联合储库用自动运行物料搬运系统

李胜德 常中龙 赵丽媛

北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 100007

0 引言

随着科技的发展，越来越多的自动化、智能化应用场景遍布社会各个角落，机器人餐厅，自动化车间已不再是停留在概念阶段，而是已经付诸实施加以应用。工厂的自动化进程也在快马加鞭的进行着。作为工厂内的物料搬运设备，也需要适应形势的发展，适应工厂的自动化进程，加之环保的日趋严格，联合储库用自动运行物料搬运系统需求强烈。

1 联合储库

联合储库是环保严格要求下物料非露天储存的常用形式，通常联合储库将两种以上物料，均存放在一个储库内，物料用隔墙进行隔离区分，联合储库便于存储和调配物料进行生产配比，对湿粘等物料性能有一定的改善作用。联合储库与堆棚物料存储方式相比，具有单位面积储量大的优势，并且易于管理，联合储库在水泥企业已应用非常广泛。

2 自动运行物料搬运系统的组成和功能

物料搬运系统是联合储库内的核心设备，负责搬运物料或投料到指定位置，通常做点到点的搬运动作，并由此形成密集的矩阵式物料分布结构，进而有效管理联合储库内物料存放。自动运行物料搬运系统不同于普通的物料搬运系统，主要在于能够结合厂内其他设备，根据运行指令自动运行，减少操作人员数量，降低操作人员成本，提高了物料搬运自动化水平。

自动物料搬运系统由机械部分和电气部分组成，机械部分又涵盖了各分支机构，电气部分负责驱动各机构运行，并提供必要的检测和保护，其中自动电控是物料搬运系统的控制中枢，结合储库工艺进行自动控制，自动运行物料搬运系统组成和功能简图见图1。

图1 自动运行物料搬运系统组成和功能简图

2.1 机械部分

物料搬运系统机械部分主要由大车机构、小车机构、起升机构和抓具构成。大车机构主要由主梁、端梁、大车三合一驱动部件组成；小车机构主要由小车架、称量部件、小车三合一驱动部件组成；起升机构主要由起升电机、起升减速器、闭合电机、闭合减速器、钢丝绳卷筒等组成。机械部分保障了物料搬运系统的主体架构，承载着各种载荷的磨砺，保障着物料搬运系统的顺畅运行。

抓具是物料搬运系统中重要的机械部件，一个灵活、稳定、可靠的抓具，保障着整个物料搬运系统的有效运转，抓具可根据不同应用场合进行物料适配性选用。联合储库用自动运行物料搬运系统采用了四绳机械双瓣抓斗，抓斗底刃与边刃材质采用了高强度耐磨材料，以增加抓斗的耐用性，同时，滑轮组配有导板和钢丝绳保护罩，以防钢丝绳跳槽，进一步保障了抓斗使用中的稳定性。

2.2 电气部分

电气部分是物料搬运系统的重要组成部分，主要分为本地电控、远程电控、自动电控、三维物料识别、视频监控、远程诊断。本地电控主要由本地移动司机室、电控房、电气检测元件、电气保护元件等组成；远程电控主要由远程操作台、远程电控柜、远程传输设备、起重机视频监控等组成；自动控制主要由自动控制台、服务器、WCS、自动传输设备、起重机视频监控等组成。

1)本地电控

本地电控是物料搬运系统运行的基本保障，其中移动司机室进行了保温设计，采用钢骨架、双层钢化玻璃铝塑门窗，三面安装玻璃窗，加装冷暖空调，并具有灭火器、应急照明、火灾报警装置，移动司机室安装在起重机主梁下方，有较好的视野，司机能够观察到联合储库内物料布置情况，司机室内集成了本地操作台、人机交互界面，司机可就地准确操作起重机；电控房设计为保温防尘形式，可适应高低温环境，自动调节温度防止凝露，电控房安装在起重机走台上，电控房内集成了PLC、变频器等驱动起重机运行的所有需要的元器件，起重机上各种电气保护元件和电气检测元件信号返回电控房接入本地电控。本地电控具有抓具防摇摆功能，有效降低了抓具的摆动幅度，减少了故障率，提高了物料搬运系统运行稳定性。

2)远程电控

远程电控可设置在联合储库附近的地面控制室，控制室内设有远程操作台和人机交互界面，功能可选择与本地操作台相同，司机可在地面控制室内远程操作起重机；地面控制室内设置有远程电控柜，连接DCS系统，同时架设有工控机可对起重机进行称量统计；远程传输设备连接本地电控和自动电控，传输信号和视频等；地面控制室配置起重机视频监控系统，实时采集起重机运行图像，保证司机能及时观察到联合储库内起重机运行情况。远程电控的设置，保障了操作人员的工作环境，避免了粉尘、噪声等对人的损害，方便了操作人员的生活，也可一人操作多台设备，节省了人力资源。

3)自动电控

自动电控可设置在集中控制室内，配备有自动控制台，控制台通过自动传输设备建立与本地电控和远程电控的通讯，控制台架设有服务器，服务器安装有WCS自动控制系统软件，集中控制室操作人员通过软件进行起重机自动运行的控制，自动控制台配置有起重机视频监控显示器，实时显示起重机运行状况，保障集中控制室操作人员能及时观察到联合储库内起重机运行情况并进行控制。

联合储库用自动运行物料搬运系统为本地、远程、自动多点控制起重机运行，多点之间进行了必要的联锁控制，保障起重机在任一时刻只允许一个控制点工作，并且每一控制点均装设有紧急断电装置。

4)三维物料识别

物料识别是物料搬运系统能自动运行的重要因素之一，通过激光物料识别设备对物料进行识别，配合起重机位置系统形成物料的精准三维坐标，自动电控获取三维坐标信息，提供给WCS进行数据处理，WCS将数据进行排列分析，最终获得物料抓放点位置信息，并发送给本地电控，控制物料搬运系统自动运行；同时对三维物料识别数据采用计算机高级语言进行编程，将数据以图形界面形式进行显示，便于自动操作人员直观了解联合储库内物料分布情况，进行控制指令的预设置。三维物料识别图形界面如图2所示。

图2 三维物料识别图形界面

5)视频监控

物料搬运系统通常配备有视频监控系统，视频监控系统由大车视频装置、小车视频装置、车载移动网络、地面无线转接、地面控制站组成。每台物料搬运设备配有多个监控点，可监控物料搬运设备运行情况，监控抓具运行情况。视频通过无线装置进行传输，便于安装和布置，也便于维护。监控画面可在远程电控、自动电控进行显示，也可接入厂内监控系统进行全局监控。

6)远程在线故障诊断

远程在线故障诊断只需引入互联网接口到起重机控制室的VPN路由器或通过5G网络直接连接VPN路由器，售后服务人员即可在任何地方通过计算机网络对发生故障的现场起重机进行远程诊断，快速判断故障位置和状态，配合业主方便地进行现场维护和故障处理，极大地保障了自动运行物料搬运系统可靠运行。远程在线故障诊断如图3所示。

图3 远程在线故障诊断

3 应用情况

联合储库用自动运行物料搬运系统已成功应用于多个项目，自动运行情况良好，同时适用于多种物料抓取。物料适用于水泥行业联合储库内的砂岩、铁矿、页岩等高密度物料的抓取，也可抓取粘土、石灰石、原煤、石膏、双掺石灰石、混合材料等低密度物料，或进行多物料不同比重的粗配比上料。自动运行物料搬运系统根据抓具的不同可拓展适应多种物料，可用于生物质发电行业的散秸秆或打包秸秆；也可用于环保垃圾发电行业的生活垃圾抓取和投放，燃料焚烧后的灰渣抓取等；其他如粮食、纸卷、钢卷、煤矿、固体废弃物、工业危废等物料均可采用自动运行物料搬运系统进行搬运，提高物料搬运系统的自动化水平，提高工厂的自动化水平。

4 结语

随着联合储库用自动运行物料搬运系统不断应用于各个工厂，工厂内大幅减少了操作人员的数量，为企业节省了较多人力成本和负担，大幅提高了工厂物料搬运设备的自动化水平，适应了工厂智能化、自动化的发展趋势。联合储库用自动运行物料搬运系统已获得用户的高度认可，并申请国家专利进行知识产权保护。联合储库用自动运行物料搬运系统适应了自动化发展的趋势和需求，但同样需要维护和保养，完备的维护保养，将会发挥出自动运行的优势，同时，也需要人员的监督管理，观察设备运行情况，保障设备安全运行。