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摘 要：通过全面分析张双楼煤矿装车系统使用现状及其弊端，提出了经济实用的升级改造方案，阐述了改造后自动化装车系统的控制方式及实际使用效果。本文通过全面分析张双楼煤矿装车系统使用现状及其弊端，指出基于继电接触器的传统控制方式具有很大的问题，然后根据实际问题，提出了经济适用的升级改造方案，并阐述了改造后自动化装车系统的控制方式，该改造方案能够有效提高装车系统的可靠性，最大程度地保证了装车的及时性，能够为张双楼煤矿创造更好的效益。
关键词：装车自动化系统 西门子PLC 车号识别 工业电视监控
中图分类号：T2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0066-01
张双楼煤矿主要依靠铁路装车系统实现煤炭外销，它的可靠高效运行直接影响着矿井销售业绩。目前装车系统是基于继电接触器的传统控制方式，存在以下问题：主要依靠人工手动操作完成装车，容易造成超载、欠载、偏载等情况；装车班组人数多，工人劳动强度大，工作环境差，设备维护工作量大等，严重制约了企业的生产发展。基于这些实际情况，制定了一套便于实施、投入成本小的装车自动化改造方案。
1 现状
张双楼煤矿的装车系统主要包括给煤闸板、卸料斗、平车器、牵引绞车、轨道衡等部分。生产过程中，在控制室主操作人员主要依靠集中按钮操作台，控制牵引绞车、平车器、轨道衡计算机。其他辅助操作人员依据主操作人员指令控制给煤闸板、卸料斗等。主辅操作人员通过对讲机呼叫沟通，装车误差量控制主要依靠主操作人员经验，人为因素较大，控制精度差。当因操作人员失误引起车辆超载时，必须人工卸车保证允许误差量，同时装车效率受到严重影响，也带给操作人员更多的工作压力和劳动量，为企业生产造成一定的经济损失。
2 改造方案
本改造方案主要增加一套PLC控制系统，一套上位监控组态软件以及火车车厢位置检测传感器，现场装车情况的工业电视监控系统；PLC采用西门子S7-300控制系统、上位监控组态软件采用GE公司的IFIX。
装车系统所有设备包括：给煤闸板、卸料斗、牵引绞车、平车器等设备全部通过PLC实现控制；PLC主要实现现场设备的信号采集、逻辑控制、逻辑闭锁、轨道衡通讯、车号识别通讯等；通过上位组态监控软件实现设备的监控，控制室只要设置1名操作员即可，操作人员通过上位监控计算机实现所有控现场设备的启停控制；各种设备状态及数据实时显示监控、数据设定、各种系统操作、故障记录报警、历史趋势、实时数据及报表打印等功能。
工业电视监控点主要有各给煤闸板、卸料斗、牵引绞车、车厢上轨道衡点、车辆入口点等；摄像头采用红外一体摄像机，现场所有摄像头均通过光端机经光纤传输至装车控制室，这样提高了视频信号传输质量和稳定性；在控制室安装1台硬盘录像机和1台液晶显示器，硬盘录像机配置2块500G硬盘，可以实现生产视频录像存储，作为生产情况追溯的依据；硬盘录像机外接液晶显示器和鼠标实现现场摄像头的管理和控制；操作人员通过显示器可以实时的观察现场生产情况，动态有效的指导现场生产，提高生产安全性。
改造后装车自动化系统主要控制方式如下：
当车辆到达装车站后车号识别器将每节车厢识别信息采集至上位监控计算机，同时，安装在车辆入点处的摄像头将车厢上车号抓拍录入视频监控计算机；控制室操作员将车号识别器读取的车辆信息和视频监控抓拍的车号校对修正后，发出装车准备指令；系统根据现场传感器识别的车厢位置信号，打响起开车预告信号，自动将车皮牵引到装煤点位置，连续响起装车信号。随后集控系统依次开动卸料斗、给煤闸板，开始预装车；当装车量达到额定装载的80%（可以根据实际情况及时调整设定量）时关小煤仓给煤闸板并调整卸料斗，进入精装阶段，依据轨道衡显示的装车重量显示逐渐减少给煤量，当达到预定值时，系统自动关闭给煤闸板及卸料斗，实现轨道衡的精确定量装车。在装煤过程中，通过轨道衡所测量的煤流量，将该煤流量测量值通过串行通讯传给PLC。PLC根据煤流量和给定给煤量的数值进行相应的运算，经过D/A（数模转换）转换成模拟信号后，传送给变频器信号参考输入端，变频器根据该参考信号输出频率控制电机拖动绞车，实现通过装车煤流量的大小调整绞车速度，以保证装车过程中煤能均匀装在车厢里，系统根据计量的装煤量自动调节给煤闸板开度；待一节车皮装车接近完毕时，通过PLC扩展模块RS485接口接至轨道衡仪表输出端读取轨道衡称重信号，判断是否已接近或达到预计装车吨位，当达到所需煤量时，抬起卸料斗，同时响起两声计量信号给主控台。待计量完毕后系统根据衡器发出的计量信号，自动开始下一节车皮的装煤过程。同时，平煤系统开启，对第一位车辆经行平整，在自动开始下一车，对第一位车的车表面经行影像拍摄并储存。
生产集中控制方式除了上述的全自动工作方式外，还有当系统出现故障时利用控制台转换开关实现控制室的就地控制和现场单机就地控制方式。三种工作方式的并联存在形式有效提高了装车系统的可靠性，最大程度地保证了装车的及时性。
3 结语
张双楼煤矿通过本次系统改造升级后，预计实现装车班操作工人减员一半，每个装车班人员只需5人即可完成所有装车工作，并且可实现平均每小时1000吨装车产量，装车量平均误差控制在正负100KG以下，有效地提高装车的效率和精度，为张双楼煤矿创造了更好的效益。
参考文献
[1] 张泽江.新型称重系统在快速装车系统的应用[J].煤质技术，2009，28（4）：167-168.
[2] 刘冲，齐玫.煤矿列车装车过程自动化[J].煤矿自动化，1999（6）：27-29.
[3] 柴瑞娟，陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4] 刘锴.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京航空航天大学出版社，2004.
关键词：装车自动化系统 西门子PLC 车号识别 工业电视监控
中图分类号：T2 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0066-01
张双楼煤矿主要依靠铁路装车系统实现煤炭外销，它的可靠高效运行直接影响着矿井销售业绩。目前装车系统是基于继电接触器的传统控制方式，存在以下问题：主要依靠人工手动操作完成装车，容易造成超载、欠载、偏载等情况；装车班组人数多，工人劳动强度大，工作环境差，设备维护工作量大等，严重制约了企业的生产发展。基于这些实际情况，制定了一套便于实施、投入成本小的装车自动化改造方案。
1 现状
张双楼煤矿的装车系统主要包括给煤闸板、卸料斗、平车器、牵引绞车、轨道衡等部分。生产过程中，在控制室主操作人员主要依靠集中按钮操作台，控制牵引绞车、平车器、轨道衡计算机。其他辅助操作人员依据主操作人员指令控制给煤闸板、卸料斗等。主辅操作人员通过对讲机呼叫沟通，装车误差量控制主要依靠主操作人员经验，人为因素较大，控制精度差。当因操作人员失误引起车辆超载时，必须人工卸车保证允许误差量，同时装车效率受到严重影响，也带给操作人员更多的工作压力和劳动量，为企业生产造成一定的经济损失。
2 改造方案
本改造方案主要增加一套PLC控制系统，一套上位监控组态软件以及火车车厢位置检测传感器，现场装车情况的工业电视监控系统；PLC采用西门子S7-300控制系统、上位监控组态软件采用GE公司的IFIX。
装车系统所有设备包括：给煤闸板、卸料斗、牵引绞车、平车器等设备全部通过PLC实现控制；PLC主要实现现场设备的信号采集、逻辑控制、逻辑闭锁、轨道衡通讯、车号识别通讯等；通过上位组态监控软件实现设备的监控，控制室只要设置1名操作员即可，操作人员通过上位监控计算机实现所有控现场设备的启停控制；各种设备状态及数据实时显示监控、数据设定、各种系统操作、故障记录报警、历史趋势、实时数据及报表打印等功能。
工业电视监控点主要有各给煤闸板、卸料斗、牵引绞车、车厢上轨道衡点、车辆入口点等；摄像头采用红外一体摄像机，现场所有摄像头均通过光端机经光纤传输至装车控制室，这样提高了视频信号传输质量和稳定性；在控制室安装1台硬盘录像机和1台液晶显示器，硬盘录像机配置2块500G硬盘，可以实现生产视频录像存储，作为生产情况追溯的依据；硬盘录像机外接液晶显示器和鼠标实现现场摄像头的管理和控制；操作人员通过显示器可以实时的观察现场生产情况，动态有效的指导现场生产，提高生产安全性。
改造后装车自动化系统主要控制方式如下：
当车辆到达装车站后车号识别器将每节车厢识别信息采集至上位监控计算机，同时，安装在车辆入点处的摄像头将车厢上车号抓拍录入视频监控计算机；控制室操作员将车号识别器读取的车辆信息和视频监控抓拍的车号校对修正后，发出装车准备指令；系统根据现场传感器识别的车厢位置信号，打响起开车预告信号，自动将车皮牵引到装煤点位置，连续响起装车信号。随后集控系统依次开动卸料斗、给煤闸板，开始预装车；当装车量达到额定装载的80%（可以根据实际情况及时调整设定量）时关小煤仓给煤闸板并调整卸料斗，进入精装阶段，依据轨道衡显示的装车重量显示逐渐减少给煤量，当达到预定值时，系统自动关闭给煤闸板及卸料斗，实现轨道衡的精确定量装车。在装煤过程中，通过轨道衡所测量的煤流量，将该煤流量测量值通过串行通讯传给PLC。PLC根据煤流量和给定给煤量的数值进行相应的运算，经过D/A（数模转换）转换成模拟信号后，传送给变频器信号参考输入端，变频器根据该参考信号输出频率控制电机拖动绞车，实现通过装车煤流量的大小调整绞车速度，以保证装车过程中煤能均匀装在车厢里，系统根据计量的装煤量自动调节给煤闸板开度；待一节车皮装车接近完毕时，通过PLC扩展模块RS485接口接至轨道衡仪表输出端读取轨道衡称重信号，判断是否已接近或达到预计装车吨位，当达到所需煤量时，抬起卸料斗，同时响起两声计量信号给主控台。待计量完毕后系统根据衡器发出的计量信号，自动开始下一节车皮的装煤过程。同时，平煤系统开启，对第一位车辆经行平整，在自动开始下一车，对第一位车的车表面经行影像拍摄并储存。
生产集中控制方式除了上述的全自动工作方式外，还有当系统出现故障时利用控制台转换开关实现控制室的就地控制和现场单机就地控制方式。三种工作方式的并联存在形式有效提高了装车系统的可靠性，最大程度地保证了装车的及时性。
3 结语
张双楼煤矿通过本次系统改造升级后，预计实现装车班操作工人减员一半，每个装车班人员只需5人即可完成所有装车工作，并且可实现平均每小时1000吨装车产量，装车量平均误差控制在正负100KG以下，有效地提高装车的效率和精度，为张双楼煤矿创造了更好的效益。
参考文献
[1] 张泽江.新型称重系统在快速装车系统的应用[J].煤质技术，2009，28（4）：167-168.
[2] 刘冲，齐玫.煤矿列车装车过程自动化[J].煤矿自动化，1999（6）：27-29.
[3] 柴瑞娟，陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用[M].北京：机械工业出版社，2006.
[4] 刘锴.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京航空航天大学出版社，2004.