刻度標尺斗輪堆取料機定位系統

第1章 系統簡介
1.1 現場概述
斗輪堆取料機又稱懸臂式堆取料機，是散貨料場專用堆取設備。它是堆取料合一的機械，即是一種挖取和堆存煤炭、礦石、砂石等松散物料的高效率機械。它不僅適用于電廠，而且在碼頭、港口也很適用，大多數的轉運煤及松散物料的碼頭、港口都采用斗輪堆取料機。斗輪堆取料機的采用，大大縮短了堆取時間，提高了工作效率，減輕了工人勞動強度。國內最早設計制造的企業有：大連重工（原大連工礦車輛廠）、哈爾濱重型機器廠、北京起重運輸機械研究所等單位。
斗輪堆取料機類設備包括堆取料機，取料機，堆料機，混勻取料機，混勻堆料機，門式堆取料機等。使用最多的是堆取料機，其原因是此類設備功能較齊全，可滿足大多數條件下的需要。上述各種設備的基本功能是向料場堆料，或從料場取料。其中堆取料機具有堆取功能，取料機、堆料機只有取料或堆料功能，混勻取料機與混勻堆料機除具有取料與堆料功能外還具有均化功能，以滿足用戶對物料均化的要求。
混勻取料機與混勻堆料機顧名思義，既有正常的堆料與取料功能，也有均化功能，主要用于鋼鐵企業，水泥行業，電廠的原料進行均化處理。如燒結廠鐵礦石原料的均化，水泥廠的石灰石均化，發電廠的煤炭均化等。其重要意義在于經過均化后的原料的化學成份相對穩定，煤炭灰份與燃燒值也相對穩定，可使這些行業在產品質量控制方面與產品質量方面有較大提高，同時提高了經濟效益。并降低了能源消耗。混勻取料機通常為橋式或門式結構。混勻堆料機通常是搖臂式結構。在具體工作時與普通堆取料機的區別在于混勻堆料機是連續走行堆料，堆料方式又可分為人字形布料與菱形布料。當堆料作業結束后再進行混勻取料。混勻取料機取料時為全斷面取料，既同時取到整個斷面的物料。物料是由料耙耙下來，再由斗輪取到機上皮帶機，由機上皮帶機送到地面皮帶機。在實際取料過程中大車步進運行一個單程，然后堆取料機運行一個單程。如此反復運行取料。
為提高均化作業的效率，設備應具備尋堆認址、定位, 自動確定各層料堆起點、終點及位置跟蹤、終點記憶、料流對中心、電纜保護、整機自動堆取料，從而實現流暢和高效的堆取料自動作業。同時中控室能夠對作業過程進行監視。所以有必要對堆取料機位置進行連續跟蹤。

1.2 目前采用的定位方式
目前堆取料機位置檢測大多采用的是人眼定位、光電編碼器裝置（光碼盤）、激光位移傳感器、行走限位開關、RFID方式。光電編碼器裝置，整套裝置安裝在驅動電機前部的一個金屬殼體內，由盤狀齒輪與定位車齒條嚙合，通過驅動軸驅動編碼器。盤狀齒輪的圓周與定位車驅動小齒輪的圓周相同。編碼器由傳動齒輪自下而上通過減速機、聯軸節驅動，實現定位車的位置檢測。這幾種檢測位置的方式均存在一定缺陷，具體表現如下：
1) 人眼定位受制于眼睛健康狀況和精神狀態，環境影響比較大，作業時間長；
2) 光電編碼器裝置在車輪打滑就會形成累計誤差, 相對定位的機械接觸工作方式；
3) 激光位移傳感器在不潔凈環境會失去作用，軌道沉降導致車輛走行抖動會使反光板靶位不準，亦會導致位置檢測不準；
4) 行走限位開關由于是點定位，對連續性位置檢測存在盲區；
5) RFID方式是無線點定位，存在漏讀現象, 延時較大；
故這幾種傳感器在檢測位置時多數為機械式、靈敏度低、壽命短、故障率高、可靠性低，操作繁鎖，而且存在溜放環節(即失控區)，致使半自動操作難以可靠穩定運行。由于堆取料機是較大的設備，其慣性較大，在啟動和停止時也是硬性的，所以在工作過程中會產生很大的撞擊和震動，噪音污染嚴重，嚴重影響其安全性和有關零部件的壽命，易于損壞設備，由此設備精確位置控制顯得尤為重要。
1.3 本系統采用的定位技術
本系統采用在堆取料機上加裝刻度標尺精確定位系統的檢測技術，實現堆取料機的位置精確檢測。刻度標尺檢測到的堆取料機位置精度高，信號穩定可靠。在車輛狀態良好的情況下，采用全聯機自動運行方式，即只要滿足啟始條件，按下自動啟動按鈕，系統將全部自動運行，中央控制室操作人員只起監控作用，當發生機械故障或意外情況時，按自動停止或急停按鈕，解除自動程控操作。
第2章 刻度標尺精確定位系統
2.1 刻度標尺系統簡單說明
刻度標尺精確定位系統包括一臺地面電氣柜（含刻度生成儀等）、一臺車載電氣柜（含刻度分析儀等）、刻度標尺以及游尺指針等。其中刻度標尺是由扁平狀的PVC合成材質外殼材料和內部按照格雷碼規律編制的芯線構成，類似一把有刻度的標尺，一般安裝在沿移動機車運行軌道單側邊，或者沿運行軌跡鋪設在地面上，亦或安裝在軌道旁的柵欄立柱上均可，需要檢測多長的位移就鋪設多長的刻度標尺；游尺指針安裝在機車上，用于識別本機車所在的位置。游尺指針相對刻度標尺平行非接觸移動，游尺指針指向的刻度即是當前位置值，可以在車上或地上得到位移量，無需初始參考點，定位精度5毫米，分辨率2毫米。
2.2 刻度標尺系統原理
刻度標尺精確定位系統包括一臺地面電氣柜（含刻度分析儀等）、一臺車載電氣柜（含刻度生成儀等）、刻度標尺以及游尺指針等。其中刻度標尺是由扁平狀的PVC合成材質外殼材料和內部按照格雷碼規律編制的芯線構成，類似一把有刻度的標尺，一般安裝在沿移動機車運行軌道單側邊，或者沿運行軌跡鋪設在地面上，亦或安裝在軌道旁的柵欄立柱上均可，需要檢測多長的位移就鋪設多長的刻度標尺；游尺指針安裝在機車上，用于識別本機車所在的位置。游尺指針相對刻度標尺平行非接觸移動，游尺指針指向的刻度即是當前位置值，可以在車上或地上得到位移量，無需初始參考點，定位精度5毫米，分辨率2毫米；可以斷續或連續檢測，尤其適用于軌道不平整的大車或環形運動機械位移檢測。防水、防油、防塵、耐酸堿，適用于冶金、礦山、水利、港口碼頭堆場、倉儲、化工等條件比較惡劣的環境。
2.3 刻度標尺技術指標
? 移動搬運設備地址測量精度：≤5mm，分辨率：2毫米，測量范圍：任意定制；
? 工作環境溫度：系統工作溫度：-25℃～+70℃，
                 刻度標尺工作溫度：-40℃～+85℃，
? 非接觸間隙：200mm±50mm，左右偏擺容差：±80mm；
? 刷新速度：40HZ；
? 輸入電源：220VAC±10%； 耗電：地面電氣柜<50w  車載電氣柜<50w。
? 刻度標尺是PVC合成材質，具有良好的粘結性、防水性、抗老化性，能適應熱漲冷縮、振動等原因而發生的變形。
? 系統采用并行檢測方式，可提高檢測速度，中控室可實時采集檢測數據。
? 系統采用全數字檢測技術，具有較高的靈敏度，頻率分辨力高， 較強的抗干擾能力。
? 設備具有自檢功能，可自動診斷自身工作狀態，可智能（觸屏顯示功能）提供維護參考信息，可實時顯示現場信噪比，及信號強度等信息。
? 在不更換或增加設備的情況下可在車上或地上得到地址數據（車上或地上方式檢測設備相同），方便控制方式和減少備件量。
2.4 刻度標尺功能特點
系統中的刻度生成儀（兼函數信號發生）按一定的周期發出地址載波信號，經游尺指針發射至刻度標尺，地面站的刻度分析儀接收到信號后，解碼還原出機車所處刻度標尺處的絕對地址，經控制器處理后由RS232或者RS485輸出。
無磨損的非接觸式位置檢測，使用壽命長；
可以斷續或連續檢測，測距長達2公里，位移檢測長度可以根據需要定制；
耐污染能力超強，可用在水下、防蒸汽、耐酸堿；
安裝簡單更換方便（無需改變現場環境），免維護；
高穩定性、高可靠性、多種信號輸出方式選擇；
具有反向極性保護功能、防雷擊、防射頻干擾、防靜電；
無需參考點的位移量絕對型輸出，不怕掉電；
位置的取樣時間和測量長度沒有關系；
可以用在環形運動機械位置檢測。
刻度標尺可以埋在水泥地面內，方便安裝和防護，不影響作業環境。
2.5 刻度標尺單套設備結構圖（一維車上檢測）
1) 車載子系統：由游尺指針、車載電氣柜（內含刻度分析儀、開關電源等）。
2) 地面子系統：由地面電氣柜組成（內含刻度生成儀、開關電源、網關、標尺引線轉換器等）。
3) 刻度標尺子系統：由專用刻度標尺、CN箱、EN箱、普通電纜以及各種用于刻度標尺安裝、固定、防護機構組成。
 

第5章 系統實現功能特點
堆取料機走行位置、裝卸位置精確檢測；
可實現堆取料機自動走行，自動堆取料；
實現位置聯鎖，可以防止兩端掉道或碰撞事故；
與堆取料機小皮帶聯鎖控制，防止混料、錯料、堵料事故；
可進行鱗狀堆積預混勻作業，以提高原料成分的均勻度、減少粒度偏析；
實現堆取料機遠程監控功能；
結合皮帶秤數據對堆場堆存量數字化管理；
嚴格控制堆料形狀和取料規律，可以大大提高料場的存儲容量，提高料場的利用率；
變起點定終點工藝可將料堆截面堆成長方形，減少端部料的產生和浪費，也同時減少鏟車進場的作業量。
第6章 系統應用領域
主要用于散狀物料處理，如礦山系統、冶金系統、港口碼頭系統、化工系統、電力系統、水泥系統、鐵路系統、輕工系統、軍工系統、石油系統、機械系統等有軌搬運設備精確定位和自動控制，如：大型散貨港口、火力發電廠的儲煤場、大型土方工程工地、大型鋼鐵公司的礦石煤炭原料場、大型焦化廠、大型水泥廠、輕工化工等部門的儲料場，進行挖取堆放煤炭、礦石、砂石、焦炭、食鹽等物料等。如：數字化綜合料場管理系統、煤場堆取料機定位和通信系統、刻度標尺定位裝置用于料場生產管理系統、混勻堆料機全自動無人操作系統、懸臂式斗輪堆取料機定位系統、原料場貯礦場大機位移識別系統、原料場混勻礦場大機位移識別系統、機械化綜合原料場管理系統、原料場混勻堆積管理系統、斗輪堆取料機行走控制系統、混勻料場堆位配置系統、混勻造堆系統、混勻預配料系統、機械化混勻料場、混勻堆料機自動控制系統、煤礦堆取料機自動控制系統、料場智能化管理系統。
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