煤礦智能定量裝車系統(tǒng)設(shè)計研究

成冬冬

摘要：通過在煤礦智能火車中應(yīng)用定量裝車系統(tǒng)，可以達成自動化裝車的目標(biāo)，不僅實現(xiàn)裝車速度的加快、運輸水平的提高，同時，還能夠?qū)⒀b車期間時常發(fā)生的貿(mào)易糾紛減少，減少煤礦企業(yè)的經(jīng)濟損失?；诖?，本文首先針對定量裝車系統(tǒng)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(tǒng)設(shè)計方案，以求能夠?qū)崿F(xiàn)裝車精度與效率的提升，并且保障安全性，實現(xiàn)人工成本的節(jié)約，為煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益的增長起到一定的促進作用。

關(guān)鍵詞：煤礦智能裝車;定量裝車系統(tǒng);設(shè)計

前言：

以往在開展煤礦裝運工作期間，多數(shù)都是通過人工來實施火車裝車作業(yè)，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(xiàn)差錯，甚至?xí)谐d、偏載等隱患問題的發(fā)生。因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動化管理水平的提升，并且提高裝車作業(yè)的效率，確保煤礦企業(yè)能夠安全生產(chǎn)，就必須要在煤礦智能火車中設(shè)計一套切實可行的定量裝車系統(tǒng)，來提高煤礦裝運的質(zhì)量，推動煤礦企業(yè)的持續(xù)、良好發(fā)展。

一、煤礦智能裝車系統(tǒng)簡介

智能裝車系統(tǒng)是智能化煤廠監(jiān)控管理系統(tǒng)核心之一，該系統(tǒng)主要應(yīng)用在治理超限超載等方面，我公司定量裝車系統(tǒng)是在傳統(tǒng)汽車衡系統(tǒng)的基礎(chǔ)上加上視頻監(jiān)控設(shè)備、語音系統(tǒng)、刷卡系統(tǒng)等設(shè)備組成，對稱重數(shù)據(jù)和下料口狀態(tài)進行采集、計算、控制、保存、管理的一種管理系統(tǒng)，系統(tǒng)包括硬件設(shè)備和軟件兩大部分，可以進行手動和自動切換。準(zhǔn)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(fù)的卸料或裝料，減少了單次作業(yè)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(shù)，減少了裝車的周期裝車過程實時監(jiān)控。

二、定量裝車系統(tǒng)的操作流程

（一）接收數(shù)據(jù)

在進行裝車以前，必須要嚴(yán)格審查各項業(yè)務(wù)。對于裝車人員來講，需要登錄報表系統(tǒng)，對所裝車型號、規(guī)格、數(shù)量以及客戶名稱等數(shù)據(jù)信息進行確認(rèn)，確認(rèn)無誤后，進入智能裝車系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)設(shè)置，輸入裝車型號，裝車熱值，然后向智能裝車系統(tǒng)直接下達智能裝車任務(wù)。

（二）智能裝車

在完成數(shù)據(jù)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(tǒng)，從而按照業(yè)務(wù)，在智能裝車系統(tǒng)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(jiān)控現(xiàn)場，采取“單鶴位圖”、“全貌圖”等窗口，以圖形或者是實時監(jiān)控的方法來做出展示，確保操作人員能夠?qū)φw的裝車過程進行全面監(jiān)控。

（三）智能裝車結(jié)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(jié)果作為依據(jù)，從而自動生成裝車報表，將其視作發(fā)貨結(jié)果的根據(jù)。

三、煤礦智能火車定量裝車系統(tǒng)設(shè)計方案

（一）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對于煤礦智能火車的定量裝車系統(tǒng)硬件而言，主要包含ESD按鈕、指示燈、溢煤開關(guān)、靜電接地裝置、裝車閥、流量計、批量控制器等設(shè)施，在軟件中，主要為裝車管理系統(tǒng)。除此以外，定量裝車系統(tǒng)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(shè)施，進而對系統(tǒng)的有效、穩(wěn)定、可靠、安全運行做出保障。通常的情況下，定量裝車系統(tǒng)主要采取二級布網(wǎng)方式，在現(xiàn)場每間隔2個鶴位。便需要設(shè)立1臺批量控制器，現(xiàn)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(lián)鎖保護。并且，現(xiàn)場中的多臺批量控制器利用通信網(wǎng)絡(luò)與控制室操作站相連，展開集中、統(tǒng)一管理。將以操作站為中心控制單元形成，針對于現(xiàn)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(tǒng)，從而達成集中控制、管理整體系統(tǒng)風(fēng)險分散監(jiān)控的目標(biāo)。

（二）系統(tǒng)控制原理

針對于現(xiàn)場的工作人員來講，需要將不同槽車罐容作為依據(jù)，對最高裝位、裝車量先進行手動設(shè)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(fā)的提煤量指令與流量數(shù)據(jù)作為依據(jù)，對裝車閥開度進行管控，達成定量裝車自動化的目標(biāo)。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(shù)實時向控制室中的裝車管理系統(tǒng)上傳，進行統(tǒng)一顯示。除此以外，裝車管理系統(tǒng)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(wǎng)同ERP系統(tǒng)以及全廠站控制系統(tǒng)連接，達成聯(lián)動、共享數(shù)據(jù)信息的目標(biāo)?？刂泼旱V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(shè)置高度，放煤完畢關(guān)閉閘板自動提升溜槽結(jié)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(biāo)均是保障裝車穩(wěn)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(tǒng)當(dāng)中的核心設(shè)施，對現(xiàn)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(shè)要求作為依據(jù)，從而對開閥延遲時間、介質(zhì)密度、提前量、煤位、裝車量等各種控制參數(shù)進行設(shè)定，并且將預(yù)定的流量作為依據(jù)，完成裝車過程中安全聯(lián)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(fā)生以及高精度定量等目標(biāo)，對儀表設(shè)施進行保護。

2.控制閥

在定量裝車系統(tǒng)中，控制閥屬于極為關(guān)鍵的一種設(shè)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(dǎo)致靜電的出現(xiàn)，進而造成突然關(guān)閉而導(dǎo)致管道發(fā)生“水擊”問題?，F(xiàn)如今，常見的裝車控制閥包含3種類型，即電動V型球閥、數(shù)控電液閥以及氣動兩（多）段式開關(guān)球閥。如果煤品性質(zhì)差異大，可以優(yōu)先選擇氣動兩段閥，如果煤品中含有雜質(zhì)，且無儀表氣源，則可以優(yōu)先選擇電動V型球閥。

3.流量計

煤礦是煤礦企業(yè)主要的裝車介質(zhì)，因此，必須要采取適用介質(zhì)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(jié)算對外貿(mào)易將稱重儀表計量作為基礎(chǔ)。

4.測量定位

采取引導(dǎo)裝置，利用語音提示、交通信號燈，從而引導(dǎo)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(fā)現(xiàn)信息有誤，則需要停止裝車確認(rèn)，利用程序達成自動鎖死裝車過程的目標(biāo)。

（四）軟件設(shè)計

可以采取國內(nèi)外較為知名的PLC廠家所研發(fā)的成熟產(chǎn)品作為裝車管理系統(tǒng)，并且將現(xiàn)場的實際需求作為依據(jù)進行組態(tài)。在上位機中達成裝車過程操作記錄、報警管理、權(quán)限管理、報表輸出、歷史趨勢、裝車控制、設(shè)置各種參數(shù)等功能。并且，連接ERP系統(tǒng)、全場站控制系統(tǒng)、裝車管理系統(tǒng)，達成聯(lián)動及共享數(shù)據(jù)信息的目標(biāo)。

（五）安全設(shè)計

為了能夠?qū)ρb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(biāo)或者是煤礦裝位達到上限，聯(lián)鎖關(guān)裝車閥，并且將裝車停止，減少溢煤問題的發(fā)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(yīng)該設(shè)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(tǒng)上傳檢測信號，從而展開監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)偏載現(xiàn)象，則可及時發(fā)出警報，并且通過裝車管理系統(tǒng)對批量控制器聯(lián)鎖進行控制，將裝車閥關(guān)閉且停止裝車。

四、結(jié)束語：

綜合上述的分析而言，在煤礦企業(yè)的智能裝車中，對定量裝車系統(tǒng)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(jié)合，對設(shè)計煤礦智能裝車的定量裝車系統(tǒng)控制原理以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)做出了深入、全面的分析，并且詳細(xì)探討了關(guān)鍵的軟硬件，其目的在于對煤礦企業(yè)生產(chǎn)管理需求做出滿足的條件下，實現(xiàn)人工成本的大幅度節(jié)約，并且，有效提高裝運的效率及裝車精確度，促使煤礦企業(yè)能夠不斷增長自身的經(jīng)濟效益?？梢哉f，設(shè)計智能定量裝車系統(tǒng)，并且合理加以運用，是煤礦企業(yè)未來主要的發(fā)展趨勢。

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