煤礦智能定量裝車系統設計研究

成冬冬

摘要：通過在煤礦智能火車中應用定量裝車系統，可以達成自動化裝車的目標，不僅實現裝車速度的加快、運輸水平的提高，同時，還能夠將裝車期間時常發生的貿易糾紛減少，減少煤礦企業的經濟損失。基于此，本文首先針對定量裝車系統的操作流程進行分析，并將此作為切入點，探尋更為有效的煤礦智能火車定量裝車系統設計方案，以求能夠實現裝車精度與效率的提升，并且保障安全性，實現人工成本的節約，為煤礦企業經濟效益的增長起到一定的促進作用。

關鍵詞：煤礦智能裝車;定量裝車系統;設計

前言：

以往在開展煤礦裝運工作期間，多數都是通過人工來實施火車裝車作業，不僅需要投入更多的勞動力，同時，也會降低裝車的精度，在操作流程方面時常會出現差錯，甚至會有超載、偏載等隱患問題的發生。因此，為了能夠實現自動化管理水平的提升，并且提高裝車作業的效率，確保煤礦企業能夠安全生產，就必須要在煤礦智能火車中設計一套切實可行的定量裝車系統，來提高煤礦裝運的質量，推動煤礦企業的持續、良好發展。

一、煤礦智能裝車系統簡介

智能裝車系統是智能化煤廠監控管理系統核心之一，該系統主要應用在治理超限超載等方面，我公司定量裝車系統是在傳統汽車衡系統的基礎上加上視頻監控設備、語音系統、刷卡系統等設備組成，對稱重數據和下料口狀態進行采集、計算、控制、保存、管理的一種管理系統，系統包括硬件設備和軟件兩大部分，可以進行手動和自動切換。準確的控制了車輛裝載物料量，避免了車輛由于裝載物料過多或過少需要重復的卸料或裝料，減少了單次作業周期，提高了工作效率能夠精確控制物料的裝載量，減少了車輛往返于過磅處與物料裝載處的次數，減少了裝車的周期裝車過程實時監控。

二、定量裝車系統的操作流程

（一）接收數據

在進行裝車以前，必須要嚴格審查各項業務。對于裝車人員來講，需要登錄報表系統，對所裝車型號、規格、數量以及客戶名稱等數據信息進行確認，確認無誤后，進入智能裝車系統，進行數據設置，輸入裝車型號，裝車熱值，然后向智能裝車系統直接下達智能裝車任務。

（二）智能裝車

在完成數據接收工作以后，裝車配煤操作人員需要將手動裝車按鈕切換到智能裝車，啟動智能裝車系統，從而按照業務，在智能裝車系統中，按實際需求選擇放倉或者一鍵配煤，進而智能裝車。針對于操作站而言，需要實時監控現場，采取“單鶴位圖”、“全貌圖”等窗口，以圖形或者是實時監控的方法來做出展示，確保操作人員能夠對整體的裝車過程進行全面監控。

（三）智能裝車結束

在完成裝車以后，裝車溜槽自動提升到停止位，操作站需要對裝車記錄進行自動儲存，操作人員將裝車的結果作為依據，從而自動生成裝車報表，將其視作發貨結果的根據。

三、煤礦智能火車定量裝車系統設計方案

（一）系統結構

針對于煤礦智能火車的定量裝車系統硬件而言，主要包含ESD按鈕、指示燈、溢煤開關、靜電接地裝置、裝車閥、流量計、批量控制器等設施，在軟件中，主要為裝車管理系統。除此以外，定量裝車系統還需要包含顯示大屏幕、報警器、探測器、出入口火車衡、裝車泵等設施，進而對系統的有效、穩定、可靠、安全運行做出保障。通常的情況下，定量裝車系統主要采取二級布網方式，在現場每間隔2個鶴位。便需要設立1臺批量控制器，現場所有裝車儀表信號均在各自批量控制器中接入，并且通過次完成防溢煤、防靜電、自動化控制等安全聯鎖保護。并且，現場中的多臺批量控制器利用通信網絡與控制室操作站相連，展開集中、統一管理。將以操作站為中心控制單元形成，針對于現場的批量控制器而言，屬于分散獨立控制單元的一種集散控制系統，從而達成集中控制、管理整體系統風險分散監控的目標。

（二）系統控制原理

針對于現場的工作人員來講，需要將不同槽車罐容作為依據，對最高裝位、裝車量先進行手動設置，通過流量計對流量進行檢測，并且向批量控制器上傳，批量控制器將上位機所下發的提煤量指令與流量數據作為依據，對裝車閥開度進行管控，達成定量裝車自動化的目標。在裝車期間，利用Modbus通信方法，促使批量控制器將裝車運行的各種參數實時向控制室中的裝車管理系統上傳，進行統一顯示。除此以外，裝車管理系統還能夠達成報表輸出、報警匯總以及歷史趨勢等功能，同時，利用以太網同ERP系統以及全廠站控制系統連接，達成聯動、共享數據信息的目標。控制煤礦智能火車定量裝車的過程主要劃分3個階段，即裝車溜槽自動下降并放煤，溜槽提升到設置高度，放煤完畢關閉閘板自動提升溜槽結束裝車這3個階段，不同的階段采取的控制也存在差異，最終的目標均是保障裝車穩定、安全裝車過程。

（三）主要硬件選型

1.批量控制器

針對于批量控制器而言，屬于定量裝車系統當中的核心設施，對現場裝車儀表的液位、流量、溫度等檢測信號進行采集是其主要的功能，將裝設要求作為依據，從而對開閥延遲時間、介質密度、提前量、煤位、裝車量等各種控制參數進行設定，并且將預定的流量作為依據，完成裝車過程中安全聯鎖保護防靜電、防溢煤、多段自動化控制等工作，進而達成防止偏載、溢煤、靜電等問題的發生以及高精度定量等目標，對儀表設施進行保護。

2.控制閥

在定量裝車系統中，控制閥屬于極為關鍵的一種設施，對整體裝車過程的控制速度以及控制精度做出保障，避免過高流量而導致靜電的出現，進而造成突然關閉而導致管道發生“水擊”問題。現如今，常見的裝車控制閥包含3種類型，即電動V型球閥、數控電液閥以及氣動兩（多）段式開關球閥。如果煤品性質差異大，可以優先選擇氣動兩段閥，如果煤品中含有雜質，且無儀表氣源，則可以優先選擇電動V型球閥。

3.流量計

煤礦是煤礦企業主要的裝車介質，因此，必須要采取適用介質范圍廣、高精度、高可靠的流量計來對裝車流量進行測量。通常的情況下，流量計的工作就是定量控制裝車過程，結算對外貿易將稱重儀表計量作為基礎。

4.測量定位

采取引導裝置，利用語音提示、交通信號燈，從而引導火車進入裝車部位。通過紅外線定位裝置的運用，對火車停留于裝車位做出明確。在完成火車定位后，停止中的火車需要在操作人員的允許下進行放煤，此時，操作人員接受放煤LED提示以及放煤請求語音，如果發現信息有誤，則需要停止裝車確認，利用程序達成自動鎖死裝車過程的目標。

（四）軟件設計

可以采取國內外較為知名的PLC廠家所研發的成熟產品作為裝車管理系統，并且將現場的實際需求作為依據進行組態。在上位機中達成裝車過程操作記錄、報警管理、權限管理、報表輸出、歷史趨勢、裝車控制、設置各種參數等功能。并且，連接ERP系統、全場站控制系統、裝車管理系統，達成聯動及共享數據信息的目標。

（五）安全設計

為了能夠對裝車安全做出保障，就必須要在每個煤礦智能車上安裝靜電接地夾以及溢煤保護器，同時，在批量控制器中引入信號。如果接地電阻超標或者是煤礦裝位達到上限，聯鎖關裝車閥，并且將裝車停止，減少溢煤問題的發生，對靜電接地安全做出保障。除此以外，為避免煤礦裝載過程中偏載而影響火車的正常運行，在火車裝車站的四周還應該設置帶報警功能的測偏儀，從而實時檢測火車裝載情況，向裝車管理系統上傳檢測信號，從而展開監控，如果發現偏載現象，則可及時發出警報，并且通過裝車管理系統對批量控制器聯鎖進行控制，將裝車閥關閉且停止裝車。

四、結束語：

綜合上述的分析而言，在煤礦企業的智能裝車中，對定量裝車系統加以使用已變得愈來愈普遍、廣泛。而本文通過與實際的要求、需求相結合，對設計煤礦智能裝車的定量裝車系統控制原理以及系統結構做出了深入、全面的分析，并且詳細探討了關鍵的軟硬件，其目的在于對煤礦企業生產管理需求做出滿足的條件下，實現人工成本的大幅度節約，并且，有效提高裝運的效率及裝車精確度，促使煤礦企業能夠不斷增長自身的經濟效益。可以說，設計智能定量裝車系統，并且合理加以運用，是煤礦企業未來主要的發展趨勢。

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