[发明专利]带物料测算的斗轮取料机控制方法及控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于斗轮取料机的控制装置及控制方法，尤其是涉及用于悬臂式斗轮取料机的控制装置及控制方法，这种悬臂式斗轮机带物料测算。

背景技术

斗轮堆取料机主要用于散料的堆存、挖取和均料，它作为散料连续装卸系统的核心发挥着重要的功能。它既可以通过旋转的斗轮在储料场进行取料运走，又可以将料经斗臂架带式输送机反向运行而将物料堆到料场，属于连续高效的堆取合一的装卸设备。堆取料机广泛应用于大型散货港口、火力发电厂的储煤场、大型土方工程工地、大型钢铁公司的矿石煤炭原料场、大型焦化厂、大型水泥厂、轻工化工等部门的储料场，进行挖取堆放煤炭、矿石、砂石、焦炭、食盐等物料。

经过几十年的发展，我国的斗轮堆取料机研制水平取得了较大提高，但同发达国家相比，仍存在明显差距，其控制技术仅限于基于可编程控制器(PLC)为核心的单机控制，作业水平也仅限于单机手动方式。现在国内的斗轮堆取料机已经从最初的研究转向发展，向更高的产品质量和设计水平迈进。将当今工业领域先进的控制技术、计算机通信和处理技术、故障诊断技术等引入到斗轮堆取料机的控制和通信系统中，是我国斗轮堆取料机控制和通信技术发展的方向，也是提高斗轮堆取料机运行的经济指标的必然途径，现在一些厂家与高校联合开发已经起步，对斗轮堆取料机工业控制系统及现场总线技术的应用、斗轮堆取料机操纵控制系统组态软件的开发、遥控操作运动规划控制算法、图像监视和处理技术、传感器配置技术、远程网络监视和服务等，可使我国在该领域的技术水平实现跨越式发展，尽快与世界先进水平接轨。

斗轮堆取料机的结构和外形参见附图1，主要由行走机构33(滚轮式)、回转机构35、斗轮机构31、斗臂架和斗臂架带式输送机32(既受料、又卸料)、俯仰机构37(变幅装置)、配重38、司机室39、电器设备等组成。

斗轮堆取料机为三自由度(直线行走、上车旋转和俯仰)工程机械，实际的取料作业通常采用连续旋转、断续行走和手动俯仰方式来实现分层、等量取料。

悬臂式斗轮堆取料机在取料时通常是以回转为主的分层取料，见附图2和附图3。一般要先取最上层物料，按照从上往下逐层取料的方法取料，其分层取料过程是：将斗轮堆取料机的斗轮机构置于料堆顶层作为起始点，取上部第一层→几个行走进尺与几个回转取料→斗轮堆取料机后退，前臂架下俯进行第二层→几个行走进尺与几个回转取料→大车调车、调整俯仰到第三层→几个行走进尺与几个回转取料......→最底层→几个行走进尺与几个回转单程一大车调车、调整俯仰返回第一层，如此反复达到连续取料的目的。

设备的回转角度也会随着所取料堆的层数位置的变化而变化，最底层时回转角度范围最大，最上层时回转的角度范围最小，不同参数设备的每层进尺次数和进尺量是不同的。

对于安装了自动控制系统功能的斗轮堆取料机，为适应全自动作业的要求，有效地发挥自动控制系统的功能，可以建立斗轮堆取料机自动取料运动规划。

采用等量取料方式，可以提高斗轮堆取料机的作业能力和工作可靠性，可以减少斗轮堆取料机取料时的冲击振动，提高其使用寿命。当斗轮堆取料机堆成规则料堆后，假如料堆完全标准化，则取料作业可以开环方式进行控制。

不均匀物流会对斗轮、带式输送机和臂架产生冲击，在取料过程中应使物流尽量稳定。但由于取料工艺的限制，斗轮在悬臂边界作回转变向及变幅角变化时，物料流不可避免地会减小，甚至达到零，故匀速旋转完全连续取料是不可能实现的，而只能在料堆内的中部获得。

斗轮堆取料机等量取料控制算法PLC程序流程见附图4。

料堆的宽度过宽对设备正常运行不利。如所用的取料机悬臂长度相对于料场宽度过短，料场两侧的斗轮堆取料机仅可以取到这个料场的中部，在料堆的一侧被取走后，由于料堆有一定的高度，设备在实际取料时会经常发生料堆塌方，使设备的斗轮堆取料机构、回转机构、悬臂带式输送机发生过载。发生过载后要开动大车行走装置退出，影响机械效率。长期的过载会影响设备的使用寿命。料堆的宽度最好为设备取料时可以取到料堆最远一侧的物料。如果仅仅可以取到料堆的垂直端面的中部，则在具体使用时须注意在出现塌方时尽可能地减少设备的过载。

斗轮堆取料机的控制系统发展基本上经历了三个阶段，也即就地手动控制、半自动控制和自动控制。

第一阶段-单机手动控制阶段