摘 要：臂架式取料机是世界上较大的散料处理成套设备，凭借着生产率高、工作结构动作灵敏、作业范围广和对料场要求相对较低等优点已成为目前常用的结构形式[1]。秦皇岛港煤四期扩容工程现有臂架式取料机三台，有时为了配煤的需要，两台取料机会在相距很近的情况下公用一条皮带作业，防碰全靠司机的眼睛和经验，取料机间容易发生碰撞，这时两台大机的防碰撞就显得十分重要。为此，本文针对悬臂式取料机的防碰程序的改造进行研究。

　　关键词：臂架式取料机;防碰程序;PLC;改造

　　0 引言

　　秦皇岛港股份有限公司成立于2008年3月31日，是由河北港口集团有限公司联合其他9家发起人共同出资成立的大型股份制企业。主要承担港口货物装卸、仓储经营等业务。在2008年全国服务业企业500强评选中，名列第182位。由秦港股份公司经营管理的秦皇岛港是以能源运输为主的综合性国际贸易口岸，世界上最大的煤炭输出港和散货港，拥有世界一流的现代化煤码头。取料机是煤码头重要的生产设备，其安全运行直接关系着整个装煤流程的正常运行。

　　虽然国内外对臂架式取料机有一定研究[2-5]，但单独对悬臂式取料机防碰程序改造的研究还很少。实际工作中发现，有时在配煤作业时，两台取料机可能相距很近，一旦发生碰撞后果非常严重。目前两台取料机防碰撞只是通过两组限位予以保护，而只有当两台取料机的大臂都同时达到一定角度时，即两大臂近似于平行时防碰限位才能起作用。鉴于两大臂平行作业的机会很少，防碰限位存在很大局限性，无法在实际工作中发挥作用[6]。本文针对此问题深入研究，对其PLC控制程序改进，以达到安全可靠的目的。

　　1 取料机两大机碰撞情况分类

　　根据现场观察发现，两台取料机同时作业时，可能会发生以下四类碰撞事件：

　　(1)头头相撞 如果两台取料机同时工作在同一方向，则可能会出现一台取料机的头部与另一台取料机的头部发生相撞的情况(简称头头相撞)，如图1所示：

　　图1 头头相撞

　　(2)尾尾相撞 如果两台取料机同时工作在同一方向，还可能会出现一台取料机的尾部与另一台取料机的尾部发生相撞的情况(简称尾尾相撞)，如图2所示：

　　图2 尾尾相撞

　　(3)头尾相撞 如果两台取料机同时工作在不同方向，则可能会出现一台取料机的头部与另一台取料机的尾部发生相撞的情况(简称头尾相撞)，如图3所示：

　　图3 头尾相撞

　　(4)尾头相撞 如果两台取料机同时工作在不同方向，还可能会出现一台取料机的尾部与另一台取料机的头部发生相撞的情况(简称尾头相撞)，如图4所示：

　　图4 尾头相撞

　　2 两大机相撞的数学模型

　　针对以上四种情况，分别建立其数学模型，并推导出两取料机最近距离的计算公式。

　　已知悬臂式取料机从中心点到头部约60米，到尾部约25米，旋转角度最大正负170度。根据这些参数，计算出两机相距的最短距离。计算方法如下，其中表示1号取料机走行数据;表示1号取料机回转角度;表示2号取料机走行数据;为2号取料机的回转角度。

　　(1)头头相撞 示意图如图5所示：

　　图5 头头相撞示意图

　　两台取料机相距最短距离的计算公式为：

　　(2)尾尾相撞 示意图如图6所示：

　　图6 尾尾相撞示意图

　　两台取料机相距最短距离的计算公式为：

　　(3)头尾相撞 示意图如图7所示：

　　图7 头尾相撞示意图

　　两台取料机相距最短距离的计算公式为：

　　(4)尾头相撞 示意图如图8所示：

　　图8 尾头相撞示意图

　　两台取料机相距最短距离的计算公式为：

　　根据以上计算公式，计算出两大机相距最近点的距离，并在原有程序中适当增加控制语句加以改进。当两台取料机最近相距15米时发出报警，并采取其他相应控制策略。

　　3 两大机防碰控制程序改进

　　控制程序技术改进主要包括以下几部分内容：

　　(1)采集数据 采集两台取料机行走数据及回转角度，通过PLC之间的通讯达到数据共享，程序如图9所示：

　　图9 采集数据程序

　　(2)计算最近点距离 根据第2节中推导出的计算公式，计算出两台取料机相距的最短距离，程序如图10所示：

　　图10 计算最近点距离部分程序(1)

　　如果取料机大壁的投影没有超过底座本身长度时，则采取另一种计算方式。程序如图11所示：

　　图11 计算最近点距离部分程序(2)

　　(3)防碰控制 当两台取料机最近相距15米时，将会发出报警，提醒工作人员注意，程序如图12所示：

　　图12 防碰控制程序

　　(4)特殊作业处理 为了考虑一些特殊作业的需要，工作时要求两台取料机相靠很近。此时只要司机按下紧急按钮即可正常工作，程序如图13所示：

　　图13 特殊作业处理程序

　　4 结语

　　本文以臂架式取料机作为研究实例，对其运行程序进行相应的优化，使其在经过上述程序的修改，两台取料机防碰撞在程序中得到了很好的应用，在实际的生产过程中，既可以最大程度的防止两台取料机相撞又可以在特殊情况下灵活掌握，从而很大程度上避免两台取料机相撞事故的发生，有效的提高了生产效率。

　　参考文献

　　邵明亮.十国飞一斗轮堆取料机.北京：化学工业出版社，2007

　　邹世中.斗轮机自动菱形堆/取料工作原理简介.重工与起重技术，2007，15(3)：20-21

　　闫军，周志霞.基于的斗轮堆取料机自动控制系统设计.矿山机械，2009，37(1)：42-44

　　曹卫冲.6000t取料机行走控制系统改造.矿山机械，2009，37(8)：89-90

　　刘智勇.堆取料机视频监视技术的应用.重工与起重技术，2009， 23(3)：29-33

　　毛玉祥.一斗轮堆取料机一斗轮驱动装置的改造.港口装卸，2002