第1章 系統(tǒng)簡介
1.1 現(xiàn)場概述
斗輪堆取料機(jī)又稱懸臂式堆取料機(jī)，是散貨料場專用堆取設(shè)備。它是堆取料合一的機(jī)械，即是一種挖取和堆存煤炭、礦石、砂石等松散物料的高效率機(jī)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(jī)。斗輪堆取料機(jī)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(qiáng)度。國內(nèi)最早設(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(jī)器廠、北京起重運輸機(jī)械研究所等單位。
斗輪堆取料機(jī)類設(shè)備包括堆取料機(jī)，取料機(jī)，堆料機(jī)，混勻取料機(jī)，混勻堆料機(jī)，門式堆取料機(jī)等。使用最多的是堆取料機(jī)，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(jī)具有堆取功能，取料機(jī)、堆料機(jī)只有取料或堆料功能，混勻取料機(jī)與混勻堆料機(jī)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(jī)與混勻堆料機(jī)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(jìn)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(xué)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(jì)效益。并降低了能源消耗。混勻取料機(jī)通常為橋式或門式結(jié)構(gòu)。混勻堆料機(jī)通常是搖臂式結(jié)構(gòu)。在具體工作時與普通堆取料機(jī)的區(qū)別在于混勻堆料機(jī)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(dāng)堆料作業(yè)結(jié)束后再進(jìn)行混勻取料。混勻取料機(jī)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(jī)上皮帶機(jī)，由機(jī)上皮帶機(jī)送到地面皮帶機(jī)。在實際取料過程中大車步進(jìn)運行一個單程，然后堆取料機(jī)運行一個單程。如此反復(fù)運行取料。
為提高均化作業(yè)的效率，設(shè)備應(yīng)具備尋堆認(rèn)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(hù)、整機(jī)自動堆取料，從而實現(xiàn)流暢和高效的堆取料自動作業(yè)。同時中控室能夠?qū)ψ鳂I(yè)過程進(jìn)行監(jiān)視。所以有必要對堆取料機(jī)位置進(jìn)行連續(xù)跟蹤。

1.2 目前采用的定位方式
目前堆取料機(jī)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(jī)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(jī)、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(jī)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(dǎo)致車輛走行抖動會使反光板靶位不準(zhǔn)，亦會導(dǎo)致位置檢測不準(zhǔn)；
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(jī)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(jī)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(yán)重，嚴(yán)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(jī)上加裝刻度標(biāo)尺精確定位系統(tǒng)的檢測技術(shù)，實現(xiàn)堆取料機(jī)的位置精確檢測。刻度標(biāo)尺檢測到的堆取料機(jī)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(jī)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(dāng)發(fā)生機(jī)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(biāo)尺精確定位系統(tǒng)
2.1 刻度標(biāo)尺系統(tǒng)簡單說明
刻度標(biāo)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(biāo)尺以及游尺指針等。其中刻度標(biāo)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(biāo)尺，一般安裝在沿移動機(jī)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(biāo)尺；游尺指針安裝在機(jī)車上，用于識別本機(jī)車所在的位置。游尺指針相對刻度標(biāo)尺平行非接觸移動，游尺指針指向的刻度即是當(dāng)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(biāo)尺系統(tǒng)原理
刻度標(biāo)尺精確定位系統(tǒng)采用電磁感應(yīng)原理來檢測移動設(shè)備的位移量，當(dāng)游尺指針線圈中通入交變電流時，在游尺指針附近會產(chǎn)生交變磁場。刻度標(biāo)尺近似處在一個交變的、均勻分布的磁場中,每對刻度標(biāo)尺芯線會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。刻度生成儀信號通過電磁耦合方式傳送到刻度標(biāo)尺的感應(yīng)環(huán)線上。刻度分析儀對接收到的信號進(jìn)行相位比較。交叉線的信號相位與平行線的信號相位相同，地址為“0”；交叉線的信號相位與平行線的信號相位相反，地址為“1”，這樣感應(yīng)的地址信息是格雷碼排列，由此確定游尺指針在刻度標(biāo)尺長度方向上的位置。
2.3 刻度標(biāo)尺技術(shù)指標(biāo)
 移動機(jī)車地址測量精度：≤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：-20℃— +70℃，
刻度標(biāo)尺工作溫度：不加防護(hù)套：-40℃—+85℃，
加防火套： -40℃—600℃，高溫時耐熱時間約80秒；
   非接觸間隙：150mm±50mm(根據(jù)需要可達(dá)500毫米)，左右偏擺容差：±50mm；
   重量：刻度標(biāo)尺重量：1.5Kg/m，外形尺寸：100mm×10mm×長度；
游尺指針重量：≤2.5Kg，外形尺寸：400mm×400mm×30mm（特殊可定制）；
   通信誤碼率：＜10-7；
   刷新速度：20HZ；
   適應(yīng)速度：≤350M/min；
   標(biāo)準(zhǔn)信號輸出：RS232/RS485，可擴(kuò)展其它信號；
   信號傳輸距離：≤1200米（485信號輸出）；
   刻度標(biāo)尺和游尺指針防護(hù)等級：普通IP67，最高IP69（水下工作）；
   輸入電源：220VAC±10%；
   耗電：地面電氣柜<100w  車載電氣柜<100w。
2.4 刻度標(biāo)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(biāo)尺，地面站的刻度分析儀接收到信號后，解碼還原出機(jī)車所處刻度標(biāo)尺處的絕對地址，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(dá)2公里，位移檢測長度可以根據(jù)需要定制；
 耐污染能力超強(qiáng)，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(hù)；
 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(hù)功能、防雷擊、防射頻干擾、防靜電；
 無需參考點的位移量絕對型輸出，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(jī)械位置檢測。
 刻度標(biāo)尺可以埋在水泥地面內(nèi)，方便安裝和防護(hù)，不影響作業(yè)環(huán)境。
2.5 刻度標(biāo)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(biāo)尺引線轉(zhuǎn)換器等）。
3) 刻度標(biāo)尺子系統(tǒng)：由專用刻度標(biāo)尺、CN箱、EN箱、普通電纜以及各種用于刻度標(biāo)尺安裝、固定、防護(hù)機(jī)構(gòu)組成。
 

第5章 系統(tǒng)實現(xiàn)功能特點
 堆取料機(jī)走行位置、裝卸位置精確檢測；
 可實現(xiàn)堆取料機(jī)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(jī)小皮帶聯(lián)鎖控制，防止混料、錯料、堵料事故；
 可進(jìn)行鱗狀堆積預(yù)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(jī)遠(yuǎn)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(yán)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(jìn)場的作業(yè)量。
第6章 系統(tǒng)應(yīng)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(jī)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(jìn)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(jī)定位和通信系統(tǒng)、刻度標(biāo)尺定位裝置用于料場生產(chǎn)管理系統(tǒng)、混勻堆料機(jī)全自動無人操作系統(tǒng)、懸臂式斗輪堆取料機(jī)定位系統(tǒng)、原料場貯礦場大機(jī)位移識別系統(tǒng)、原料場混勻礦場大機(jī)位移識別系統(tǒng)、機(jī)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(jī)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(yù)配料系統(tǒng)、機(jī)械化混勻料場、混勻堆料機(jī)自動控制系統(tǒng)、煤礦堆取料機(jī)自動控制系統(tǒng)、料場智能化管理系統(tǒng)。