堆取料机定位系统采用的定位技术

第1章 堆取料机定位系统简介
1.1 现场概述
斗轮堆取料机又称悬臂式堆取料机，是散货料场专用堆取设备。它是堆取料合一的机械，即是一种挖取和堆存煤炭、矿石、砂石等松散物料的率机械。它不仅适用于电厂，而且在码头、港口也很适用，大多数的转运煤及松散物料的码头、港口都采用斗轮堆取料机。斗轮堆取料机的采用，大大缩短了堆取时间，提高了工作效率，减轻了工人劳动强度。国内早设计制造的企业有：大连重工（原大连工矿车辆厂）、哈尔滨重型机器厂、北京起重运输机械研究所等单位。
斗轮堆取料机类设备包括堆取料机，取料机，堆料机，混匀取料机，混匀堆料机，门式堆取料机等。使用多的是堆取料机，其原因是此类设备功能较齐全，可满足大多数条件下的需要。上述各种设备的基本功能是向料场堆料，或从料场取料。其中堆取料机具有堆取功能，取料机、堆料机只有取料或堆料功能，混匀取料机与混匀堆料机除具有取料与堆料功能外还具有均化功能，以满足用户对物料均化的要求。
混匀取料机与混匀堆料机顾名思义，既有正常的堆料与取料功能，也有均化功能，主要用于钢铁企业，水泥行业，电厂的原料进行均化处理。如烧结厂铁矿石原料的均化，水泥厂的石灰石均化，发电厂的煤炭均化等。其重要意义在于经过均化后的原料的化学成份相对稳定，煤炭灰份与燃烧值也相对稳定，可使这些行业在产品质量控制方面与产品质量方面有较大提高，同时提高了经济效益。并降了能源消耗。混匀取料机通常为桥式或门式结构。混匀堆料机通常是摇臂式结构。在具体工作时与普通堆取料机的区别在于混匀堆料机是连续走行堆料，堆料方式又可分为人字形布料与菱形布料。当堆料作业结束后再进行混匀取料。混匀取料机取料时为全断面取料，既同时取到整个断面的物料。物料是由料耙耙下来，再由斗轮取到机上皮带机，由机上皮带机送到地面皮带机。在实际取料过程中大车步进运行一个单程，然后堆取料机运行一个单程。如此运行取料。
为提高均化作业的效率，设备应具备寻堆认址、定位, 自动确定各层料堆起点、终点及位置跟踪、终点记忆、料流对中心、电缆保护、整机自动堆取料，从而实现流畅和的堆取料自动作业。同时中控室能够对作业过程进行监视。所以有必要对堆取料机位置进行连续跟踪。

1.2 目前采用的定位方式
目前堆取料机位置检测大多采用的是人眼定位、光电编码器装置（光码盘）、激光位移传感器、行走限位开关、RFID方式。光电编码器装置，整套装置安装在驱动电机前部的一个金属壳体内，由盘状齿轮与定位车齿条啮合，通过驱动轴驱动编码器。盘状齿轮的圆周与定位车驱动小齿轮的圆周相同。编码器由传动齿轮自下而上通过减速机、联轴节驱动，实现定位车的位置检测。这几种检测位置的方式均存在缺陷，具体表现如下：
1) 人眼定位受制于眼睛健康状况和精神状态，环境影响比较大，作业时间长；
2) 光电编码器装置在车轮打滑会形成累计误差, 相对定位的机械接触工作方式；
3) 激光位移传感器在不洁净环境会失去作用，轨道沉降导致车辆走行抖动会使反光板靶位不准，亦会导致位置检测不准；
4) 行走限位开关由于是点定位，对连续性位置检测存在盲区；
5) RFID方式是无线点定位，存在漏读现象, 延时较大；
故这几种传感器在检测位置时多数为机械式、灵敏度、寿命短、故障率高、可靠性，操作繁锁，而且存在溜放环节(即失控区)，致使半自动操作难以可靠稳定运行。由于堆取料机是较大的设备，其惯性较大，在启动和停止时也是硬性的，所以在工作过程中会产生很大的撞击和震动，噪音污染严重，严重影响其安全性和有关部件的寿命，易于损坏设备，由此设备位置控制显得尤为重要。
1.3 本系统采用的定位技术
本系统采用在堆取料机上加装刻度标尺定位系统的检测技术，实现堆取料机的位置检测。刻度标尺检测到的堆取料机位置精度高，信号稳定可靠。在车辆状态良好的情况下，采用全联机自动运行方式，即只要满足启始条件，按下自动启动按钮，系统将全部自动运行，控制室操作人员只起监控作用，当发生机械故障或意外情况时，按自动停止或急停按钮，解除自动程控操作。
第2章 刻度标尺定位系统
2.1 刻度标尺系统简单说明
刻度标尺定位系统包括一台地面电气柜（含刻度生成仪等）、一台车载电气柜（含刻度分析仪等）、刻度标尺以及游尺指针等。其中刻度标尺是由扁平状的PVC合成材质外壳材料和内部按照格雷码规律编制的芯线构成，类似一把有刻度的标尺，一般安装在沿移动机车运行轨道单侧边，或者沿运行轨迹铺设在地面上，亦或安装在轨道旁的栅栏立柱上均可，需要检测多长的位移铺设多长的刻度标尺；游尺指针安装在机车上，用于识别本机车所在的位置。游尺指针相对刻度标尺平行非接触移动，游尺指针指向的刻度即是当前位置值，可以在车上或地上得到位移量，无需初始参考点，定位精度5毫米，分辨率2毫米。
2.2 刻度标尺系统原理
刻度标尺定位系统包括一台地面电气柜（含刻度分析仪等）、一台车载电气柜（含刻度生成仪等）、刻度标尺以及游尺指针等。其中刻度标尺是由扁平状的PVC合成材质外壳材料和内部按照格雷码规律编制的芯线构成，类似一把有刻度的标尺，一般安装在沿移动机车运行轨道单侧边，或者沿运行轨迹铺设在地面上，亦或安装在轨道旁的栅栏立柱上均可，需要检测多长的位移铺设多长的刻度标尺；游尺指针安装在机车上，用于识别本机车所在的位置。游尺指针相对刻度标尺平行非接触移动，游尺指针指向的刻度即是当前位置值，可以在车上或地上得到位移量，无需初始参考点，定位精度5毫米，分辨率2毫米；可以断续或连续检测，尤其适用于轨道不平整的大车或环形运动机械位移检测。防水、防油、防尘、耐酸碱，适用于冶金、矿山、水利、港口码头堆场、仓储、化工等条件比较恶劣的环境。
2.3 刻度标尺技术指标
? 移动搬运设备地址测量精度：≤5mm，分辨率：2毫米，测量范围：任意定制；
? 工作环境温度：系统工作温度：-25℃～+70℃，
刻度标尺工作温度：-40℃～+85℃，
? 非接触间隙：200mm±50mm，左右偏摆容差：±80mm；
? 刷新速度：40HZ；
? 输入电源：220VAC±10%； 耗电：地面电气柜<50w 车载电气柜<50w。
? 刻度标尺是PVC合成材质，具有良好的粘结性、防水性、抗老化性，能适应热涨冷缩、振动等原因而发生的变形。
? 系统采用并行检测方式，可提高检测速度，中控室可实时采集检测数据。
? 系统采用全数字检测技术，具有较高的灵敏度，频率分辨力高， 较强的抗干扰能力。
? 设备具有自检功能，可自动诊断自身工作状态，可智能（触屏显示功能）提供维护参考信息，可实时显示现场信噪比，及信号强度等信息。
? 在不更换或增加设备的情况下可在车上或地上得到地址数据（车上或地上方式检测设备相同），方便控制方式和减少备件量。
2.4 刻度标尺功能特点
系统中的刻度生成仪（兼函数信号发生）按的周期发出地址载波信号，经游尺指针发射至刻度标尺，地面站的刻度分析仪接收到信号后，解码还原出机车所处刻度标尺处的地址，经控制器处理后由RS232或者RS485输出。
无磨损的非接触式位置检测，使用寿命长；
可以断续或连续检测，测距长达2公里，位移检测长度可以根据需要定制；
耐污染能力超强，可用在水下、防蒸汽、耐酸碱；
安装简单更换方便（无需改变现场环境），免维护；
高稳定性、高可靠性、多种信号输出方式选择；
具有反向极性保护功能、防雷击、防射频干扰、防静电；
无需参考点的位移量型输出，不怕掉电；
位置的取样时间和测量长度没有关系；
可以用在环形运动机械位置检测。
刻度标尺可以埋在水泥地面内，方便安装和防护，不影响作业环境。
2.5 刻度标尺单套设备结构图（一维车上检测）
1) 车载子系统：由游尺指针、车载电气柜（内含刻度分析仪、开关电源等）。
2) 地面子系统：由地面电气柜组成（内含刻度生成仪、开关电源、网关、标尺引线转换器等）。
3) 刻度标尺子系统：由专用刻度标尺、CN箱、EN箱、普通电缆以及各种用于刻度标尺安装、固定、防护机构组成。


第5章 系统实现功能特点
堆取料机走行位置、装卸位置检测；
可实现堆取料机自动走行，自动堆取料；
实现位置联锁，可以防止两端掉道或碰撞事故；
与堆取料机小皮带联锁控制，防止混料、错料、堵料事故；
可进行鳞状堆积预混匀作业，以提高原料成分的均匀度、减少粒度偏析；
实现堆取料机远程监控功能；
结合皮带秤数据对堆场堆存量数字化管理；
严格控制堆料形状和取料规律，可以大大提高料场的存储容量，提高料场的利用率；
变起点定终点工艺可将料堆截面堆成长方形，减少端部料的产生和浪费，也同时减少铲车进场的作业量。
第6章 系统应用领域
主要用于散状物料处理，如矿山系统、冶金系统、港口码头系统、化工系统、电力系统、水泥系统、铁路系统、轻工系统、系统、石油系统、机械系统等有轨搬运设备定位和自动控制，如：大型散货港口、火力发电厂的储煤场、大型土方工程工地、大型钢铁公司的矿石煤炭原料场、大型焦化厂、大型水泥厂、轻工化工等部门的储料场，进行挖取堆放煤炭、矿石、砂石、焦炭、食盐等物料等。如：数字化综合料场管理系统、煤场堆取料机定位和通信系统、刻度标尺定位装置用于料场生产管理系统、混匀堆料机全自动无人操作系统、悬臂式斗轮堆取料机定位系统、原料场贮矿场大机位移识别系统、原料场混匀矿场大机位移识别系统、机械化综合原料场管理系统、原料场混匀堆积管理系统、斗轮堆取料机行走控制系统、混匀料场堆位配置系统、混匀造堆系统、混匀预配料系统、机械化混匀料场、混匀堆料机自动控制系统、煤矿堆取料机自动控制系统、料场智能化管理系统。