本發(fā)明涉及控制系統(tǒng)，尤其涉及一種斗輪機遠程dcs自動控制系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、在煤場進行輸煤作業(yè)時，為了便于煤礦輸送，需要設(shè)置兩臺臂式斗輪機，司機位于斗輪機的司機室，通過控制兩臺臂式斗輪機分別進行取煤和卸煤工作。

2、但在前述的現(xiàn)有技術(shù)中，為了保證機組上煤和火車卸煤，斗輪機司機需要長時間處于煤場中工作，不僅工作量大，同時由于煤場作業(yè)環(huán)境差，因此嚴重影響司機的身體健康。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種斗輪機遠程dcs自動控制系統(tǒng)及方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中為了保證機組上煤和火車卸煤，斗輪機司機需要長時間處于煤場中工作，不僅工作量大，同時由于煤場作業(yè)環(huán)境差，因此嚴重影響司機的身體健康的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種斗輪機遠程dcs自動控制系統(tǒng)，包括通訊構(gòu)建模塊、無線傳輸模塊和自動控制模塊，所述通訊構(gòu)建模塊、所述無線傳輸模塊和所述自動控制模塊依次連接；

3、所述通訊構(gòu)建模塊，用于在斗輪機上設(shè)置具備485接口的plc控制器，將以太網(wǎng)通訊方式轉(zhuǎn)換成modbus?rtu通訊方式，使斗輪機控制器與dcs系統(tǒng)之間通訊協(xié)議匹配；

4、所述無線傳輸模塊，用于在斗輪機設(shè)置無線發(fā)送端，在煤場安裝無線接收端，所述無線發(fā)送端獲取數(shù)據(jù)并傳輸至所述無線接收端，所述無線接收器采用光纖將接收的數(shù)據(jù)傳輸至輸煤集控室；

5、所述自動控制模塊，用于通過向dcs上位機控制系統(tǒng)發(fā)送指令，控制斗輪機取煤和堆煤；

6、所述自動控制模塊包括斗輪機自動取煤單元、回轉(zhuǎn)速度控制單元、取煤量控制單元和斗輪機自動堆煤單元，所述斗輪機自動取煤單元、所述回轉(zhuǎn)速度控制單元、所述取煤量控制單元和所述斗輪機自動堆煤單元依次連接；

7、所述斗輪機自動取煤單元，用于在取煤允許指令發(fā)送到dcs上位機控制系統(tǒng)后，斗輪機上的懸臂皮帶循環(huán)回轉(zhuǎn)，進行依次取煤；

8、所述回轉(zhuǎn)速度控制單元，用于對斗輪機取煤的回轉(zhuǎn)速度進行控制；

9、所述取煤量控制單元，用于對斗輪機的取煤流量進行實時穩(wěn)定的控制；

10、所述斗輪機自動堆煤單元，用于在堆煤允許指令發(fā)送到dcs上位機控制系統(tǒng)后，所述懸臂皮帶自動移動，從而依次完成多個煤堆的堆煤操作。

11、其中，所述回轉(zhuǎn)速度控制單元包括模式選擇子單元和回轉(zhuǎn)速度控制子單元，所述模式選擇子單元和所述回轉(zhuǎn)速度控制子單元連接；

12、所述模式選擇子單元，用于設(shè)置恒速模式和變速模式，并在回轉(zhuǎn)取煤前進行模式選擇；

13、所述回轉(zhuǎn)速度控制子單元，用于獲取斗輪機的懸臂回轉(zhuǎn)角度，并對取煤量進行設(shè)定，從而基于懸臂回轉(zhuǎn)角度和取煤量設(shè)定進行閉環(huán)pid控制。

14、其中，所述取煤量控制單元包括流量實時控制子單元、回轉(zhuǎn)角度調(diào)整子單元和雙pid控制子單元，所述流量實時控制子單元、所述回轉(zhuǎn)角度調(diào)整子單元和所述雙pid控制子單元依次連接；

15、所述流量實時控制子單元，用于在所述懸臂皮帶設(shè)置皮帶流量傳感器，獲取實測流量與流量控制目標(biāo)作為控制偏差，從而進行pid閉環(huán)計算，完成取煤流量的實時控制；

16、所述回轉(zhuǎn)角度調(diào)整子單元，用于在斗輪機逐層取料時，控制所述懸臂皮帶的回轉(zhuǎn)角度逐漸減小，從而防止煤垛坍塌；

17、所述雙pid控制子單元，用于采用兩套pid控制系統(tǒng)分別調(diào)節(jié)斗輪機的斗輪頻率和回轉(zhuǎn)頻率。

18、其中，所述斗輪機自動取煤單元包括取煤啟動子單元、懸臂皮帶內(nèi)側(cè)回轉(zhuǎn)子單元、懸臂皮帶外側(cè)回轉(zhuǎn)子單元和循環(huán)取煤子單元，所述取煤啟動子單元、所述懸臂皮帶內(nèi)側(cè)回轉(zhuǎn)子單元、所述懸臂皮帶外側(cè)回轉(zhuǎn)子單元和所述循環(huán)取煤子單元依次連接；

19、所述取煤啟動子單元，用于在dcs上位機控制系統(tǒng)設(shè)定走形距離參數(shù)，當(dāng)取煤允許指令發(fā)送到dcs上位機控制系統(tǒng)后，斗輪機自動啟動斗輪和懸臂皮帶，開始取煤；

20、所述懸臂皮帶內(nèi)側(cè)回轉(zhuǎn)子單元，用于斗輪機的所述懸臂皮帶回轉(zhuǎn)至取煤外角后，斗輪機自動前進1個步長，所述懸臂皮帶同時自動向軌道內(nèi)側(cè)回轉(zhuǎn)；

21、所述懸臂皮帶外側(cè)回轉(zhuǎn)子單元，用于所述懸臂皮帶向內(nèi)側(cè)回轉(zhuǎn)到取煤內(nèi)角后，斗輪機自動前進下1個步長，同時所述懸臂皮帶再向外側(cè)回轉(zhuǎn)；

22、所述循環(huán)取煤子單元，用于循環(huán)上述內(nèi)側(cè)回轉(zhuǎn)和外側(cè)回轉(zhuǎn)操作，依次取煤，直至取煤結(jié)束。

23、其中，所述斗輪機自動堆煤單元包括堆煤啟動單元、懸臂皮帶上升子單元、懸臂皮帶左轉(zhuǎn)堆煤子單元、懸臂皮帶后退堆煤子單元和循環(huán)堆煤子單元，所述堆煤啟動單元、所述懸臂皮帶上升子單元、所述懸臂皮帶左轉(zhuǎn)堆煤子單元、所述懸臂皮帶后退堆煤子單元和所述循環(huán)堆煤子單元依次連接；

24、所述堆煤啟動單元，用于在dcs上位機控制系統(tǒng)設(shè)定走形距離參數(shù)，當(dāng)堆煤允許指令發(fā)送到dcs上位機控制系統(tǒng)后，斗輪機自動啟動懸臂皮帶，開始堆煤；

25、所述懸臂皮帶上升子單元，用于設(shè)置超聲波煤位檢測裝置，當(dāng)煤堆高度達到預(yù)設(shè)值后，所述懸臂皮帶自動上升2°，由此循環(huán)不斷堆煤；

26、所述懸臂皮帶左轉(zhuǎn)堆煤子單元，用于在煤堆達到預(yù)設(shè)值后停止堆煤，所述懸臂皮帶向左回轉(zhuǎn)預(yù)設(shè)角度后，再繼續(xù)堆煤，由此循環(huán)；

27、所述懸臂皮帶后退堆煤子單元，用于堆煤達到設(shè)置的左邊界后，斗輪機自動后退1個堆煤步長，所述懸臂皮帶右轉(zhuǎn)至初始角度繼續(xù)堆煤，由此循環(huán)。

28、其中，所述斗輪機遠程dcs自動控制系統(tǒng)還包括防碰模塊、扭矩保護模塊和人員越界監(jiān)測模塊，所述防碰模塊、所述扭矩保護模塊和所述人員越界監(jiān)測模塊依次連接，所述防碰模塊與所述自動控制模塊連接；

29、所述防碰模塊，用于設(shè)置雷達傳感器，監(jiān)測到所述懸臂皮帶進入到危險區(qū)域后做出預(yù)設(shè)措施；

30、所述扭矩保護模塊，用于設(shè)置扭矩傳感器，監(jiān)測到斗輪機的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)出現(xiàn)過力矩情況時做出預(yù)設(shè)措施；

31、所述人員越界監(jiān)測模塊，用于在斗輪機兩側(cè)設(shè)置報警和保護光柵，當(dāng)出現(xiàn)人員越界情況時，系統(tǒng)停止各機構(gòu)運行，并發(fā)出報警。

32、所述防碰模塊包括雷達傳感器設(shè)置單元、雷達一級報警單元和雷達二級保護單元，所述雷達傳感器設(shè)置單元、所述雷達一級報警單元和所述雷達二級保護單元依次連接；

33、所述雷達傳感器設(shè)置單元，用于在斗輪機的所述懸臂皮帶周圍設(shè)置多個范圍雷達傳感器，實時監(jiān)測所述懸臂皮帶與煤堆的距離；

34、所述雷達一級報警單元，用于對所述范圍雷達雷達傳感器設(shè)置高一值，當(dāng)所述懸臂皮帶進入到危險區(qū)域觸發(fā)高一值時，系統(tǒng)自動發(fā)出報警，提醒工作人員注意；

35、所述雷達二級保護單元，用于對所述范圍雷達雷達傳感器設(shè)置高二值，當(dāng)所述懸臂皮帶進入到危險區(qū)域觸發(fā)高二值時，系統(tǒng)自動停止所述懸臂皮帶，并發(fā)出報警。

36、其中，所述扭矩保護模塊包括扭矩傳感器設(shè)置單元、扭矩一級報警單元和扭矩二級保護單元；

37、所述扭矩傳感器設(shè)置單元，用于在斗輪機的各個旋轉(zhuǎn)機構(gòu)上設(shè)置扭矩傳感器，實時監(jiān)測旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的扭矩；

38、所述扭矩一級報警單元，用于對所述扭矩傳感器設(shè)置高一值，當(dāng)所述扭矩傳感器監(jiān)測到的扭矩數(shù)值觸發(fā)高一值時，系統(tǒng)自動發(fā)出報警，提醒工作人員注意；

39、所述扭矩二級保護單元，用于對所述扭矩傳感器設(shè)置高二值，當(dāng)所述扭矩傳感器監(jiān)測到的扭矩數(shù)值觸發(fā)高二值時，系統(tǒng)自動停止旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的運行，并發(fā)出報警。

40、本發(fā)明還提供一種斗輪機遠程dcs自動控制方法，采用上述所述的斗輪機遠程dcs自動控制系統(tǒng)，包括如下步驟：

41、在斗輪機上設(shè)置具備485接口的plc控制器，將以太網(wǎng)通訊方式轉(zhuǎn)換成modbus?rtu通訊方式，使斗輪機控制器與dcs系統(tǒng)之間通訊協(xié)議匹配，編寫數(shù)據(jù)通訊程序；

42、在斗輪機設(shè)置無線發(fā)送端，在煤場安裝無線接收端，所述無線發(fā)送端獲取數(shù)據(jù)并傳輸至所述無線接收端，所述無線接收器采用光纖將接收的數(shù)據(jù)傳輸至輸煤集控室；

43、在取煤允許指令發(fā)送到dcs上位機控制系統(tǒng)后，斗輪機上的懸臂皮帶循環(huán)回轉(zhuǎn)，進行依次取煤；

44、在堆煤允許指令發(fā)送到dcs上位機控制系統(tǒng)后，所述懸臂皮帶自動移動，從而依次完成多個煤堆的堆煤操作；

45、設(shè)置雷達傳感器和扭矩傳感器，實時監(jiān)測懸臂皮帶的位置和扭矩過載情況；

46、在斗輪機兩側(cè)設(shè)置報警和保護光柵，當(dāng)出現(xiàn)人員越界情況時，系統(tǒng)停止各機構(gòu)運行，并發(fā)出報警。

47、本發(fā)明的一種斗輪機遠程dcs自動控制系統(tǒng)及方法，所述通訊構(gòu)建模塊，用于在斗輪機上設(shè)置具備485接口的plc控制器，將以太網(wǎng)通訊方式轉(zhuǎn)換成modbus?rtu通訊方式，使斗輪機控制器與dcs系統(tǒng)之間通訊協(xié)議匹配；所述無線傳輸模塊，用于在斗輪機設(shè)置無線發(fā)送端，在煤場安裝無線接收端，所述無線發(fā)送端獲取數(shù)據(jù)并傳輸至所述無線接收端，所述無線接收器采用光纖將接收的數(shù)據(jù)傳輸至輸煤集控室；所述自動控制模塊，用于通過向dcs上位機控制系統(tǒng)發(fā)送指令，控制斗輪機取煤和堆煤；所述斗輪機自動取煤單元，用于在取煤允許指令發(fā)送到dcs上位機控制系統(tǒng)后，斗輪機上的懸臂皮帶循環(huán)回轉(zhuǎn)，進行依次取煤；所述回轉(zhuǎn)速度控制單元，用于對斗輪機取煤的回轉(zhuǎn)速度進行控制；所述取煤量控制單元，用于對斗輪機的取煤流量進行實時穩(wěn)定的控制；所述斗輪機自動堆煤單元，用于在堆煤允許指令發(fā)送到dcs上位機控制系統(tǒng)后，所述懸臂皮帶自動移動，從而依次完成多個煤堆的堆煤操作。

48、由此通過所述斗輪機自動取煤單元和所述斗輪機自動堆煤單元可以遠程自動完成取煤和堆煤，無需工作人員在現(xiàn)場進行操作，降低了工作人員的工作強度，提高了工作效率；并且在斗輪機的dcs上位機控制系統(tǒng)中，也能由工作人員遠程手動控制，保障了工作人員的身體健康。