論述石灰石堆取料機無線控制及改造

    石灰石堆取料機是我廠用于原料石灰石轉(zhuǎn)運及均化的大型移動設(shè)備，其運行可靠性直接關(guān)系到場內(nèi)物流是否通暢。過去，我廠堆取料機上的供電及通訊主要是通過安裝在中心柱的滑環(huán)系統(tǒng)裝置，進(jìn)行輸導(dǎo)動力電源及控制信號。中控室與堆取料機控制室之間的控制及聯(lián)鎖信號都是通過一根多芯的柔性電纜進(jìn)行通訊，每芯電纜只能傳送一個開關(guān)量信號，不能實現(xiàn)大量開關(guān)量以及模擬量的傳輸，同時由于滑環(huán)集電器自身結(jié)構(gòu)及其處在設(shè)備中柱處等原因，經(jīng)常會出現(xiàn)信號傳輸不穩(wěn)定甚至中斷等現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到堆取料機的安全性與可靠性，傳統(tǒng)的通訊方式在實際運行中普遍存在以下問題：

1.故障頻繁

   由于大車軌道安裝精度不高，運行軌道不能精確的在同一軸線上及堆取料機的移動產(chǎn)生震動，以及滑環(huán)集電器安裝誤差等原因，使得聯(lián)鎖和通訊集電器中的觸點變形破損，滑環(huán)集電器的觸點隨電纜卷盤的旋轉(zhuǎn)而錯位，觸點的機械結(jié)構(gòu)松動，導(dǎo)致接觸不良。同時，由于堆場內(nèi)物料粉塵濃度大、硬度大造成磨損嚴(yán)重，加上安裝等原因造成滑環(huán)集電器粉塵堆積，從而造成斷路或者短路。據(jù)統(tǒng)計，滑環(huán)集電器故障率占堆取料機總故障的40%。

2.維修時間長、工作量大

正常損壞時，少則需要4-5小時，多則10小時以上，且每次都需要兩人以上工作，工作量大。

3.設(shè)備安全隱患大

   當(dāng)堆取料機滑環(huán)集電器或者通信線纜發(fā)生故障，導(dǎo)致聯(lián)鎖失控，通訊中斷，不能及時停止放料和停下皮帶機，嚴(yán)重時會造成堆取料機沖出軌道，使其鋼結(jié)構(gòu)整體變形，能引起上百萬元的損失，也給設(shè)備與操作人員帶來不安全因素；當(dāng)取料機滑觸線故障，由于下一段工藝流程中的輸送皮帶機故障或緊急異常時，不能及時停止取料，就會導(dǎo)致堵料，撒料，壓料，甚至拉斷皮帶等情況，給正常生產(chǎn)造成困難，同時給設(shè)備及人身帶來很大安全隱患。

    2012年，我廠進(jìn)行了堆取料機的工業(yè)無線控制技術(shù)改造，使用的是南京光岳科技有限公司的TRC1818工業(yè)無線控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)有以下特點：

● 工業(yè)化的設(shè)計：工業(yè)無線控制系統(tǒng)的每個核心及重要部件均采用工業(yè)級的進(jìn)口原件，可滿足在各種不同惡劣條件下使用。

● 控制距離更遠(yuǎn)：控制距離標(biāo)配為2.5公里。

● 抗干擾能力強：TRC系列產(chǎn)品增強了抗干擾設(shè)計，即使在功率是他百倍的發(fā)射塔下也可以正常使用在信號傳輸中，每一個信號都采取了特殊的加密處理;關(guān)鍵的部件都采用了高成本的金屬外殼，使外來的干擾降到最低。

● 高可靠性：1、工業(yè)無線控制系統(tǒng)的軟件具備CRC檢查碼及錯誤回復(fù)的能力，能保證百分之百的無誤傳輸及解碼。2、先進(jìn)的中央處理器對錯誤的信號進(jìn)行檢查，達(dá)到百分之百無錯誤解碼，及控制所有的繼電器輸出。

● 二十二進(jìn)二十二出的雙向控制：可以應(yīng)用在最新型的堆取料機控制，一個堆料機或取料機只需要一套無線控制系統(tǒng)即可以解決控制電纜通訊問題。

● 預(yù)留接口多：工業(yè)無線控制系統(tǒng)考慮到今后的產(chǎn)品升級需要，在設(shè)計時就預(yù)留很多接口，方便客戶以后產(chǎn)品升級。

● 人性化的設(shè)計：每個堆取料機根據(jù)產(chǎn)地不同和安裝不同，在使用中的各種操作方法也不一樣，工業(yè)無線控制系統(tǒng)可在使用現(xiàn)場調(diào)整功能，使之能完全能和堆/取料機配合使用。

● 多種故障指示，清晰明了：控制系統(tǒng)面板備有各種功能和故障指示，在有問題的情況下，能很快判斷出故障點。

     TRC1818系統(tǒng)最大的特點其實就是它不需要改變我廠現(xiàn)有的任何通訊協(xié)議，它把堆取料機控制回路中的中控啟/停、中控急停、運行、啟動、故障、堆取料、聯(lián)鎖等一些控制點通過系統(tǒng)的A機B機之間的無線通訊傳輸與我廠DCS系統(tǒng)聯(lián)系起來實現(xiàn)中控對堆取料機的控制。設(shè)備送電之后，堆取料機各種狀態(tài)信號經(jīng)A、B機在設(shè)備與中控之間雙向傳輸，中控操作人員發(fā)出指令經(jīng)DCS系統(tǒng)傳輸?shù)?/span>A機，A機將指令轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并加密之后無線傳輸?shù)?/span>B機，B機接收到A機發(fā)出的數(shù)字信號之后進(jìn)行數(shù)據(jù)解密還原，然后再傳輸給堆取料機控制柜，控制柜接收到B機傳來的信號之后按照內(nèi)部既定控制程序開始工作。B機將堆取料機發(fā)出的工作狀態(tài)信號無線傳輸給A機，A機接收到B機發(fā)出的堆取料機工作狀態(tài)信號并反饋到DCS系統(tǒng)；同時A機和B機把堆料機和取料機之間的互鎖信號相互傳遞給對方，以完成對堆取料機之間的互鎖控制。設(shè)備安裝也非常方便，只需要把原來從DCS室中繼柜到堆取料機控制柜之間的控制線纜拆除，然后經(jīng)中繼柜鋪設(shè)一根控制線連接A機，B機與控制柜連接。然后調(diào)整A,B兩機的頻率撥碼開關(guān)和密碼撥碼開關(guān)，確保兩機工作頻率和信號密碼相吻合。

由于DCS系統(tǒng)造價昂貴，在不改變?nèi)魏蜗到y(tǒng)的情況下，通過這種方式的改造既達(dá)到了任務(wù)目標(biāo)又實現(xiàn)與原有系統(tǒng)的兼容，兩全其美。

再好的設(shè)備，再好的技術(shù)也需要實踐的檢驗，只有經(jīng)得起考驗才能稱得上真正的好。

在沒有技改的時候，我們的人員需要經(jīng)常地在狹小的空間中拆卸中柱上端的護(hù)罩，檢查控制線纜及電源線纜的滑環(huán)集電器。由于控制線纜軟且易損，設(shè)備經(jīng)常會因為信號丟失而失去控制或者跳停，嚴(yán)重威脅工作人員及設(shè)備安全，且維修難度高，時間長，耗費人力物力，影響正常生產(chǎn) 。

工業(yè)無線控制系統(tǒng)剛改造完成的時候，系統(tǒng)出現(xiàn)過信號接收不良的問題。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，由于堆場內(nèi)原料的緣故，信號在通過料體時嚴(yán)重衰減，從而導(dǎo)致信號收發(fā)不良。所以就通過加高堆取料機上的天線有效的解決了這個問題。

設(shè)備運行一年多以來，從未出現(xiàn)因為控制數(shù)據(jù)傳輸堵塞導(dǎo)致設(shè)備無法控制的現(xiàn)象，達(dá)到了改造目的，實現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益，也有了安全保障，同時也把有限的人員從反復(fù)繁瑣危險的工作中解放了出來。

    石灰石堆取料機的工作環(huán)境中，粉塵較大，粉塵是電器元件的主要殺手之一。粉塵大就容易阻礙電器元件的散熱，就容易使電器元件接觸不良。我們在現(xiàn)場維護(hù)設(shè)備時候發(fā)現(xiàn)，很多時候都由于堆取料機自身運行時產(chǎn)生的震動及設(shè)備現(xiàn)場大量的粉塵威脅著設(shè)備的安全運行。設(shè)備自身的震動容易使處在震動面上的電器元件的接線端子松動，大量的粉塵附著在元件的觸點上導(dǎo)致元件接觸不良。這些都是設(shè)備安全運行的隱患，而且這些隱患涉及的元件眾多，線路復(fù)雜所以不容易察覺，不容易被發(fā)現(xiàn)。這就要求我們必須在設(shè)備停機間歇期間挨個緊固，工作量大，耗時長，而且很難杜絕隱患的死灰復(fù)燃。

    三期煤直堆和石灰石堆場所處的環(huán)境都差不多，都有粉塵及震動導(dǎo)致的隱患。并且兩臺設(shè)備都是運用西門子PLC S7-300系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備運行組態(tài)控制，他們所不同的就是煤直堆取料機運用的西門子的觸摸屏技術(shù)代替了傳統(tǒng)的控制柜操作按鈕，減少了處在隱患面上的電器元件，設(shè)備的穩(wěn)定性也比較好。

三期煤場取料機使用的是西門子S7-300 CPU313C 一個AI/AO模塊，一個DI/DO模塊，兩個DI模塊和一個DO模塊通過MPI通訊協(xié)議連接觸摸屏TP177A，然后操作人員通過操作觸摸屏來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的開關(guān)控制給PLC賦值從而控制取料機運行。三期石灰石取料機使用的是西門子S7-300 CPU314 四個DI模塊和三個DO模塊，堆料機PLC型號與取料機相同，只是多了一個DO模塊。這些可以說明兩個堆場的系統(tǒng)性上面都是通的，也就是說，石灰石堆取料機也完全可以用觸摸屏來進(jìn)行設(shè)備的現(xiàn)場控制，且觸摸屏穩(wěn)定性非常強，操作也非常直觀簡單。這樣就可以優(yōu)化工藝流程，減少電器元件的數(shù)量，減少了設(shè)備故障率還可以監(jiān)控設(shè)備的實時狀態(tài)，通過觸摸屏就可以實現(xiàn)現(xiàn)場操作設(shè)備運行，這樣與工業(yè)無線控制系統(tǒng)結(jié)合起來運用就能更好的保障設(shè)備的穩(wěn)定生產(chǎn)。

                                                                 李明志