基于控制定位技術應用的汽車采樣機行程優化

劉　江， 喬智偉

（國電電力大同第二發電廠， 山西　大同　037043）

1　項目背景

某火電廠分為二期、三期，二期兩臺60萬kW亞臨界直接空冷機組，三期兩臺66萬kW超臨界直接空冷機組，分別配有一個各自的儲煤場，每個儲煤場配有兩臺汽車煤采樣機。2015年儲煤場進行了燃料智能化改造項目工程，對四臺采樣機進行了更新，采用長沙通發制造的DTQQ60.0，大車最大行程13 m，小車最大行程4.5 m，采樣升降行程3.4 m，采樣方式無人值守/人工采樣兩種方式。無人值守方式過程及原理：煤車到位→讀卡識別車號→車位定位器定位煤車位置信息→系統提取煤車車寬、長、高、頭、拉筋等參數→計算機控制系統隨機生成采樣分布點→系統發出指令控制大小車和采樣頭行程進行采樣。在實際采樣過程中，自動布點采樣因行程不精確，經常發生打車幫、打拉筋現象，引發設備安全事故并影響煤場車輛接卸效率。經研究，采取控制邏輯優化和激光定位校核對汽車采樣機行程進行精準定位和優化，且達到了良好的實際效果。

2　原因分析

引起采樣打車幫、打拉筋的因素有：第一，車位定位器定位：車位定位器定位是用來測量車輛車頭位置的裝置，精度為1 cm，發送端、接收端有壞點時，造成車位測量誤差。第二，車輛信息：車輛的長、寬、高、車頭長以及拉筋距車頭的距離是參照采樣點計算的基本參數，這些基本參數若存在測量誤差會帶到整個采樣點計算中。第三，大、小車驅動性能：大、小車驅動電機是由變頻器控制，為了提高采樣速度，電機在不同的行程中采用不同的頻率，造成大、小車的行程并非線性關系。第四，大、小車電機制動裝置：隨著采樣機運行時間的不斷增加，大、小車電機制動裝置的性能會逐漸惡化，造成剎車距離不斷增加。

3　控制邏輯修正及激光精準定位應用改進

針對以上原因的分析和長期現場的觀測，提出了以下改進措施。

3.1　改進前控制工作原理

如圖1所示，變頻器可以用來控制大、小車的運行速度，頻率越大車的運行速度越大，頻率越小車的速度越小，車在啟動、行走、制動三個階段頻率越來越小，使其既提高采樣速度，又保證制動的平穩；脈動計數器可以用來控制車的行程，根據行程求出脈動數，在達到脈動數時控制制動剎車，實現預定行車距離。

式中：S為行程，K為行程/每一脈動，N為脈動數。在理想狀態下S與N是線性關系，即N=S/K。

圖1　變頻器工作原理圖

3.2　改進后控制工作原理

我們對公式S=KN提出分段修正算法，修正公式為S=K（N-Ns）。

式中：Ns為分段修正脈動數。

脈動數公式：N=（S-KNs）/K。

改進后控制流程圖2所示，系統隨機生成采樣點（Sx，Sy）,然后判斷其所在區間段，根據區間段提取區間Ns值，計算出N值，發出控制命令，實時循環判斷N值與實測脈動數是否相等，如果相等說明采樣頭到位，驅動電機及時制動剎車，啟動下轉等后續控制流程。

圖2　邏輯改進控制流程圖

3）激光精準定位檢測程序應用，建立修正參數表。為了建立上述提到的修正脈動數表，開發了激光精準定位檢測程序，激光筆安裝及檢查位置詳見圖3所示，通過給定預設目標和修正參數后，使車直接行走，通過觀測激光筆光束點與地標點是否重合檢測行程的精準度，對采樣機行程精準定位和校核，得到修正脈動數表，同步更新到采樣機上位機的數據庫中以便于應用。

圖3　激光筆安裝檢查位置圖

激光精準定位檢測步驟：在采樣機小車上安裝激光筆，在地面上每隔50 cm設定地標點。在激光定位檢測軟件中給定預設車行參數，使車行走；測量車行偏差；根據車行偏差大小，調整修正脈動數，修正脈動數自動更新到數據庫對應參數表中；重復以上步驟直到測量車行偏差值為0；給定下一預設車行參數，使車行走；重復以上步驟直到預設車行參數為1 200 cm調整完畢；實際應用的激光定位檢測。測試報告數據見表1所示（如果再精心修正調試，完全可以使誤差都達到0，已完全滿足系統要求誤差0～3 cm范圍）。

表1　激光定位檢測測試數據報告　cm

4　技術管理

1）將車位定位器列入日常巡檢和定期檢測工作，以消除車位定位器故障而產生的誤差。

2）將車輛信息維護由車型測量建立方式改為車車測量，以保證消減每輛煤車基本參數誤差。

3）定期使用激光定位檢測程序校正采樣機大小車行程納入定期檢測工作中。5改進后效果

通過采樣機大、小車行程控制改進、激光定位檢測程序對行程修正參數的調整，大大提高了汽車橋式采樣機行程精準度，采樣機行程精準度從原來的最大偏差50 cm降到0～3 cm，完全滿足了采樣機性能要求，同時工作人員用了將近一個月的時間，對數據庫中近2 000輛車輛信息全部進行了車車測量和更新補錄，使車輛信息正確率達到100%。經過長期對采樣機運行觀測，已徹底避免了采樣頭打車幫、打拉筋現象，有效地提升了設備運行安全性和可靠性，解決了由于采樣機因行程不準確采樣故障等問題影響煤場車輛接卸的問題。通過以上優化改進，達到令人滿意的效果。