风机的寿命[3]。

2.3俯仰机构控制系统优化

在优化改造斗轮堆取料机俯仰驱动机构的过程中，优化程序时，追加3个新的信号输出点。当大机械臂俯仰到指定角度时，在程序中输出相应的信号，完成俯仰自动化控制，最后在程序中设定输出点，并利用输出模块添加相应的行，保证每档对应一组俯仰限制位。通过对斗轮堆取料机的俯仰驱动机构的优化来优化程序，进一步解决原本在俯仰作业中存在的问题，保障取料分层作业顺利进行，整体使用效果良好。

2.4斗轮驱动机构控制系统优化及应用

斗轮堆取料机的斗轮驱动机构控制系统由液压控制时，往往按照变频驱动的控制模式运行的，采用一键启动方式。斗轮堆取料机在进行取料作业时，斗轮驱动机构中控系统会先发出启动命令，然后从悬臂皮带开始，取装线上各条皮带开始依次启动，悬臂皮带运行后，斗轮液压控制系统开始启动，由于液压控制驱动启动之前，液压控制系统要进行管路冲洗，压力建立等一系列预热准备，造成一定的等待时间，只有全部预准备工作完成后，斗轮液压控制驱动才开始转动，这样才可以开始取料作业。

在设备投入生产初期，整体系统设备多且不太稳定。在取料的过程中，会经常因斗轮堆取料机自身或整个流程系统皮带机、装船机等设备的故障，导致设备在作业中突然停止运行。当再次启动流程时，由于斗轮驱动液压站启动时间较长，只有等液压马达转动起来后，取料作业才能重新启动。由于在斗轮液压站启动过程中，整个取料装船作业流程上的设备都是空转等待状态。由于有些皮带机沿线距离长，且都是采用高压马达驱动。每个流程需要十几台高压马达，耗电量巨大。

根据上述情况，对斗轮堆取料机的斗轮机构驱动的控制方式进行优化，在整个流程控制中加入预启动命令，在皮带启动前，斗轮先做启动准备工作，当准备完成后，反馈给中控，中控接收到准备好信号后，才能发出整个流程启动命令。大大缩短了整个流程沿线皮带空转等待时间[4]。

2.5悬臂皮带机构控制系统优化及应用

由于斗轮机在整个生产，安装过程中存在一些不规范，有时会造成整个系统的通信存在一定的干扰，这时需要对斗轮堆取料机的悬臂皮带启动控制程序进行优化。例如加入滤波，可以避免高压盘的运行信号在瞬间闪动时，造成悬臂皮带出现紧急停止的问题。高压盘的运行信号发生瞬间异常时，会过滤掉故障信号，当故障持续一定的时间后，才真正报告故障停机，并正确在监控画面中提示报警，有利于设备故障的正确排除。

2.6洒水除尘机构控制系统优化及应用

斗轮堆取料机的洒水机构控制优化之前，启动吸水洒水装置时，需要在驾驶室操作按钮进行吸水洒水操作。由于是人为操作，有时会忘记打开洒水清扫系统。同样，水箱的水位低的时候，操作者也需要再次操作按钮，操作比较麻烦。目前，我国对环境的要求越来越高，需要设计全自动洒水装置来抑制灰尘。

优化洒水控制，主要在斗轮堆取料机上搭载洒水吸尘系统，实现与安装在该悬臂上的皮带系统的瞬时数据连接，斗轮堆取料机洒水吸尘系统的PLC控制程序优化了。洒水泵、吸水泵分别根据悬臂皮带系统的瞬时数据、水箱的高低水位，通过PLC程序系统自动判断运转条件。如果满足洒水系统的运行条件，PLC系统会输出运转指令;如果不满足运行条件时，PLC系统输出停止命令，进而实现洒水清洁系统的自动化控制[5]。

结束语

综上所述，对斗轮堆取料机控制系统进行优化，能够提高生产效率，降低能耗，抑制灰尘，进一步提高自动化程度。例如，在流程启动中，加入流程启动准备命令，大大减少了系统中各设备的等待时间，减少了不必要的由于空转等待造成的能源损失。

参考文献：

[1]彭云卿.斗轮堆取料机斗轮驱动电气控制系统的优化与改进[J].科技创新与应用，2018（34）：110-111.

[2]马佰公.浅析斗轮堆取料机斗轮驱动电气控制系统的优化与改进[J].中外企业家，2018（02）：136.

[3]张立建.斗轮堆取料机PLC控制系统干扰分析及优化治理[J].电子元器件与信息技术，2017，1（02）：76-78.

[4]张立建.斗轮堆取料机PLC控制系統干扰分析及优化治理[J].数码设计，2017，6（07）：116-117+131.

[5]郭凯，穆翔.斗轮堆取料机控制系统性能优化[J].电子技术与软件工程，2016（18）：156-157.