斗轮机智能化无人值守定位防碰撞系统

■ 背景概述：

      针对客户要实现斗轮机堆取料场无人值守的需求，除了需要增加视频监控系统外，还要在堆料机、取料机上增加定位装置检测设备位置信息传回中控系统，供中控实时显示位置信息。目前堆取料机位置检测大多采用的是人眼定位、激光位移传感器、行走限位开关、RFID 方式、加装刻度标尺精确定位系统的检测技术。这几种位置检测的方式均存在一定缺陷，具体表现如下：

      (1)人眼定位受制于眼睛健康状况和精神状态，环境影响比较大，作业时间长；

      (2)激光位移传感器在不洁净环境会失去作用，轨道沉降导致车辆走行抖动会使反光板靶位不准，亦会导致位置检测不准；

      (3)行走限位开关由于是点定位，对连续性位置检测存在盲区；

      (4)RFID 方式是无线点定位，存在漏读现象, 延时较大；

      (5)加装刻度条方式成本高，安装复杂，在现场恶劣的环境下容易磨损。

      这几种传感器在检测位置时多数为机械式、灵敏度低、寿命短、故障率高、可靠性低，操作繁锁，而且存在失控区，致使半自动操作难以可靠稳定运行。由于堆取料机是较大的设备，其惯性较大，在启动和停止时也是硬性的，所以在工作过程中会产生很大的撞击和震动，噪音污染严重，严重影响其安全性和有关零部件的寿命，易于损坏设备，故设备精确位置控制显得尤为重要。

      广州宇林自动化公司根据客户现场情况需求，本斗轮机智能化无人值守定位防碰撞系统方案采用在堆取料机上加装高精度定位编码器的检测技术，实现堆取料机的位置精确检测。高精度定位编码器安装调试简单，每个位置信息编码一一对 应，断电无需找重新找零点，内部没有易损件使用寿命长，重要的是检测到的堆取料机位置精度高，信号稳定可靠。考虑到堆场长度和精度要求，高精度定位编码器具有高分辨率的特点，同时考虑到现场环境恶劣 ，变频器和大型电机电磁干扰大，编码器数据采用特殊编码信号输出，从而具有避免电磁干扰的特点。

■ 定位检测：

      斗轮机智能化无人值守定位防碰撞系统是在堆、取料机上各安装一台无线位置检测装置和一个定位编码器，定位编码器采集堆取料机位置信息，位移信号通过无线位置检测装置发送至堆场 DCS 室。堆取料机位置信号，可实时显示在中控界面上。

■ 无线通讯方案：

      现场到电力室布线难，且堆场 作业环境恶劣，铺设的通讯电缆将处于不断活动中，经常会出现电缆断股、断芯现象，维护难，更换电缆成本高，现采用无线通讯方案实现把位置信息从机上传到堆场电力室。无线通讯采用主从机方案，两台定位检测装置分别安装在堆取料机上，实时读取设备位置信息；位置接收装置安装在堆场的 DCS 室内，扫描接收两台设备检测装置通过无线传回的位置信息，然后通过把位置信息反馈到 DCS 室远程 PLC 站。无线通讯频率采用国内免许可的工业开放频段，绕射能力强，通讯距离远，接收灵敏度高。无线模块采用先进进口芯片方案，引进先进的 SSC 扩频技术，通信距离可达几千米以上，同时软件带 FEC 前向纠错算法，极大地提高了模块抗干扰能力。

■ 可靠性与安全性：

      考虑到设备运行的可靠性和安全性，通讯数据除了堆取料机每台设备传回 DSC 位置信息外，还可以增加一组位置报警信号输出，当设备检测到无线通讯不正常，即可输出一个报警信号给到中控，中控可根据报警信号做出相应处理，这样就能防止错误位置信息的传输。以上方案已满足定位精度要求，如果对系统有更高的精度要求，可额外增加位置校准装置，在堆取料机上加装一组位置校准系统装置，位置校准信息通过无线传回堆场 DCS 电力室。如位置校准系统检测到位置数据出现较大偏差，则报警或停机处理，同时该位置校准系统可自动调整实际位置和检测位置的误差值，提高了位置的精确性。

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