刻度標尺斗輪堆取料機定位系統(tǒng)
第1章系統(tǒng)簡介
1.1現(xiàn)場概述
斗輪堆取料機又稱懸臂式堆取料機，是散貨料場專用堆取設(shè)備。它是堆取料合一的機械，即是一種挖取和堆存煤炭、礦石、砂石等松散物料的機械。它不僅適用于電廠，而且在碼頭、港口也很適用，大多數(shù)的轉(zhuǎn)運煤及松散物料的碼頭、港口都采用斗輪堆取料機。斗輪堆取料機的采用，大大縮短了堆取時間，提高了工作效率，減輕了工人勞動強度。國內(nèi)設(shè)計制造的企業(yè)有：大連重工（原大連工礦車輛廠）、哈爾濱重型機器廠、北京起重運輸機械研究所等單位。
斗輪堆取料機類設(shè)備包括堆取料機，取料機，堆料機，混勻取料機，混勻堆料機，門式堆取料機等。使用多的是堆取料機，其原因是此類設(shè)備功能較齊全，可滿足大多數(shù)條件下的需要。上述各種設(shè)備的基本功能是向料場堆料，或從料場取料。其中堆取料機具有堆取功能，取料機、堆料機只有取料或堆料功能，混勻取料機與混勻堆料機除具有取料與堆料功能外還具有均化功能，以滿足用戶對物料均化的要求。
混勻取料機與混勻堆料機顧名思義，既有正常的堆料與取料功能，也有均化功能，主要用于鋼鐵企業(yè)，水泥行業(yè)，電廠的原料進行均化處理。如燒結(jié)廠鐵礦石原料的均化，水泥廠的石灰石均化，發(fā)電廠的煤炭均化等。其重要意義在于經(jīng)過均化后的原料的化學成份相對穩(wěn)定，煤炭灰份與燃燒值也相對穩(wěn)定，可使這些行業(yè)在產(chǎn)品質(zhì)量控制方面與產(chǎn)品質(zhì)量方面有較大提高，同時提高了經(jīng)濟效益。并降低了能源消耗?；靹蛉×蠙C通常為橋式或門式結(jié)構(gòu)?；靹蚨蚜蠙C通常是搖臂式結(jié)構(gòu)。在具體工作時與普通堆取料機的區(qū)別在于混勻堆料機是連續(xù)走行堆料，堆料方式又可分為人字形布料與菱形布料。當堆料作業(yè)結(jié)束后再進行混勻取料?；靹蛉×蠙C取料時為全斷面取料，既同時取到整個斷面的物料。物料是由料耙耙下來，再由斗輪取到機上皮帶機，由機上皮帶機送到地面皮帶機。在實際取料過程中大車步進運行一個單程，然后堆取料機運行一個單程。如此反復運行取料。
為提高均化作業(yè)的效率，設(shè)備應具備尋堆認址、定位, 自動確定各層料堆起點、終點及位置跟蹤、終點記憶、料流對中心、電纜保護、整機自動堆取料，從而實現(xiàn)流暢的堆取料自動作業(yè)。同時中控室能夠?qū)ψ鳂I(yè)過程進行監(jiān)視。所以有必要對堆取料機位置進行連續(xù)跟蹤。
1.2目前采用的定位方式
目前堆取料機位置檢測大多采用的是人眼定位、光電編碼器裝置（光碼盤）、激光位移傳感器、行走限位開關(guān)、RFID方式。光電編碼器裝置，整套裝置安裝在驅(qū)動電機前部的一個金屬殼體內(nèi)，由盤狀齒輪與定位車齒條嚙合，通過驅(qū)動軸驅(qū)動編碼器。盤狀齒輪的圓周與定位車驅(qū)動小齒輪的圓周相同。編碼器由傳動齒輪自下而上通過減速機、聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動，實現(xiàn)定位車的位置檢測。這幾種檢測位置的方式均存在一定缺陷，具體表現(xiàn)如下：
1)人眼定位受制于眼睛健康狀況和精神狀態(tài)，環(huán)境影響比較大，作業(yè)時間長；
2)光電編碼器裝置在車輪打滑就會形成累計誤差, 相對定位的機械接觸工作方式；
3)激光位移傳感器在不潔凈環(huán)境會失去作用，軌道沉降導致車輛走行抖動會使反光板靶位不準，亦會導致位置檢測不準；
4)行走限位開關(guān)由于是點定位，對連續(xù)性位置檢測存在盲區(qū)；
5)RFID方式是無線點定位，存在漏讀現(xiàn)象, 延時較大；
故這幾種傳感器在檢測位置時多數(shù)為機械式、靈敏度低、壽命短、故障率高、可靠性低，操作繁鎖，而且存在溜放環(huán)節(jié)(即失控區(qū))，致使半自動操作難以可靠穩(wěn)定運行。由于堆取料機是較大的設(shè)備，其慣性較大，在啟動和停止時也是硬性的，所以在工作過程中會產(chǎn)生很大的撞擊和震動，噪音污染嚴重，嚴重影響其安全性和有關(guān)零部件的壽命，易于損壞設(shè)備，由此設(shè)備精確位置控制顯得尤為重要。
1.3本系統(tǒng)采用的定位技術(shù)
本系統(tǒng)采用在堆取料機上加裝刻度標尺精確定位系統(tǒng)的檢測技術(shù)，實現(xiàn)堆取料機的位置精確檢測?？潭葮顺邫z測到的堆取料機位置精度高，信號穩(wěn)定可靠。在車輛狀態(tài)良好的情況下，采用全聯(lián)機自動運行方式，即只要滿足啟始條件，按下自動啟動按鈕，系統(tǒng)將全部自動運行，中央控制室操作人員只起監(jiān)控作用，當發(fā)生機械故障或意外情況時，按自動停止或急停按鈕，解除自動程控操作。
第2章刻度標尺精確定位系統(tǒng)
2.1刻度標尺系統(tǒng)簡單說明
刻度標尺精確定位系統(tǒng)包括一臺地面電氣柜（含刻度生成儀等）、一臺車載電氣柜（含刻度分析儀等）、刻度標尺以及游尺指針等。其中刻度標尺是由扁平狀的PVC合成材質(zhì)外殼材料和內(nèi)部按照格雷碼規(guī)律編制的芯線構(gòu)成，類似一把有刻度的標尺，一般安裝在沿移動機車運行軌道單側(cè)邊，或者沿運行軌跡鋪設(shè)在地面上，亦或安裝在軌道旁的柵欄立柱上均可，需要檢測多長的位移就鋪設(shè)多長的刻度標尺；游尺指針安裝在機車上，用于識別本機車所在的位置。游尺指針相對刻度標尺平行非接觸移動，游尺指針指向的刻度即是當前位置值，可以在車上或地上得到位移量，無需初始參考點，定位精度5毫米，分辨率2毫米。
2.2刻度標尺系統(tǒng)原理
刻度標尺精確定位系統(tǒng)包括一臺地面電氣柜（含刻度分析儀等）、一臺車載電氣柜（含刻度生成儀等）、刻度標尺以及游尺指針等。其中刻度標尺是由扁平狀的PVC合成材質(zhì)外殼材料和內(nèi)部按照格雷碼規(guī)律編制的芯線構(gòu)成，類似一把有刻度的標尺，一般安裝在沿移動機車運行軌道單側(cè)邊，或者沿運行軌跡鋪設(shè)在地面上，亦或安裝在軌道旁的柵欄立柱上均可，需要檢測多長的位移就鋪設(shè)多長的刻度標尺；游尺指針安裝在機車上，用于識別本機車所在的位置。游尺指針相對刻度標尺平行非接觸移動，游尺指針指向的刻度即是當前位置值，可以在車上或地上得到位移量，無需初始參考點，定位精度5毫米，分辨率2毫米；可以斷續(xù)或連續(xù)檢測，尤其適用于軌道不平整的大車或環(huán)形運動機械位移檢測。防水、防油、防塵、耐酸堿，適用于冶金、礦山、水利、港口碼頭堆場、倉儲、化工等條件比較惡劣的環(huán)境。
2.3刻度標尺技術(shù)指標
?移動搬運設(shè)備地址測量精度：≤5mm，分辨率：2毫米，測量范圍：任意定制；
?工作環(huán)境溫度：系統(tǒng)工作溫度：-25℃～+70℃，
刻度標尺工作溫度：-40℃～+85℃，
?非接觸間隙：200mm±50mm，左右偏擺容差：±80mm；
?刷新速度：40HZ；
?輸入電源：220VAC±10%； 耗電：地面電氣柜<50w 車載電氣柜<50w。
?刻度標尺是PVC合成材質(zhì)，具有良好的粘結(jié)性、防水性、抗老化性，能適應熱漲冷縮、振動等原因而發(fā)生的變形。
?系統(tǒng)采用并行檢測方式，可提高檢測速度，中控室可實時采集檢測數(shù)據(jù)。
?系統(tǒng)采用全數(shù)字檢測技術(shù)，具有較高的靈敏度，頻率分辨力高， 較強的抗干擾能力。
?設(shè)備具有自檢功能，可自動診斷自身工作狀態(tài)，可智能（觸屏顯示功能）提供維護參考信息，可實時顯示現(xiàn)場信噪比，及信號強度等信息。
?在不更換或增加設(shè)備的情況下可在車上或地上得到地址數(shù)據(jù)（車上或地上方式檢測設(shè)備相同），方便控制方式和減少備件量。
2.4刻度標尺功能特點
系統(tǒng)中的刻度生成儀（兼函數(shù)信號發(fā)生）按一定的周期發(fā)出地址載波信號，經(jīng)游尺指針發(fā)射至刻度標尺，地面站的刻度分析儀接收到信號后，解碼還原出機車所處刻度標尺處的地址，經(jīng)控制器處理后由RS232或者RS485輸出。
無磨損的非接觸式位置檢測，使用壽命長；
可以斷續(xù)或連續(xù)檢測，測距長達2公里，位移檢測長度可以根據(jù)需要定制；
耐污染能力強，可用在水下、防蒸汽、耐酸堿；
安裝簡單更換方便（無需改變現(xiàn)場環(huán)境），免維護；
高穩(wěn)定性、高可靠性、多種信號輸出方式選擇；
具有反向極性保護功能、防雷擊、防射頻干擾、防靜電；
無需參考點的位移量輸出，不怕掉電；
位置的取樣時間和測量長度沒有關(guān)系；
可以用在環(huán)形運動機械位置檢測。
刻度標尺可以埋在水泥地面內(nèi)，方便安裝和防護，不影響作業(yè)環(huán)境。
2.5刻度標尺單套設(shè)備結(jié)構(gòu)圖（一維車上檢測）
1)車載子系統(tǒng)：由游尺指針、車載電氣柜（內(nèi)含刻度分析儀、開關(guān)電源等）。
2)地面子系統(tǒng)：由地面電氣柜組成（內(nèi)含刻度生成儀、開關(guān)電源、網(wǎng)關(guān)、標尺引線轉(zhuǎn)換器等）。
3)刻度標尺子系統(tǒng)：由專用刻度標尺、CN箱、EN箱、普通電纜以及各種用于刻度標尺安裝、固定、防護機構(gòu)組成。
第5章系統(tǒng)實現(xiàn)功能特點
堆取料機走行位置、裝卸位置精確檢測；
可實現(xiàn)堆取料機自動走行，自動堆取料；
實現(xiàn)位置聯(lián)鎖，可以防止兩端掉道或碰撞事故；
與堆取料機小皮帶聯(lián)鎖控制，防止混料、錯料、堵料事故；
可進行鱗狀堆積預混勻作業(yè)，以提高原料成分的均勻度、減少粒度偏析；
實現(xiàn)堆取料機遠程監(jiān)控功能；
結(jié)合皮帶秤數(shù)據(jù)對堆場堆存量數(shù)字化管理；
嚴格控制堆料形狀和取料規(guī)律，可以大大提高料場的存儲容量，提高料場的利用率；
變起點定終點工藝可將料堆截面堆成長方形，減少端部料的產(chǎn)生和浪費，也同時減少鏟車進場的作業(yè)量。
第6章系統(tǒng)應用領(lǐng)域
主要用于散狀物料處理，如礦山系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)、港口碼頭系統(tǒng)、化工系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、水泥系統(tǒng)、鐵路系統(tǒng)、輕工系統(tǒng)、軍工系統(tǒng)、石油系統(tǒng)、機械系統(tǒng)等有軌搬運設(shè)備精確定位和自動控制，如：大型散貨港口、火力發(fā)電廠的儲煤場、大型土方工程工地、大型鋼鐵公司的礦石煤炭原料場、大型焦化廠、大型水泥廠、輕工化工等部門的儲料場，進行挖取堆放煤炭、礦石、砂石、焦炭、食鹽等物料等。如：數(shù)字化綜合料場管理系統(tǒng)、煤場堆取料機定位和通信系統(tǒng)、刻度標尺定位裝置用于料場生產(chǎn)管理系統(tǒng)、混勻堆料機全自動無人操作系統(tǒng)、懸臂式斗輪堆取料機定位系統(tǒng)、原料場貯礦場大機位移識別系統(tǒng)、原料場混勻礦場大機位移識別系統(tǒng)、機械化綜合原料場管理系統(tǒng)、原料場混勻堆積管理系統(tǒng)、斗輪堆取料機行走控制系統(tǒng)、混勻料場堆位配置系統(tǒng)、混勻造堆系統(tǒng)、混勻預配料系統(tǒng)、機械化混勻料場、混勻堆料機自動控制系統(tǒng)、煤礦堆取料機自動控制系統(tǒng)、料場智能化管理系統(tǒng)。
