一、绪 论随着自动化控制和通讯技术的不断发展，各行各业自动化程度也越来越高。运输市场激烈的竞争要求企业不断提升自身的综合竞争能力。一方面通过企业流程再造规范管理，另一方面改变传统的工艺模式，提高自动化程度，降低劳动成本，提高企业效益。在这种背景下，公司提出“效益最大化、设备自动化、人员最少化”。为了实现这个目标，对现有的设备进行改造升级，改变以往人工堆料作业的做法，引进自动化手段，实现堆、取料作业过程的全自动化，提高港口的自动化水平。
    二、 系统的基本原理2.1 系统概述堆料机是现代化大型企业贮运料场所必备的设备之一，是一种高效率连续作业的散料装卸机械设备。该设备能把一定粒度范围内的散状物料按一定的堆料工艺，堆在贮料场，即完成堆料作业。堆料机工作效率高，可节省大量劳动力、改善劳动条件，因此被国内外广泛采用。在斗轮堆料机电气系统中，电气传动和逻辑控制是非常重要的：首先在设计中要考虑到系统的安全性、可靠性，使系统既能满足工艺要求，尽可能先进，又尽可能简单化。即要操作直观、方便、又便于现场的维护和备件的准备。基于以上原则，传动方式一般采用电动机驱动的机械传动方式，逻辑控制采用PLC（可编程控制器）控制整个系统生产作业。其操作方式分为手动、半自动和全自动。手动，即人工操作，是国内堆料机最普遍采用的一种控制方式；半自动也是通过司机进行操作，但在料堆形状规则时可以设定端点和层高，可以实现自动作业，司机进行监控和必要的干预。
    2.2软件RSview32介绍RSview32对自动控制设备或生产过程进行高速与有效的监视和控制的RSView32是以MFC（微软基础级），COM（元件对象）组件技术为基础的中文Microsoft Windows NT平台下的汉化MMI（人机接口）软件包；MMI产品提供了监视、控制及数据采集等，对自动控制设备或生产过程进行高速与有效的监视和控制的RSView32 是以MFC（微软基础级），COM（元件对象）组件技术为基础的中文Microsoft Windows NT平台下的汉化MMI（人机接口）软件包；是第一个在图形中用ActiveX TM，VisualBasic Application，OPC（面向过程控制的OLE）的MMI产品，提供了监视、控制及数据采集等必要的全部功能且使用方便、统一，是一个可扩展性强，监控性能高并有很高再利用性的监控组态软件包。此外，由于支持ODBC、OLE2.0，勿需再购入其他图形数据接口功能或数据库存取功能的软件，可大大节约开发时间和费用。
    三、 系统设计目的及原理3.1 系统设计的目的原有的堆料场系统自动化程度不高，任务繁重，人员紧缺，在这种情况下，急需一种先进的技术能在不影响上煤和转运任务的前提下，提高自动化程度，节省人员，改善作业环境，减轻工作强度，方便管理。
    无人值守全自动堆料系统，就是指堆料机上不再设操作人员，依靠设备自身记忆和识别料堆，通过远程控制或程序自动控制，自动完成堆料作业，并具有一定的意外处理能力，而且对现场情况还能实时清楚直观地了解，通过虚拟现实的手段虚拟重建堆料场，按照人的视角和操作习惯模拟人在整个堆场的三维动态场景中运动，操作设备，了解设备目前所处的状态，检询各料堆的大小、形状以及实时检测堆料和取料量、盘点料堆的存量和使用情况。这样，真正做到全自动堆料场无人值守，只需集中控制室的运行人员简单操作，常规监视即可。
    3.2 全自动化全自动操作的悬臂式堆料机上不设操作人员，依远程控制或自动控制完成堆取作。亦称料场无人化，简称无人化。无人化作业可以大致分为两种：远程控制作业和全自动作业。远程控制作业，即操作人员在中控制进行控制作业，进行监控和干预，悬臂式堆料机本身至少应具备半自动功能，如果仅仅是远程手动作业，料场无人化将失去意义，因为中控人员无法同时操控多台悬臂式堆料机作业；全自动作业是较为高级的无人化，操作简单，人工干预量小，只须常规监视。
    3.3 远程控制与机上操作的差异远程控制与传统的单一机上操作的悬臂式堆料机相比较，兼备远程/自动化操作机能的悬臂式堆料机在构成上主要有以下差异：
    （1）电缆卷筒的功能差异通讯电缆卷筒不仅仅作为通讯和连锁使用，同时作为信号通讯装置将设备控制信号传递至中控室。
    （2）自动检测装置的安装包括回转、俯仰和走行位置编码器；斗轮头部超声波检测装置或2D扫描仪。
    （3）工业电视的安装在必要的部位须设多台摄像头，包括上部钢结构顶部、悬臂底部，斗轮侧面和物料转载部位等。
    3.4 堆料作业过程描述操作人员设定堆料位置，自动或手动起动堆料机到达指定位置，通过料堆高度检测装置和设定的堆料程序进行堆料作业。由于堆料过程中设备与料堆是不按触的，所以堆料过程比较简单。
    对于用于搬运目的的堆料机，堆料方式通常有以下两种：
    a.走行定点一次堆料悬臂梁仰角固定，定点堆料一次达到料堆高度，而后大车走行定值距离，继续沿斜坡堆料。这种堆料方法在料场初始堆料时，悬臂可低些，以免粉尘太大造成环境污染，随着料堆增高，悬臂逐渐上仰，当达到规定的料堆高度后，悬臂的仰角就可以固定了，靠慢速走行依次堆料。
    由于堆料过程便于记忆，是首选的堆料方式图3-1走行定点一次堆料图b、走行定点分层堆料，即分堆定点布料。
    分层分堆定点布料是将悬臂回转到选定的位置，并按料层高度选择俯仰角度。靠走行固定值一堆一堆地布料；布完第一层第一排后，将悬臂回转到第二排的位置，以此类推；第一层布完料后，将悬臂上仰一定的料场无人化采用远程控制模式方案简单易行，增加成本较少。尤其适合于旧堆料机改造和堆料机作业频率不高的场合，如钢厂、电厂。
    图3-2走行定点分层堆料图无人化操作过程的设备的控制系统往往安装在中控室。堆料机上安装光纤通信设备将设备控制信号、监控视频信号、万向云台操控信号和数字化煤场信息等传递至集控室，通讯系统必须安全稳定可靠，可考虑加一套无线以太网作为备用。集控室的操作通过采用虚拟现实的所见即所得操作方式，操作后的效果可直接从虚拟现实场景中获得，场景中的设备状态及数据直接从斗轮机PLC控制系统以及输料程控系统中获得，也可从监控系统中得到对照确认，确保操作安全且准确无误，集控室也可将操控信号传递至堆料机PLC控制系统，全自动堆料作业的条件可以自由的设定，全自动、地上操作和机上操作的模式可以随时转换；集控室安装硬件急停按钮，一旦发现斗轮机系统异常而不能自动或手动强制复位恢复便启动该按钮，强制停止斗轮机上所有动作；为加强斗轮机系统可靠性，斗轮机上安装悬臂回转左右边缘防撞开关，悬臂俯仰上下限位开关，大车行走前后限位开关，在各编码器失灵时能起到作用；实现数据异常报警、故障语音报警，更人性化的提醒功能，操作人员可以作出快速反应，采取准确的措施。
    结 论随着中国经济发展，工业化和城市化水平也越来越高，人工成本也会逐步增加，环保要求也越来越高。人们的工作环境也应向清洁环境转移，工作强度会逐渐变小，堆取料机无人化适应了这一变化，操作人员可以远离料场的粉尘环境，不必一刻不离地操作手柄，料场可以布置于避风良好场所，减少大风扬尘。