摘要：为提高煤场盘点精度，减少系统误差对盘煤盈亏分析的影响，实现存煤数据的快速准确测量，本文结合工程实例介绍了一种移动式激光电子盘煤仪方案。该设备软件基于Halcon及Visual Basic开发，具有完善的系统功能和图形化的3D友好界面，为企业存煤计量提供了技术支持和可靠的后台保障。经实际应用，这种移动式激光电子盘煤仪性能可靠，测量时间短、误差小，是理想的盘煤工具。
关键词：移动式；电子盘煤；激光测距；煤场
0引言
储煤量盘点数据作为火电企业进行配煤掺烧、计划统计、经济性核算的重要参数，其准确度、可靠性一直备受关注。目前绝大多数企业使用便携式手动盘煤装置进行测量，采用固定安装，激光测距。这种测量方法需预先对存煤进行整形，测量人员需在场所的多个地点进行参考点标定，测量时间长，准确度低，方法笨拙、费工费时。随着科学技术的快速发展，企业对于测算效率及精度提出越来越高的要求。落后的人工测量方法大大制约企业的管理水平，与现代化的企业运作不相称。
近年来过程控制及其自动化的快速发展，使移动式激光电子盘煤的方法得到有效的推广，作为一种新型的自动盘煤方法，它有效的解决了现代化计量管理与传统技术载体的矛盾，实现了测量精度与时效的有机统一。随着国家环保要求，露天煤场逐渐被全封闭储煤场取代。本文主要阐述了一种针对全封闭储煤场的移动式激光电子盘煤装置，通过实际应用论述系统实用性及可靠性。
1 煤场盘点的过程控制
该系统主要数据通信设备包括：激光扫描仪、驱动电机、编码器、开关量采集模块、智能数据采集模块、上位机和工业平板电脑等。自动移动小车安装在煤棚顶部马道下方，小车配备检修平台，安装在煤场的一端轨道下方，平台内部安装有电池充电座，小车进入检修平台后可自动进行充电。就地控制箱安装在煤场煤棚外部，包括小车充电系统、电池电量监测模块、网络通信设备。盘煤操作系统安装在输煤程控室内，通过光纤通讯到煤场就地控制箱，如图1所示。
首先启动安装在移动式小车上的激光扫描仪，操作小车前进，在该过程中工控机软件实时构建存煤的结构模型。小车轨道上设置6个行程开关，用于轨道行程的自标定，提高精确度。小车到达轨道尽头的开关后盘煤结束。此时盘煤软件已按照所构造模型计算出存煤体积。同时，小车自动返回至初始位，接入充电桩进行电池蓄能。
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图1 移动式激光电子盘煤仪过程控制
2 软硬件结构及组态
2.1硬件结构
2.1.1移动式小车
通过小车内部的驱动电机控制小车行走，驱动电机控制通过小车上的智能数据采集模块实现。可输出正转启动、停止、反转启动、速度调节命令；可输入编码器数据、正转运行、停止、反转运行、电机故障等信号。命令通过盘煤处理系统发出，通过无线方式接入到移动小车智能控制板。
在移动小车内部安装充电电池组，通过充电接口连接到小车充电插头处。在就地控制箱内安装充电系统接触器，当检测到允许充电信号后，充电系统接触器闭合，小车开始充电。充电过程中能够检测电池电压、充电电流、电池当前容量等信息。允许充电信号通过输煤程控盘煤处理系统给出，当系统检测到电池充满后后，发出充电结束命令，现场充电接触器断开。
2.1.2编码器数据采集
编码器安装在小车主动轮上，负责确定小车当前相对位置。编码器供电通过小车控制板提供，数据通过小车控制主板获取。编码器数据包括旋转圈数和旋转角度，最终在数据控制板中换算为总角度，相对位置换算在盘煤处理计算机中实现。
2.1.3激光扫描仪
激光扫描仪采用LD-LRS3601扫描仪，数据通过以太网通信方式连接到小车控制板上。供电通过小车控制板供电。扫描仪启动命令通过小车控制板获得，扫描仪扫描数据通过小车控制板处理后发送到盘煤处理终端。扫描仪停止命令通过小车控制板获得，扫描仪接收到停止命令后，扫描仪停止扫描。小车控制板上的扫描仪启动、停止命令通过盘煤处理系统发出。同时，小车控制板给盘煤处理系统反馈扫描仪扫描的距离信息。
2.1.5智能控制板
智能控制板负责整个移动小车的所有电气仪表的供电及数据采集与控制功能。输入和输出扫描仪的启动、停止、扫描数据信号、扫描仪状态、电机启动、正传、反转、调速信号、开关量采集模块的各个通道状态信号等。
2.1.6检修平台
检修平台安装在轨道一端的端部。当自动移动小车返回后，触发起始端限位后，移动小车进入检修平台内部，开始充电。 在检修平台内部设有检修插座，当移动小车进入检修通道后，移动小车上的插头端与检修插座完全接触后，触发充电允许开关，充电允许信号通过继电器送到现场就地控制箱中的充电允许继电器上。
2.1.7就地控制箱
就地控制箱安装在现场每场内部入口处检修平台下方，控制箱内部包括就地工业平板电脑、交换机、开关电源、充电接触器、限位及允许信号继电器等。交换机采用光电交换机，光口连接到盘煤处理系统，电口与无线AP、工业平板电脑连接，同时预留便携式调试终端的接口。
就地工业平板电脑功能包括：通过无线方式调试移动小车上的各设备：激光扫描仪、控制电机、编码器、开关量模块。接收盘煤处理系统上的相关控制信号：允许充电命令。将现场相关信号反馈给盘煤处理系统：电池充电状态、电量。
2.2软件及通讯系统
系统的操作软件基于Halcon及Visual Basic开发，具备强大的数据采集和集中控制功能。界面主要包括煤场三维模拟图形、报表画面、操作区及盘煤报告编辑及生成等，如图2所示。
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图2 煤场盘点系统测量画面
盘煤处理系统与三部分连接：上层燃料管理接口、就地箱中工业控制平板、移动小车中的智能控制板。上层燃料管理系统预留，暂时先按照数据库方式预留接口。就地工业平板控制系统采用组态软件，与盘煤处理系统进行数据通信，通信协议采用TCP/IP协议，负责获取现场充电系统数据。智能控制板通过无线连接到就地控制箱中的交换机上，采用TCP/IP协议与盘煤处理系统通信。
3 结束语
随着国内外技术的不断发展，火电企业原有的手动盘煤方法已无法满足自动化及可靠性的需求。本文通过应用实例，阐述了一种移动式激光电子盘煤仪的基本结构及原理，这种移动式激光电子盘煤装置性能可靠，自动化程度高，对物料盘点领域有借鉴意义。
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作者简介：尹航 （1985-），男，吉林延边市人，工程师，主要从事：火电厂热工控制方面研究和应用。
论文作者:尹航
论文发表刊物:《电力设备》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/6