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0引言
目前我國鐵路煤炭裝車站自動配煤系統(tǒng)存在的主要問題是：
1）    熟悉工藝和操作流程的新上崗裝車員一般在師帶徒模式下成長，需要通過長時間的實踐,體會不同現(xiàn)場情況對配煤參數(shù)的影響，才能總結(jié)出適合該裝車系統(tǒng)的精確配煤方法。
2）    操作員在配煤操作中，需多次修改稱重儀表參數(shù)，手動設置，設置步驟多且時間長。
3）    裝車員需要人工確認列車的車輛信息。
4）    列車每節(jié)車廂凈重（實際裝載量）無實時數(shù)據(jù)記錄和報表功能。
針對以上問題的研究分析，總結(jié)了工藝流程和操作經(jīng)驗,利用自動化設備代替人工、規(guī)則化人工操作經(jīng)驗轉(zhuǎn)為控制配方⑴，使裝車系統(tǒng)進一步提高智能化程度。
1自動配煤控制系統(tǒng)
1.1系統(tǒng)組成
傳統(tǒng)定量配煤系統(tǒng)主要由HMI上位、PLC控制器、稱重儀表組成
1.2系統(tǒng)原理
其控制原理是根據(jù)人工釆集的進車信息，在稱重儀表盤上進行人工配煤參數(shù)設定，車號信息由操作員人工確認后，在HMI上位操作畫面上輸入配煤標重，配煤過程中儀表采集稱重信號通過直接I/O硬接線傳給PLC控制系統(tǒng)，由PLC完成閘門控制和定量配煤動作。而新系統(tǒng)主要由HMI上位、PLC控制器、稱重儀表、車號識別設備組成。新系統(tǒng)控制原理是進車信息釆集由車號識別設備完成，通過HMI上位畫面確認車輛信息和設定稱重儀表參數(shù)，參數(shù)設定可以選自動或手動方式，配煤過程中儀表實時參數(shù)通信傳到PLC控制系統(tǒng)，由PLC完成閘門控制和定量配煤動作。詳見圖1。

圖1控制系統(tǒng)原理對比圖

2系統(tǒng)功能
2.1車號識別
該系統(tǒng)通過檢測配煤前進入裝車站的列車，自動讀取列車信息，列車信息包含換長、自重、載重、車型號等信息，為裝車管理系統(tǒng)提供實時的基礎數(shù)據(jù)信息平臺。PLC與其系統(tǒng)通信方式為以太網(wǎng)通信。
一般裝車前，操作員會確認裝車車廂上的車號與裝車任務計劃表中的車廂車號一致才啟動配煤程序。如果每列車的車廂型號相同，則該列車只需確認一次，如果每列車都是由多種不同型號的車廂混排組成,每節(jié)車廂裝車容量不相同，則該列車需多次重復確認工作。新系統(tǒng)通過車號識別設備代替人工確認車輛信息的任務，由其完成讀取車輛信息，再由控制系統(tǒng)完成車輛信息確認工作⑵。
2.2稱重儀表設定
在HMI上位畫面直接設定儀表參數(shù)，或點擊自動設置參數(shù)，由程序自動完成儀表參數(shù)設定。通過升級儀表，增加通信接口板，讓其具備和PLC通信功能，儀表的模擬量數(shù)據(jù)能傳到PLC控制器，再由PLC控制系統(tǒng)完成邏輯運算和控制功能，可代替人工輸入儀表參數(shù)。
儀表盤設置流程繁瑣費時，以拉姆齊稱重儀表為例，其流程為：
開始一操作二次儀表Menu按鍵4次一按A-larmsDefine鍵一Threshold*1噸位設置（70%噸位設定）—Threshold*!延時時間設定—Threshold*1信息確認—Threshold*?噸位設置（90%噸位設定）一Threshold"延時時間設定—Threshold*?信息確認一Threshold"，噸位設置（100%噸位設定）一Threshold*3延時時間設定—Threshold^信息確認一按下儀表運行按鈕一結(jié)束
裝車員操作，要根據(jù)裝車的煤種和煤質(zhì)等多種因素來確定,即在稱重儀表盤上調(diào)整好配煤參數(shù)后，才能啟動配煤程序。如果本列車每一節(jié)的車廂型號相同，則該列車只需設置一次,如果本列車都是由多種不同型號的車廂混排組成，每節(jié)車廂裝車容量不相同,則該列車需要多次改動儀表參數(shù)。
PLC與稱重儀表通信配置如表1所示。

該通信方式的數(shù)據(jù)沒有零漂,并能保證數(shù)據(jù)傳輸速率更快、更準確。HMI上位系統(tǒng)設置儀表參數(shù)界面，簡單易操作，只需填入3個設定值即可。
2.3定量倉閘門控制
定量倉配煤閘門的控制方法是:定量倉上部4個方形排料口，分別對應有液壓平板閘門。

圖2定量倉配料閘門布置原理圖

如圖2所示,4組閘門分別標號為：1A、1B、2A、2B、3A、3B、4A、4B。第1組閘門1A1B定義為精配閘門，帶1/2關(guān)限位信號;第2組閘門2A2B定義為輔助精配閘門;第3組3A3B和第4組4A4B閘門定義為全開全閉閘門。儀表根據(jù)稱重秩碼數(shù)輸出4個定量倉位開關(guān)量信號：分別為空倉、70%、90%、100%倉位,這4個開關(guān)量信號是PLC作為控制閘門開關(guān)的條件，其中空倉信號是打開閘門的條件。
控制系統(tǒng)定量倉配煤邏輯，根據(jù)稱重儀表的倉位信號來控制液壓閘門的開閉。閘門的選擇規(guī)則和對應控制關(guān)閉的原則，如表2所示。

關(guān)閉閘門的控制原則:選擇需要動作的閘門，當70%倉位時，第3組和第4組中被選中的閘門關(guān)閉動作;90%倉位信號時，第2組中被選中的閘門關(guān)閉動作以及第1組閘板（精配煤閘板）關(guān)一半；100%倉位信號時，第1組閘門中被選中的閘門關(guān)閉動作。
3系統(tǒng)難點
3.1影響配煤因數(shù)
一般定量倉閘板的關(guān)閉時間已確定，這時裝車煤種是塊煤,操作員在設定儀表時原計劃70%關(guān)信號,通常需要設置為（70%-AX）,根據(jù)經(jīng)驗和試驗設定68%關(guān)信號,這樣儀表比原計劃早發(fā)出關(guān)閉信號,能使得配煤實際數(shù)更加精確，多個配煤因數(shù)影響這個儀表參數(shù)設定值。
難點就是怎么讓這些影響的因素模糊化、規(guī)則化、數(shù)字化。由于影響配煤因數(shù)有煤種、液壓機械系統(tǒng)、環(huán)境溫度、煤干濕狀況等,為此詳細分析影響配煤的因素。
3.1.1煤種
分為塊煤、混煤和末煤3種，不同煤種的密度不同，下落的速度和時間不同。
3.1.2液壓系統(tǒng)
通過油缸和液壓機械設備控制閘門打開和關(guān)閉,油壓低時閘門關(guān)閉的速度慢，油壓高時關(guān)閉的快。閘門關(guān)閉過程有時間間隔，這個時間假設為«秒,t秒內(nèi)進入定量倉的煤量為X,,設關(guān)閉閘門之前倉內(nèi)煤量為X,設定配煤量為X,,則等式為：
及=X+
要保證X,精準,X,就需要能夠控制。故應在設定值達到之前一刻就觸發(fā)關(guān)閉閘門命令，這樣才能保證配煤精準，在快到定量倉設定標重前t秒發(fā)出關(guān)閉最后一個閘門的命令，保證t秒后閘門關(guān)閉動作完成。
閘門機械設計時,將每個閘門分別有兩片閘板，即四對八開,結(jié)構(gòu)為雙翼式，每個閘板上裝有兩個非接觸式接近開關(guān),用以探測其開閉位置。閘板支承在滾輪上可靈活滑動，由各自液壓缸驅(qū)動動作。先關(guān)閉的閘門要全開全關(guān),讓物料下落先快后慢，當達到定量倉預定重量的70%重量之前需要快,當達到定量倉預定重量的90%重量后需要慢，最后關(guān)閉的那組閘門有1/2限位，先關(guān)一半，等達到定量倉預定重量的100%后再關(guān)閉后一半，讓最后配煤的速度降低從而便于控制配煤精度。
3.1.3環(huán)境溫度
冬天環(huán)境溫度很低時，液壓系統(tǒng)中的油黏稠度增加，機械閘門動作時間會減慢，影響配煤速度和精度。
3.1.4煤的干濕度
若煤較濕，摩擦力增大，從緩沖倉落下的速度也會變慢，影響配煤速度和精度。
上述各個因素同時作用時，需要從實踐中積累的經(jīng)驗和通過試驗才能保證準確配煤。如果裝塊煤和末煤，閘門開口大小相同情況下，單位時間內(nèi)塊煤下落的比末煤多，故按照經(jīng)驗，裝塊煤的閘門應該比裝末煤時關(guān)閉的要早。
一般有經(jīng)驗的操作員都會根據(jù)時間情況調(diào)節(jié)儀表參數(shù)，如果一列車先裝兩節(jié)車廂后,發(fā)現(xiàn)設定的參數(shù)配料數(shù)據(jù)很合適,之后這列車可能不需要再修改參數(shù)。簡言之，在多個因數(shù)影響下，人為設定參數(shù)后，讓各個因數(shù)配合后，最后才配出準確的定量倉數(shù)據(jù)。

3.2稱重儀表參數(shù)配方
根據(jù)影響配煤因素作用總結(jié)得出專家配方表，如表3所示。

表3中的條件欄是影響配煤的因素，也是規(guī)則的前提條件,其結(jié)果一欄的數(shù)據(jù)是根據(jù)經(jīng)驗得出，有基準值和數(shù)值范圍限制，條件對應的每一欄表示在其他前提條件不變的情況下，相對于基準值的差值,如果差值是負值，表示基準值需要減?。ㄏ喈斢谔崆皥?zhí)行關(guān)閉動作），差值如果是正值,表示基準值需要加大（相當于延后執(zhí)行關(guān)閉動作）。通過表4中結(jié)果數(shù)據(jù)AY,設AX表示與裝車預定噸位的差值?！鱔=基準值+ALAX]=X-X],范圍是14~16,\Xq-Xi，范圍是2-7,AX3=x-X"范圍是-0.5-1，設基準值分別為Z、、"、冬，得到公式K=X-（Z|+AY）,可以跟配煤參數(shù)表建立聯(lián)系，見表4所示。
4.2應用中問題
DPLC控制系統(tǒng)與儀表通信延時過高，超過300ms以上時，會影響配煤系統(tǒng)，通過優(yōu)化通信相關(guān)的程序邏輯，恢復通信速度，延時小于50ms,不影響配煤系統(tǒng)。
2）車號識別設備，磁鋼和天線在裝車作業(yè)線鐵

表4中,X表示本節(jié)裝車的預定噸位表示70%動作參數(shù)，X?表示90%動作參數(shù)，乙表示100%動作參數(shù)。PLC控制系統(tǒng)得到儀表的實時稱重數(shù)據(jù)，通過邏輯運算后給出4個定量倉位信號，并作為控制閘門的條件，空倉信號不作為關(guān)閉閘門的條件，表2中不體現(xiàn)。影響配煤因素的規(guī)律模糊壞、數(shù)字化后，與這4個倉位信號設置數(shù)據(jù)建立聯(lián)系，簡單的做一個數(shù)學差值AX,差值有設定范圍和基準值，在該基準值基礎上加減AV得到AX數(shù)值，再計算出X|』2、X3的數(shù)值。在實際調(diào)試中，基準值會受到多方因素（包含機械、電氣、貨物自身屬性）的影響，故給該基準值預留專家修改權(quán)限，便于試驗驗證。
4實際應用分析
4.1某裝車站一列車配煤案例
列車信息：車型C80、節(jié)數(shù)54、每節(jié)標重80t。
影響因數(shù):混煤（煤種）、快（液壓系統(tǒng)）、低（環(huán)境溫度）、濕（煤狀態(tài)）。
配煤設定參數(shù)表=65、Xz=78、X3=80。
配煤裝車結(jié)果和效果:按照設定參數(shù)，執(zhí)行配煤操作，并見錄凈重，形成報表,詳見圖3。
軌下安裝由于環(huán)境問題造成設備頻繁損壞，通過調(diào)整安裝位置減少環(huán)境影響和更換質(zhì)量好的設備，保證系統(tǒng)穩(wěn)定。
稱重儀表數(shù)據(jù)不準時,需要定期標校零漂。

5結(jié)論
神東公司哈拉溝裝車站列車型號比較固定，新系統(tǒng)應用后,對同一車型裝車時間沒有太大提高，在補連塔裝車站，列車型號復雜,該系統(tǒng)應用后,每列車裝車時間節(jié)省效果明顯。系統(tǒng)操作簡單可靠，操作員對系統(tǒng)的信耐程度逐漸增加。該系統(tǒng)已成功運行在神東公司各裝車站，已安全成熟運行一年多，有效地提髙裝車系統(tǒng)自動化水平，為全自動裝車系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。

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