全自动汽车煤炭采制样机的研究

NO3，2011煤炭加工与综合利用C0ALPROCESSINGCOMPREHENSIVEUTILIZATION21全自动汽车煤炭采制样机的研究祝培，彭超江苏赛摩集团公司，江苏徐州221004摘要介绍了全自动煤炭汽车采制样机的构成模块；分析了车辆信息采集、三维坐标点选取、采样方式及采样点坐标的测量、采样系统编码模块、采样系统与其他系统的接口等功能；该系统的应用实现了煤炭采制样系统真正意义上的全自动控制，引领了采样机控制技术的发展方向。关键词煤炭；全自动汽车采制样机；坐标定位；PLC控制中图分类号TD9489文献标识码A文章编号10058397201103002105近年来，机械化汽车采制样机广泛应用于我国火电厂、焦化厂、钢铁厂等企业，成为一种普及型工业设备，是自动化程度较高的机电一体化产品。据了解，国内投入使用的汽车采制样机大都采用半自动化操作模式。先由操作人员将来煤车辆、采样点数等信息手工输入计算机，再操控采样机的大车和小车，使其到达待采位置；人工定位采样点后开动采样机，钻取煤样，然后进行破碎、缩分、收集，即完成了煤质样本的采取。这种半自动化的操作模式劳动强度大、工作效率低、人为主观因素影响多，因此不能满足煤质检验的技术要求。真正意义上的全自动采样应该具有规范、快捷、安全、可靠、劳动强度低等特点。1全自动汽车采制样系统概述全自动采样控制系统是与IC卡系统、现代探测技术相结合，以PLC为控制核心、利用数据库技术，对整个人厂煤管理系统信息数据进行集散管理控制，其功能模块框图见图1。汽车采制样管理系统如图2所示。过磅后的汽车进人采样区域，汽车档杆落下，车辆进入测距装置区域1M左右，根据需要可调。这时系收稿日期20110107作者简介祝培1969一，男，江苏徐州人，江苏赛摩集团公司计算机室主任，工程师，电话051687885932。统发出停车语音提示，汽车停稳后，系统根据传感器数据确定车头距汽车档杆的距离；汽车刷卡器读卡，读取该车的相关信息，如车头长度、车厢长度、车身高度、车底高度等，以确定车厢在采样区域的定位坐标。采样系统根据已写入PLC的相关采样参数，如采样点数、采样点位置及深度、缩分比、罐号分配等，进行采制样。采样完成后对相应的数据做“已采样”标志，并传送至MIS系统。之后汽车档杆抬起，绿灯通行，语音提示去煤场指定地点卸煤。汽车离开采样区域后，汽车档杆再次落下，等待下次采样，整个采样过程结束。也有些单位的采样过程放在过磅前进行，此时的整个采样系统流程需要做相应的修改。2车辆信息自动采集信息自动采集由IC卡管理系统来实现，并与汽车衡称重系统集成。IC卡系统可根据入厂煤矿别、煤种、每批次的供应计划量、运煤车型、车辆数等信息制定相应的采样控制参数，并存入网络数据库中。当运煤汽车刷卡时，系统从数据库中取出对应卡号的相关信息传送至PLC，然后控制采样机采取煤样，装入样品罐中。若运煤汽车变更所运煤种，IC卡系统要及时更换对应的信息。该功能模块成功实现的关键是加强企业制度管理，遵循一车一卡，确保车、卡信息吻合，禁止司机换卡。22煤炭加工与综合利用2011年第3期L采样系统全汁算机闩动管理系统LIJIIIL基础信息管理LL系统维护管理L实时信息采集LL数据查LL伞自动控制系统L通汛设置LT程序日志管理L4PLC息L_1班报查咖L_1采样点数控制L运行参数管理I_1错误日管理LI设备联锁信息I日报仓渤LT采样点标控制L管理川户权限管理LI修改日管理L1人机界而LI，H报查询I弃料深度一功控制I班次信息管理II数据库管理LI车辆汉别信息I年报查澍I_采样深度F1动控制I被采物料管理IT在线帮助管LT物料称重信息L_任意时J段查询I一单点缩分次数控制L午辆信息管L1系统远程维护管理LIC卡渎写信息L_1报警查询L_1缩分延时控制IIC卡管理LT系统备份、恢复I在线分析倩息I_明细报表打FLJI_1钻料开关控制II数据加密角牟码管理LT其他维护F其ITMIS信息L1综合报表打印L_弃料FJ开关控制L_1其它信息奁咖I一自动换罐控制L_1清扫箭控制L采与非采随机控制L样本密码F1动管理L图1全自动汽车采制样系统结构示意墨竺一1一J汽车采样管理系统汽车衡管理系统图2汽车采制样管理系统3采样点三维坐标点选取自动采制样系统的核心技术是对车辆进行准确定位。主要有两种方式超声波或激光定位；摄像机图像识别及图像测距定位。目前摄像机图像识别技术还不成熟，若采样期间的天气及光线条件不佳，车顶有煤覆盖时，图像识别精度低，极易造成生产事故，因此笔者主张优先采用超声波或激光定位技术。3I超声波定位技术超声波定位技术适用于任意车型，对天气及光线无特殊要求，对现场环境适用性强。要实现定位功能，系统需要测出装煤车所停位置的精确三维坐标值。因此，必须增加两台超声波测距仪，以便实时测量煤车轴车厢长、Y轴车厢宽方向的数值，超声波测距仪的测量精度一般在10MM以内。如图3所示，1号超声波测距仪安装在采制样机侧面，靠近被采车辆方向；2号超声波测距仪安装在装煤车方向的汽车挡车器上。Z轴数值采样深度可以通过查询数据库得到，最大采样深度行程距汽车车厢底部100M19。采样工作过程如下图3超声波测距仪安装位置1装煤车辆停靠在采样区域内，汽车挡车器下落，司机刷卡；2011年第3期祝培，等全自动汽车煤炭采制样机的研究232采样系统通过两台超声波测距仪测量出车厢在采样区域中相对于原点的坐标值、；3通过刷卡得出车牌号，在数据库中找出该车型的车厢深度和底盘高度，计算出采样深度Z值及弃料深度值，在数据库中找出该煤种的采样方式，得到相对于原点的二维坐标值、Y0；4根据三个坐标数据计算出采样点数据，Y0L，A，Z，并送至PLC内部寄存器，PLC利用光电编码器计数，对大车、小车、钻头的行走位移进行自动控制，实现全自动采样。32激光定位技术若采用激光定位技术，需在汽车头部方向安装10组激光对射探测器开关见图4，各组光电开关的间距是100MM；根据光电开关的通断确定车头到汽车档杆的距离，最大误差100MM，若要降低误差，可增加光电开关的组数。探测器开关量信号传至PLC的IO模块。图4激光定位技术汽车挡车器33旋臂式、行车式汽车采制样机采样点的计算1旋臂式汽车采制样机采样点计算采用极坐标系。如图5所示，直角坐标以大臂支撑点为原点，汽车行驶方向为轴，垂直汽车行驶方向为Y轴。采样头停靠位在采样机左边，极坐标是以大臂支撑点为原点。则左上角PO0，YO，RO，A0车厢长Y0Y车厢宽ROJXO一HQN霉尺POXO，FO，FO，AO线X，YH一台效采样区域弃7、|J汽车行驶方I一1L托臂原点位置0FPIXI，I，1I采煤机I图5旋臂式汽车采制样机采样点计算线A0TGOY0右上角PL1，Y1，R1，口1L0YLYRLSYS61TGP，R，AOHYYO留R,XO一。，02行车式汽车采制样机采样点计算采用直角坐标系。如图6所示，直角坐标以大行车停靠为原点，汽车行驶方向为轴，垂直汽车行驶方向为Y轴，采样头停靠位在采样机右边。则原点P，YY小车行走编码器值；大车行走编码器值。左上角P。0，Y。车厢长；YOY车厢宽。4采样方式及采样点坐标的测量41采样方式采样点的选择以采样国标及使用方制定的选点规则为原则，采样方式要符合GB4752008商品煤样的采集方法中关于汽车和其他小型运载工具采样方式的要求。对于每辆煤车采样系统从数据库中选取13煤炭加工与综合利用2011年第3期刖俘在0【IY0线兰尸，L汽车行驶方I有效采样区域J4IL宁I，弘0Y采样机采样钻头停图6行车式汽车采制样机采样点计算组采样点数据，每组数据包括控制大车、小车和螺旋钻深度行程，将数据传至PLC，系统将自动采样，无人为因素影响。采样方式包括标准1、2、3点采样和18点中随机选择13点采样等。42坐标的测量分别按照车厢的实际大小划分采样点区域见图7，最小区域为钻头直径I300MM。划分时要考虑安装在车厢里的固定支撑，确保安全采样。被测车辆车头与系统原点对齐，将大小采样车移动至划分采样点区域上方，记录此位置的PLC光电编码器测量值，按此方法测量所有车型的采样点坐标值，数据保存在数据库中。16圈L074】车头L7L411圈52L8151296圈图7采样区域示意影响自动采样安全运行的因素主要是车主私自改装车辆，如增加汽车车厢底部弹簧板，影响车厢高度；在车厢内加装钢管，以防车厢被煤撑变形，此时就要及时调整采样点区坐标；在采样过程中，煤会掉落在地面上，积累过多后会增高地面至汽车车厢底部的高度，需要维护人员及时清理地面。5采样系统的编码模块采样系统与待采煤种和收集罐的对应关系是随机动态生成的。若此次收集罐满后，采样系统根据不同的煤种，随机生成一个月内不重复的5位数编码。送检人员将编码号和样品煤送至煤检验处，计算机同时将相应信息存人数据库，内容包括批次日期、时间、采样机号、编码、煤种、矿名和罐号。采样系统再将此罐号和其他未分配对应煤种的收集罐号汇合在一起，参与下一次待采煤种的动态分配，确保每次的罐号和煤种没有唯一对应关系，减少送检人员作弊。煤样检验完成后，检验员再将此编码对应的煤样指标录入数据库，此时系统会解密公开煤样指标与来煤矿名的对应关系。6采样系统与其他系统的接口各系统之间接口定义是在数据库层面上，采样系统的数据库采用开放型网络数据库SQLSERVER，信息的读写通过建立对数据库用户分配不同的权限来管理。数据表信息包括以下几点1汽车基础信息，即车型车底板高、车厢高、长、宽、采样深度、弃样深度和采样点数；2进煤车辆过磅及相关信息，包括过磅单号、车号、IC卡号、矿点、罐号、缩分比采样系统通过缩分比计算缩分次数；3采样完成后的相关信息，如采样编号、采样时问、采样人、采样机编号、采样次数、采样方式、收集罐、采样点坐标等；4进煤车辆信息，包括车辆编号、注册时间、运输单位、车型、车主姓名和备注；5供货商信息，如矿点代码、矿点名、联系电话、地址、合同性质、计价方式、煤种、缩分数、计划来煤量和备注；6过磅记录，包括过磅编号、车号、供煤矿点、煤种、发货数量、毛重、皮重、净重、过磅时间、盈亏量、扣吨量、司磅员、采样编号、IC号、采样机号和煤场号；7报警记录，包括设备名称、报警时间、状态、信息和备注；8煤样检验记录，包括采样机号、采样时间、收集罐、罐编码、煤种、运输单位、标志、煤炭指标等信息。7采样系统的其他模块采样系统利用软硬件设计，具有各类保护措施及故障自诊断能力，并可手动、自动切换控制；NO3，2011煤炭加工与综合利用COALPROCESSINGCOMPREHENSIVEUTILIZATION干扰床分选机在郭屯选煤厂的应用陈震，赵小楠1煤炭工业济南设计研究院有限公司，山东济南250031；2中国矿业大学北京化学与环境工程学院，北京100083摘要介绍了干扰床分选机的工作原理、结构及主要特点；在郭屯选煤厂应用调试过程中，确定了干扰床分选机的最佳工况点为分选密度126CIN。；针对分选煤入料灰分较低的情况，确定拆除倾斜板。关键词选煤厂；粗煤泥；干扰床分选机；分选效果；斜板倾角中图分类号TD942文献标识码A文章编号10058397201103002503郭屯选煤厂隶属于山东鲁能菏泽煤电开发有限公司，为矿井型选煤厂，入选郭屯矿井生产的全部原煤，设计处理能力300万TA。设计采用的选煤工艺流程为5005MM粒级采用不脱泥无压入料三产品重介质旋流器分选，1002MM级采用干扰床TBS分选，小于02MM级煤泥压滤回收。精煤脱水、脱介筛下的煤泥水经浓缩旋流器浓缩后浓度约为45进入TBS分选。小于10MM级煤样的筛分、浮沉实验结果见表1和表2。收稿日期2011旬331作者简介陈震197O一，男，山东新泰人，2006年毕业于中国矿业大学北京矿物加工工程专业，工学硕士，煤炭工业济南设计研究院有限公司高级工程师，电话053185953001转2261。同时设有通讯管理、用户管理、采样参数设置、派车管理、报表查询、语音提示等功能模块；另外，还有PLC控制采样钻头快速精确自动定位功能，以确保自动控制时系统工作稳定可靠。软件功能强大，人机界面友好，能与其他系统联网，并可远程监控。8结束语全自动汽车采制样系统技术先进、可靠，完全实现了全自动实时监控运行，无需人工操作。采样机大小臂自动定位采样点、选择采样方式，减少了人为因素造成的误差及设备安全运行事表1小于10MM粒级筛分结果表2小