自動快速補礦計量系統在機車裝礦中的應用

冉維貞，李小斌，王瑞軍

（酒鋼集團鏡鐵山礦，甘肅 嘉峪關 735101）

1 引言

國內某礦山利用保溫礦倉存放礦石，采用液壓閘門從礦倉底部向礦倉下機車車皮內進行人工控制裝礦，因人工裝礦控制精度差，經常出現超裝和欠裝現象，且欠裝量較大，出現超裝則要進行人工卸礦，嚴重影響了裝車效率。因鐵路部門對運輸費的結算是按標準載重量進行計算，出現欠裝時則會造成運輸費用的浪費。為了解決以上問題，需加裝一套自動快速補礦計量系統，使用比較成熟的自動快速補礦計量系統為料斗式，因保溫礦倉底部離鐵路線僅為5米多，無法安裝料斗式自動快速補礦計量系統。經研究論證，設計出一套集膠帶機、動態軌道衡、車號自動識別系統、PLC自動控制系統、計算機控制操作系統為一體的自動快速補礦計量系統，現將總體設計、原理及使用效果介紹如下。

2 總體設計和控制原理

2.1 總體設計

如圖1所示為自動快速補礦計量系統結構圖。

圖1 自動快速補礦計量系統結構圖

2.2 控制原理

當機車進入礦倉礦線時由人工控制手動進行粗裝礦，當粗裝礦完成機車牽出時啟動自動快速補礦計量系統進行精確計量補礦。

自動快速補礦計量系統啟動時首先由計軸器對車輛位置進行檢測判斷，并將位置信息傳遞到PLC開關量輸入端口，車輛到達計量稱重位置時，由計算機發出稱重指令，軌道衡稱重儀表將軌道衡稱量數據傳送至PLC模擬量輸入端口，稱重補礦軟件系統根據所缺礦量構建變頻器控制參數模型。當車輛到達補礦位置時由稱重補礦軟件系統向PLC發出補礦指令，PLC控制系統根據變頻器控制參數模型控制膠帶機進行補礦。在補礦過程中要實時稱量監控車輛重量，并根據車輛重量實時修改變頻器控制參數，以實現增大或減小膠帶機速度從而改變補礦量，當車輛重量達到設定重量時停止補礦。

2.3 控制流程

如圖2所示為一節車皮補礦程序控制流程圖，其它車皮采用同樣方式進行補礦，直到整列礦車補礦完成點擊結束補礦即可。稱重補礦軟件系統會根據車號掃描系統掃描出的車號對每節車皮的粗裝礦量、補礦量、補礦完成后的實際礦量進行計算和分析匯總，并生成稱量數據進行存儲，以供后期分析和查詢。

圖2 控制流程圖

3 硬件結構

PLC控制系統：采用小型系列PLC（帶模擬量輸入端口），因該系統控制點較少，參與運算的數據量較小，無需采用大中型PLC。

變頻器：采用M430系列通用變頻器，功率根據膠帶機電機進行匹配。

軌道衡：采用150噸動態軌道衡，具有鐵路部門許可的均可使用，該單位使用的是長沙楓葉稱重儀器公司生產的150噸動態軌道衡。

計軸器：為電磁感應非接觸器檢測開關，帶有開、閉控制開關。

車號掃描系統：該系統應根據機車所裝無線感應車標進行匹配，應能掃描到已安裝到車體底部的車標信號器。

4 軟件系統

該套稱重補礦軟件系統是在標準稱重軟件基礎上進行定制開發的，增加了補礦控制功能、計軸檢測計數接口和PLC通訊接口，并增加了相應的查詢分析功能。整套系統需SQL server2000、Microsoft Access數據庫系統支持。軟件系統主界面如圖3所示，補礦計量系統界面如圖4所示。

該系統是集計算機高級軟硬件技術開發而成的全新概念的稱重管理系統，系統利用微機在顯示、存儲、計算等方面的巨大優勢，充分發揮圖視界面及多媒體技術的特點，使稱重過程簡單快捷、準確有效，具有如下特點：①界面友好、操作快捷，能夠有效地提高稱重效率；②組態設置靈活、可監控性強，有助于規范化操作；③數據管理功能強大，為管理者提供決策依據；④具有網絡版特征，適于企業計算機聯網；⑤功能更強、更加靈活的報表處理，獨有的報表設計、處理功能，用戶可以按照自己的需要設計所需的報表；⑥安裝簡單，無需復雜配置，根據實際需要配置在常規的WINDOWS平臺上即可使用。

5 使用效果

該礦現裝有4套自動快速補礦計量系統，每年可節約鐵路運費900余萬元，減少90%因超裝造成的卸車時間，產生了較大的經濟效益。

圖3 軟件系統主界面

圖4 補礦計量系統界面

6 結束語

該套系統為國內首創，系統整體性能可靠，設備運行平穩，平時維護量較小。最容易發生故障的是車號掃描系統，由于該型號車號掃描設備平時只工作于短時掃描檢測狀態，而在補礦時車號掃描設備一直工作于掃描檢測狀態，天線功放一直在工作，有時會出現車號無法正常掃描的現象，對補礦計量不產生影響。目前生產廠家正在研發能夠長時間工作于掃描檢測狀態的車號掃描設備。

［1］霍 罡.歐姆龍PLC應用系統設計實例精解［M］.北京：電子工業出版社，2010.

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［3］徐 海，施利春.變頻器原理及應用［M］.北京：清華大學出版社，2010.