1、散货码头全自动取料机工艺探究摘 要目前，国内 外散货码头货物装卸大部分采用人工操作装卸设备，作业效率与安全完全决于司机的熟练程度，难以达到较高的工作效率和可靠性。为了适应散货码头装卸设备的专业化、大型化、高效化发展趋势，我们开展了全自动取料机的探究。本文论述的重点为如何利用自动化、信息化、智能化手段提升全自动取料机的取料工艺进而提升散货码头取料机作业效率，同时减轻司机的工作强度和压力并改善其工作环境，进而为我国港口技术进步贡献力量。 关键词全自动取料机 作业工艺 探究 中图分类号：U653 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0214-01 散货码头取料机全自动取料系
2、统，也称为取料机智能化控制系统，主要是指当取料机作业时，在保证充分发挥取料机的取料能力和其它功能基础上，取料机司机室内没有操作人员进行实时的现场操作和监视，中央控制室内也不需要操作人员对作业进行全程的控制操作。 从总体论述上来讲，作业流程开始时由中央控制机从管理机获取作业计划，并根据料场情况和取料机状态，通过三维激光扫描仪进行优化计算和安全性检验，形成具体的作业指令，将作业指令发送到相应的取料机 PLC，工作人员确认本次作业任务（作业料种和作业吨位等）的正确性和环境的安全性后，由取料机实现无人驾驶的自动取料作业。在取料过程中，工作人员可以通过监控终端和视频终端实时监视现场作业的整个过程。 纵观
3、整个全自动取料系统，其应用功能主要可以分为 8 项内容： 1）在中控室实现作业计划的接收、处理及作业指令的下发 2）拥有先进和精确的料垛实时三维立体数据采集 3）实现料垛三维图像的仿真并为自动取料作业控制提供依据 4）自动取料作业控制策略的优化设计与实现 5）在取料机上实现“人工/自动对位智能化取料”功能 6）中控操作台的远程手动控制功能（由中控 PLC 实现） 7）现场取料机的防碰撞功能（由中控 PLC 实现） 8）通过料场管理、中央控制、取料机智能化控制的一体化操作 自动化取料系统与常见的司机室人工操作相比，在智能化方面体现出的亮点和优势概括起来有以下几点： 1）自动对垛策略 用精确的机械
4、定位装置与堆场垛位位置数据进行匹配，达到取料机自动对垛功能；在取底层料时，可采用基准平面精确控制俯仰角度的方式来准确核垛，避免斗轮蹭地。 2）走行及防碰撞策略 用精确的机械定位装置结合大机悬臂俯仰角度、回转角度，控制大车走行，并进行空间计算，避免设备之间的碰撞以及大臂与煤堆之间的碰撞。 3）切入点与开层策略 利用垛型的三维激光扫描与仿真技术，准确控制取料机斗轮的切入点与开层策略的空间定位计算。 4）稳定料流策略 利用垛型信息、煤种信息、装船量信息、斗轮液压值等数据，提前告知斗轮控制系统，控制大臂回转速度、斗轮转速和大车寸动速度，以达到稳定取料效果，避免机上皮带秤的数据瞬时量滞后所带来的影响。
5、5）垛边、垛尖回转策略 以优秀取料机司机的垛边和垛尖处理技术作为经验库并总结，结合扫描所得垛型的仿真信息，在垛边和垛尖时加速回转速度和寸进速度，以确保更贴近稳定料流的效果。 6）自动换层策略 在自动取料作业过程中，当大机动作到设定的回转边界和开层长度时，自动进行取料机的换层动作。针对顶层换中层、中层换底层以及底层重新换位到顶层的不同情况下的处理。包括：大机走行、回转和俯仰动作的顺序处理。 结合上述的全自动取料系统的功能介绍，之所以它能够成功实现并在国内同等领域内处于较为领先的水平，除了设计方和投运放的敢于尝试和创新之外，当中所包含的关键技术也是支撑它的强有力支柱。 1）激光扫描盘存与成像技术
6、在取料机悬臂前端两侧安置 2 台高精度激光扫描仪，实时和清晰地对料堆进行扇形扫描，快速准确地对料堆数据进行采集和整理。三维图像处理系统将激光扫描仪所采集的料堆扫描数据进行整合和计算，通过特殊的计算公式将这些数据转化为料堆三维图像的直观呈现，并为自动取料提供指导。 2）智能取料模型控制技术 从激光仿真系统中获取垛型的边界数据，使 PLC 系统识别垛型，在边界、回转、走行及换层上具有自动控制功能。 3）视频监控技术 在取料机上安装视频摄像头，视频信息通过网络传输到中控室，方便操作员对现场作业场景进行实时的视频监视。 4）大机防碰撞技术 利用现有的大机编码器位置坐标、大臂俯仰角度、水平旋转角度参数，
7、计算斗轮及大臂空间位置，一是与相邻大机之间进行空间计算，二是从激光仿真系统中获取数据，与相邻垛位之间进行空间计算，三是斗轮与地面高度的计算。通过空间演算进行预先的防碰撞处理，从而保护现场的设备和料垛。 5）远程通讯技术 利用工业通讯模块、工业网络设备，采用光缆方式连接，建立中控与地面取料机工业以太网的链路，作为双方各类信息交换的通信平台。 通过对散货码头全自动取料机工艺的探究，我们最终实现了取料机全自动作业，同时提高了取料机的作业效率，主要体现在如下方面： 一、技术水平及效益分析 1）取料机远程自动化作业，操作终端集中于中控室，与调度联系更紧密，信息更通畅，提高生产组织效率。 2）提高垛边、垛
8、尖的取料效率 10%-15%。利用优秀操作司机的操作经验进行建模，同时采用 PLC 自适应智能模块进行优化，可以较大程度提高垛边与垛尖的作业效率。 3）任务化流程运作更高效。所谓任务化设定，就是将装船流程中的多个环节设定为一个任务，主要目标就是减少人员参与度、减小操作人员的劳动强度、降低技术入门门槛。 二、经济及环保效益分析 1）电能的节省。减少斗轮空转率、更合理的取料换层时间和换仓等待时间，减少流程的运转时间，从而减少取料机和皮带机所耗电能。 2）环保及职业健康方面。该项研究成功并实施后，取料机机上无需操作人员值守，避免操作人员因体力、精力下降引发的安全隐患，仅在中央控制室具备远程干预功能即可，有效改善员工作业环境。 参考文献： 1 任乐.浅谈港口设备技术状态的监测J；装备制造技术；2011年 10 期. 2 崔广健，陈立平.日照港煤堆场皮带机节电试验研究J；港口装卸；2007 年 02 期. 3 曾正.港口机械计算机信息化协同技术探究J；科技创新与应用；2012 年 23 期. 4 李志刚.港口设备管理的问题及应对措施J；物流工程与管理；2010 年 09 期.
