无线遥控技术在码头流程控制系统的应用研究

摘 要：散货码头电控中心与首尾机的联络方式传统采用电缆+卷筒的有线直连方式，存在着投入大、故障多、意外损伤、修复困难等缺陷，而无线遥控的连接方式，较好地解决了有线连接的不足，在散货码头的建设、使用、技改有推广价值。

关键词：联络 联动 电缆卷筒 无线遥控

汕头港务集团有限公司第四分公司是一家专业的煤炭装卸码头，由四台卸船机、十三条皮带机、二台斗轮堆取料机和一台装船机组成卸船、装船、堆料、取料四种作业方式，共有20个流程。由于作业的自动化、连续化，其控制功能的实现依靠于电控中心的PLC系统和流程首尾机的联动控制。传统的联络控制采用从控制中心铺设通信电缆至各单机（卸船机、堆取料机、装船机）轨道中段接线箱，接线箱和单机电气柜的连接则通过电缆卷筒和橡皮电缆或光缆实现。电缆卷筒则由中心集电环、碳刷、驱动装置、电缆架和壳体组成，部分老式卷筒还有重锤张紧装置。由于传统联络方式采用复杂庞大的电缆卷筒和埋设电缆，决定了造价昂贵（普遍单台10万元以上），安装维护困难，占用面积大的特点。随着使用年限的延长，该方式固有的机械锈蚀、磨损失效，接触不良，电缆老化破损、拉伤、拉断等问题日益突出，甚至无法修复。公司一直在探索一种新的简易可靠，投入少的连接方式来代替原有连接方式。2004年首次在16T带斗门机上采用无线电遥控方式成功实现联动信号的传送，取得满意的改造效果，已全面推广应用到所有流程首尾机。

表1：门机供料皮带电气故障情况统计表（2003年6月~12月）

1.现状调查

自2003年以来，公司三台使用近10年的16T带斗门机给使用者和维修人员印象深刻：门机与地面皮带的联动信号经常丢失；而启用手动形式后，由于地面皮带故障的偶然性，加上门机供料皮带无设专职司机监视，使门机供料皮带无法在第一时间停止，出现分叉漏斗堵塞，煤炭满溢大量撒漏进海，平台通道积煤严重的情况，既影响货运服务质量，又因作业流程清煤时间长影响了生产效率和作业的连续性。

从门机供料皮带电气系统的故障分布表，可以得出这样的结论：联动信号缺失是造成供料皮带故障的最大要件，也是提高效率和降低劳动强度的关键。

根据设备运行记录与现场调查后分析，联动信号的丢失主要情况如表2。

经检修分析确认，电缆故障主要原因是电缆卷筒张紧不良，门机行走时电缆拖拉，意外扯划到皮带机架或栈桥栏杆引致电缆断芯或整根拉断。而电缆张紧不良主要由驱动电机过载，传动齿轮啮合不良，轴承咬死，磁滞连轴器传递力矩不符合等因素导致。以上要因的处理修复均需较高技能，大量工时和巨大的费用。据统计，近年来在解决电缆张紧不良和所引发的信号丢失问题的投入约20万元。如今故障不减反增，已到了需整体更新或换代改造的时候。

表2：联动信号的丢失主要情况

表3：各类传递方式的特点比较表

2.方案确定

由于公司原有的三台16T带斗门机、二台堆取料机和一台装船机属同期制造、投产产品，联络方式和原理结构一致，均已表现出联动信号工作不可靠，故障频次密的情况。如全面更新磁滞式电缆卷筒和损坏通信电缆（WYF37X2.5mmm2）总体造价需达30万元以上，这将是一笔巨大的费用，为此公司一直寻找代替产品或其它的联络方式。由于首尾机与电控中心的连接信号集中在状态确认、流程选择、信号反馈和启停控制等开关量信号上，技术人员将目光转向技术成熟、应用广泛、安全可靠、价格便宜的无线数码开关遥控装置上。

无线控制的种类很多，按照其各自的传递媒介对各控制种类的优缺特点进行了比较。如表3所示，根据表中各控制特点结合门机与中控室通讯信号的实际运用情况，采用无线电控制比较合适。为避免电磁干扰引起误操作，采用发射距离为100～150米带编码的发射和接收集成电路的无线遥控器。

在确定了信号传递方式后，利用工业无线遥控器改装了发射和接收机。把发射机装于码头中控信号箱的终端，把接收机装于门机电器房顶，尽可能地减少发射距离和避免障碍物，其工作原理如图所示，在该码头门机1＃进行安装、调试、使用。

图1：门机1＃无线控制器工作原理图

3.效果检验与经济性

该方案在2004年5月份投入使用以来，由于其防护性与IP-66具有良好的环境适应性，采用多通道数码对频抗干扰，在生产过程中，通断及时有效，满足生产和技术要求。在经济性方面，该方案整个改造费用约5000元左右，与原电缆＋磁滞式电缆卷筒装置的总费用约10万元比较，节约95%，对同类技术改造具有巨大的推广价值。

门机1＃改造成功以后，相继在其它门机、卸船机、堆取料机和装船机等7台设备上应用，使用一直稳定可靠，为企业节约修理资金超70万元。目前码头流程控制系统在与首尾机的控制联络普遍仍采用有线电缆连接的方式，存在着工程造价高、维护量大、施工困难等问题。本次无线遥控技术在汕头港的成功应用，为解决这一工程技术难题进行有益的探索，具有显著的经济性和施工简易的特点，值得在同类工程推广。