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運及均化的大型移動設備，其運行可靠性直接關系到場內物流是否通暢。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系統裝置，進行輸導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鎖信號都是通過一根多芯的柔性電纜進行通訊，每芯電纜只能傳送一個開關量信號，不能實現大量開關量以及模擬量的傳輸，同時由于滑環集電器自身結構及其處在設備中柱處等原因，經常會出現信號傳輸不穩定甚至中斷等現象，嚴重影響到堆取料機的安全性與可靠性，傳統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生震動，以及滑環集電器安裝誤差等原因，使得聯鎖和通訊集電器中的觸點變形破損，滑環集電器的觸點隨電纜卷盤的旋轉而錯位，觸點的機械結構松動，導致接觸不良。同時，由于堆場內物料粉塵濃度大、硬度大造成磨損嚴重，加上安裝等原因造成滑環集電器粉塵堆積，從而造成斷路或者短路。據統計，滑環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.設備安全隱患大

   當堆取料機滑環集電器或者通信線纜發生故障，導致聯鎖失控，通訊中斷，不能及時停止放料和停下皮帶機，嚴重時會造成堆取料機沖出軌道，使其鋼結構整體變形，能引起上百萬元的損失，也給設備與操作人員帶來不安全因素；當取料機滑觸線故障，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，就會導致堵料，撒料，壓料，甚至拉斷皮帶等情況，給正常生產造成困難，同時給設備及人身帶來很大安全隱患。

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

● 工業化的設計：工業無線控制系統的每個核心及重要部件均采用工業級的進口原件，可滿足在各種不同惡劣條件下使用。

● 控制距離更遠：控制距離標配為2.5公里。

● 抗干擾能力強：TRC系列產品增強了抗干擾設計，即使在功率是他百倍的發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、工業無線控制系統的軟件具備CRC檢查碼及錯誤回復的能力，能保證百分之百的無誤傳輸及解碼。2、先進的中央處理器對錯誤的信號進行檢查，達到百分之百無錯誤解碼，及控制所有的繼電器輸出。

● 二十二進二十二出的雙向控制：可以應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即可以解決控制電纜通訊問題。

● 預留接口多：工業無線控制系統考慮到今后的產品升級需要，在設計時就預留很多接口，方便客戶以后產品升級。

● 人性化的設計：每個堆取料機根據產地不同和安裝不同，在使用中的各種操作方法也不一樣，工業無線控制系統可在使用現場調整功能，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系統最大的特點其實就是它不需要改變我廠現有的任何通訊協議，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、聯鎖等一些控制點通過系統的A機B機之間的無線通訊傳輸與我廠DCS系統聯系起來實現中控對堆取料機的控制。設備送電之后，堆取料機各種狀態信號經A、B機在設備與中控之間雙向傳輸，中控操作人員發出指令經DCS系統傳輸到A機，A機將指令轉換為數字信號并加密之后無線傳輸到B機，B機接收到A機發出的數字信號之后進行數據解密還原，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部既定控制程序開始工作。B機將堆取料機發出的工作狀態信號無線傳輸給A機，A機接收到B機發出的堆取料機工作狀態信號并反饋到DCS系統；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，然后經中繼柜鋪設一根控制線連接A機，B機與控制柜連接。然后調整A,B兩機的頻率撥碼開關和密碼撥碼開關，確保兩機工作頻率和信號密碼相吻合。

由于DCS系統造價昂貴，在不改變任何系統的情況下，通過這種方式的改造既達到了任務目標又實現與原有系統的兼容，兩全其美。

再好的設備，再好的技術也需要實踐的檢驗，只有經得起考驗才能稱得上真正的好。

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

工業無線控制系統剛改造完成的時候，系統出現過信號接收不良的問題。經過分析發現，由于堆場內原料的緣故，信號在通過料體時嚴重衰減，從而導致信號收發不良。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。

設備運行一年多以來，從未出現因為控制數據傳輸堵塞導致設備無法控制的現象，達到了改造目的，實現了經濟效益，也有了安全保障，同時也把有限的人員從反復繁瑣危險的工作中解放了出來。

    石灰石堆取料機的工作環境中，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。我們在現場維護設備時候發現，很多時候都由于堆取料機自身運行時產生的震動及設備現場大量的粉塵威脅著設備的安全運行。設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致元件接觸不良。這些都是設備安全運行的隱患，而且這些隱患涉及的元件眾多，線路復雜所以不容易察覺，不容易被發現。這就要求我們必須在設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燃。

    三期煤直堆和石灰石堆場所處的環境都差不多，都有粉塵及震動導致的隱患。并且兩臺設備都是運用西門子PLC S7-300系統進行設備運行組態控制，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代替了傳統的控制柜操作按鈕，減少了處在隱患面上的電器元件，設備的穩定性也比較好。

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通訊協議連接觸摸屏TP177A，然后操作人員通過操作觸摸屏來代替傳統的開關控制給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行設備的現場控制，且觸摸屏穩定性非常強，操作也非常直觀簡單。這樣就可以優化工藝流程，減少電器元件的數量，減少了設備故障率還可以監控設備的實時狀態，通過觸摸屏就可以實現現場操作設備運行，這樣與工業無線控制系統結合起來運用就能更好的保障設備的穩定生產。

                                                                 李明志