论述石灰石堆取料机无线控制及改造

    石灰石堆取料机是我厂用于原料石灰石转运及均化的大型移动设备，其运行可靠性直接关系到场内物流是否通畅。过去，我厂堆取料机上的供电及通讯主要是通过安装在中心柱的滑环系统装置，进行输导动力电源及控制信号。中控室与堆取料机控制室之间的控制及联锁信号都是通过一根多芯的柔性电缆进行通讯，每芯电缆只能传送一个开关量信号，不能实现大量开关量以及模拟量的传输，同时由于滑环集电器自身结构及其处在设备中柱处等原因，经常会出现信号传输不稳定甚至中断等现象，严重影响到堆取料机的安全性与可靠性，传统的通讯方式在实际运行中普遍存在以下问题：

1.故障频繁

   由于大车轨道安装精度不高，运行轨道不能精确的在同一轴线上及堆取料机的移动产生震动，以及滑环集电器安装误差等原因，使得联锁和通讯集电器中的触点变形破损，滑环集电器的触点随电缆卷盘的旋转而错位，触点的机械结构松动，导致接触不良。同时，由于堆场内物料粉尘浓度大、硬度大造成磨损严重，加上安装等原因造成滑环集电器粉尘堆积，从而造成断路或者短路。据统计，滑环集电器故障率占堆取料机总故障的40%。

2.维修时间长、工作量大

正常损坏时，少则需要4-5小时，多则10小时以上，且每次都需要两人以上工作，工作量大。

3.设备安全隐患大

   当堆取料机滑环集电器或者通信线缆发生故障，导致联锁失控，通讯中断，不能及时停止放料和停下皮带机，严重时会造成堆取料机冲出轨道，使其钢结构整体变形，能引起上百万元的损失，也给设备与操作人员带来不安全因素；当取料机滑触线故障，由于下一段工艺流程中的输送皮带机故障或紧急异常时，不能及时停止取料，就会导致堵料，撒料，压料，甚至拉断皮带等情况，给正常生产造成困难，同时给设备及人身带来很大安全隐患。

    2012年，我厂进行了堆取料机的工业无线控制技术改造，使用的是南京光岳科技有限公司的TRC1818工业无线控制系统。此系统有以下特点：

● 工业化的设计：工业无线控制系统的每个核心及重要部件均采用工业级的进口原件，可满足在各种不同恶劣条件下使用。

● 控制距离更远：控制距离标配为2.5公里。

● 抗干扰能力强：TRC系列产品增强了抗干扰设计，即使在功率是他百倍的发射塔下也可以正常使用在信号传输中，每一个信号都采取了特殊的加密处理;关键的部件都采用了高成本的金属外壳，使外来的干扰降到最低。

● 高可靠性：1、工业无线控制系统的软件具备CRC检查码及错误回复的能力，能保证百分之百的无误传输及解码。2、先进的中央处理器对错误的信号进行检查，达到百分之百无错误解码，及控制所有的继电器输出。

● 二十二进二十二出的双向控制：可以应用在最新型的堆取料机控制，一个堆料机或取料机只需要一套无线控制系统即可以解决控制电缆通讯问题。

● 预留接口多：工业无线控制系统考虑到今后的产品升级需要，在设计时就预留很多接口，方便客户以后产品升级。

● 人性化的设计：每个堆取料机根据产地不同和安装不同，在使用中的各种操作方法也不一样，工业无线控制系统可在使用现场调整功能，使之能完全能和堆/取料机配合使用。

● 多种故障指示，清晰明了：控制系统面板备有各种功能和故障指示，在有问题的情况下，能很快判断出故障点。

     TRC1818系统最大的特点其实就是它不需要改变我厂现有的任何通讯协议，它把堆取料机控制回路中的中控启/停、中控急停、运行、启动、故障、堆取料、联锁等一些控制点通过系统的A机B机之间的无线通讯传输与我厂DCS系统联系起来实现中控对堆取料机的控制。设备送电之后，堆取料机各种状态信号经A、B机在设备与中控之间双向传输，中控操作人员发出指令经DCS系统传输到A机，A机将指令转换为数字信号并加密之后无线传输到B机，B机接收到A机发出的数字信号之后进行数据解密还原，然后再传输给堆取料机控制柜，控制柜接收到B机传来的信号之后按照内部既定控制程序开始工作。B机将堆取料机发出的工作状态信号无线传输给A机，A机接收到B机发出的堆取料机工作状态信号并反馈到DCS系统；同时A机和B机把堆料机和取料机之间的互锁信号相互传递给对方，以完成对堆取料机之间的互锁控制。设备安装也非常方便，只需要把原来从DCS室中继柜到堆取料机控制柜之间的控制线缆拆除，然后经中继柜铺设一根控制线连接A机，B机与控制柜连接。然后调整A,B两机的频率拨码开关和密码拨码开关，确保两机工作频率和信号密码相吻合。

由于DCS系统造价昂贵，在不改变任何系统的情况下，通过这种方式的改造既达到了任务目标又实现与原有系统的兼容，两全其美。

再好的设备，再好的技术也需要实践的检验，只有经得起考验才能称得上真正的好。

在没有技改的时候，我们的人员需要经常地在狭小的空间中拆卸中柱上端的护罩，检查控制线缆及电源线缆的滑环集电器。由于控制线缆软且易损，设备经常会因为信号丢失而失去控制或者跳停，严重威胁工作人员及设备安全，且维修难度高，时间长，耗费人力物力，影响正常生产 。

工业无线控制系统刚改造完成的时候，系统出现过信号接收不良的问题。经过分析发现，由于堆场内原料的缘故，信号在通过料体时严重衰减，从而导致信号收发不良。所以就通过加高堆取料机上的天线有效的解决了这个问题。

设备运行一年多以来，从未出现因为控制数据传输堵塞导致设备无法控制的现象，达到了改造目的，实现了经济效益，也有了安全保障，同时也把有限的人员从反复繁琐危险的工作中解放了出来。

    石灰石堆取料机的工作环境中，粉尘较大，粉尘是电器元件的主要杀手之一。粉尘大就容易阻碍电器元件的散热，就容易使电器元件接触不良。我们在现场维护设备时候发现，很多时候都由于堆取料机自身运行时产生的震动及设备现场大量的粉尘威胁着设备的安全运行。设备自身的震动容易使处在震动面上的电器元件的接线端子松动，大量的粉尘附着在元件的触点上导致元件接触不良。这些都是设备安全运行的隐患，而且这些隐患涉及的元件众多，线路复杂所以不容易察觉，不容易被发现。这就要求我们必须在设备停机间歇期间挨个紧固，工作量大，耗时长，而且很难杜绝隐患的死灰复燃。

    三期煤直堆和石灰石堆场所处的环境都差不多，都有粉尘及震动导致的隐患。并且两台设备都是运用西门子PLC S7-300系统进行设备运行组态控制，他们所不同的就是煤直堆取料机运用的西门子的触摸屏技术代替了传统的控制柜操作按钮，减少了处在隐患面上的电器元件，设备的稳定性也比较好。

三期煤场取料机使用的是西门子S7-300 CPU313C 一个AI/AO模块，一个DI/DO模块，两个DI模块和一个DO模块通过MPI通讯协议连接触摸屏TP177A，然后操作人员通过操作触摸屏来代替传统的开关控制给PLC赋值从而控制取料机运行。三期石灰石取料机使用的是西门子S7-300 CPU314 四个DI模块和三个DO模块，堆料机PLC型号与取料机相同，只是多了一个DO模块。这些可以说明两个堆场的系统性上面都是通的，也就是说，石灰石堆取料机也完全可以用触摸屏来进行设备的现场控制，且触摸屏稳定性非常强，操作也非常直观简单。这样就可以优化工艺流程，减少电器元件的数量，减少了设备故障率还可以监控设备的实时状态，通过触摸屏就可以实现现场操作设备运行，这样与工业无线控制系统结合起来运用就能更好的保障设备的稳定生产。

                                                                 李明志