垃圾焚烧发电厂垃圾吊全自动控制系统设计.pdf

总第2 2 9 期2023年第7 期技术创新摘要：针对传统垃圾吊多采用手动、半自动作业方式，不能满足城市高强度垃圾楚烧作业的实际需要，提出了基于智能定位技术、安全防护技术的全自动控制系统，该系统将涵盖全自动控制策略，有利于真正实现无人值守的垃圾吊自动化作业，从而提高垃圾楚烧发电作业效率，提升经济效益及作业安全性，以期为相关领域研究提供理论依据。关键词：垃圾焚烧发电；垃圾吊；自动化控制系统中图分类号：TM619;X799.31垃圾吊全自动控制系统介绍围绕满足垃圾吊常规操作功能和智能化控制的基本要求，本系统具备电子防摇摆、自动定位、自动取料、自动投放料、自动倒垛等功能，电控操作集中在操作室，采用手动控制+触摸屏+检修遥控的模式，控制方式基于“PLC+触摸屏+工控机+变频器调速”系统,其中PLC为西门子S7-1500系列,变频器则采用了ABBACS880系列。该系统可满足电子自动化称重、数据记录、故障记录、远程监控、远程上下载程序等功能。控制系统结构如图1所示。主令控制器限位开关重量传感器按钮、指示灯电源控制PLC抓斗起升大车变频器小车变频器大车行走小车行走图1控制系统结构系统工作原理方面，垃圾吊起重机操作部分和垃圾吊起重机电气控制系统之间通过无线通信系统进行数据传输和运行监控。联动控制台的操作信号由控制室内的PLC设计。档位信号隔离后进入PLC,无线通信系统将档位信号传输给垃圾起重机PLC;控制室和垃圾吊车分别采用无线通讯方式设计，通讯模块传递信息，使垃圾抓斗能像其他抓斗一样工作。2垃圾吊全自动控制系统设计详述2.1自动称重计量系统自动称重计量系统设计了位置信号采集接口，以及对应的控制程序，通过RFID自动识别装置，借助读卡器介人满足称重控制量表的显示2 。根据垃圾焚烧发电厂的具体工艺流程，该系统能够实时获取垃圾吊运行过程中的重量信息、位置信息、时间信息等，借助无线传输技术和计算机技术，能够满足对重量信息收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 9作者简介：谢孔杰（19 9 3一），男，福建闽清人，本科，毕业于集美大学，助理工程师，研究方向为机械与能源工程。现代工业经济和信息化Modern Industrial Economy and Informationization垃圾焚烧发电厂垃圾吊全自动控制系统设计谢孔杰（南平延鸿环保电力有限公司，福建南平3530 0 0）文献标识码：A的解读、推理、自学习，从而有利于自动化运行中,对实施运行状态的自动跟踪和智能分析，且可以借助模拟现场动态监测、生成数据统计图表等，形成高效率的自动称重计量管理系统3。2.2三维建模系统三维建模系统是核心控制系统4,作为满足于自动化控制的关键体系，能够完成垃圾吊全自动定位、自动堆料投料、自动路径规划等。该系统通过三维建模完成自动化控制的规划,对于垃圾焚烧工艺流程实现全面自动化至关重要5。触摸屏垃圾池、投料口安装有三维激光扫描装置，每套装置配备了固态激光扫描仪,能够满足第一时间扫描数据的传输，并通过建模软件完成三维建模。系统服务器接收到扫描数据后，将对堆料进行三维建模,并接入点云数据拼接。固态激光扫描装置之间数据重叠区域确定后，根据激光头重叠区域进行拼接，并从数转斗保护器变频器抓斗起升Total 229No.7,2023D0I:10.16525/ki.14-1362/n.2023.07.037文章编号：2 0 9 5-0 7 48(2 0 2 3)0 7-0 10 6-0 2据中选取多对同名点进行粗略拼接，将2 个点云拼人抓斗开闭同一坐标系后，再利用迭代最近点技术进行精密拼接，最后形成整体。建模方面依据拼接数据，对点云进行去噪处理，划分若干网格,从而获得Z值数据，生成网格最高点。对所有点进行筛选处理，去除不符合的点，对未形成最高点数据的，采用三角化处理,形成网格坐标与高度值，从而实现三维建模。2.3自动定位系统自动定位系统是垃圾焚烧全自动系统的基本控制系统6),基于数据采集，对大车小车和抓斗位置进行数据收集，系统启动后通过位置校准获得精准数据，对于可能出现偏差的情况，通过调节编码器来控制数据精准性。2.4视频监控系统基于PLC技术，在 PLC系统与视频监控系统融合应用的设计中，从主程序、数据循环处理程序等人手，结合垃圾吊工艺实施流程，进行合理的参数设2023年第7 期置7 。主程序通常需要长时间不断循环运行,初始化子程序则在PLC系统与监控系统初始化之后，对控制模块、数据视频交互方式等参数进行设置。数据循环处理子程序负责对视频数据进行采集、处理等，中断子程序则满足于垃圾吊操作流程中视频信息的抓拍与上传，满足实时监控的数据调取，以及历史视频数据的查询等。视频监控系统的摄像头配置于卸料大厅、垃圾池、垃圾吊、投料口等，便于后方人员进行远程实时监控。2.5PLC 控制系统PLC 控制系统采用 Siemens S7-400系列,双机热备系统和ET200M分布式I/O组成总线网构成切换结构8 。控制系统涵盖全自动PLC、上位机、操作盘等。全自动PLC系统接洽后，满足上位机全自动指令化工作，上位机满足人机交互、三维建模系统接洽，能够实时获得投料口、垃圾池相关三维模型数据，从而合理规划作业路径，下发指令后完成PLC自动操作。上位机监控系统配置多台操作员站和工程师站，满足对设备的实时监控，包括焚烧炉、烟气脱硫、除灰系统等，同时对供水系统、废水处理系统、电气设备等进行实时监控。2.6安全防护系统利用卸料口料位高度参数及卸料门车辆位置识别功能，将信号全接入全自动控制系统，同时接人各卸料门信号，用于判断当前卸料口安全情况。控制系统根据信号情况、卸料区垃圾情况、垃圾吊工作情况自动进行安全闭锁。当垃圾车在卸料时，垃圾吊不前往卸料区。选用高杆下落式道闸，当垃圾吊在卸料区抓料时，控制卸料口道闸自动关闭，防止卸料门频繁操作,增加故障率。3垃圾吊全自动控制系统策略程序设计3.1作业路线选择该系统依据垃圾焚烧发电厂的实际作业目标，进行作业路径的优化选择，主要依据堆料场的三维模型数据、垃圾吊运行数据等。3.2垃圾吊控制选择垃圾吊控制的选择应当依据避障的基本原则，根Fully Automatic Control System Design for Waste Cranes in Waste-to-Energy Plants(Nanping Yanhong Environmental Power Co.,Ltd.,Nanping Fujian 353000,China)Abstract:The traditional rubbish crane mostly adopts manual and semi-automatic operation methods,which cannot meet the actual needsof urban high-intensity rubbish incineration operations.In this regard,the author proposes a fully automatic control system based onintelligent positioning technology and safety protection technology,which will cover fully automatic control strategies and help to truly realiseunattended rubbish crane automation operations,thus improving the efficiency of waste incineration and power generation operations,enhancing economic efficiency and operational safety,with a view to providing a theoretical basis for research in related fields.Key words:waste-to-energy incineration;waste crane;automatic control system谢孔杰：垃圾焚烧发电厂垃圾吊全自动控制系统设计从而提高工作效率。3.4堆料控制策略堆料器位置信号经过滤波器计算后，得出运行速度,并保持堆料器压缩冲程和返程的时速值。合理控制堆料器速度调节器范围,确保液压比例阀在推进过程中稳定提供液压油。堆料器运行周期包括压缩、进料、返回三个过程，依据每个阶段实际需要，调节堆料器速度、液压比例阀数值等。堆料顺序依据先低后高的基本原则，利用三维模型体积大小进行库存模式判断。4结语垃圾吊是垃圾焚烧厂焚烧作业的重要工具，它的执行的效率与安全性,影响着整个垃圾焚烧作业工作进度。本系统满足于传统垃圾吊的全自动、智能化操作，很大程度上降低了垃圾焚烧发电厂的人工成本，提高了作业的安全性和经济效益。参考文献1】胡阳军，沈建,赵文川“无人化”垃圾吊智能控制系统功能分析J.电工技术,2 0 2 0(2 4):1-2.2李田，赵文川，胡阳军.格雷母线与激光雷达在垃圾焚烧发电厂自动化垃圾吊中的应用J.电工技术，2 0 2 1(2)：6-7；10.3唐显聪，焦建耀，唐跃顺.垃圾吊车电控系统的设计J.中国科技投资,2 0 18(8):2 7 8-2 7 9.4聂福全，聂雨萱，张科广，等.浅析全自动垃圾起重机关键技术问题及解决方案J.中国设备工程，2 0 2 1(2 2)：8 7-8 9.5蔡威.全自动垃圾搬运起重机控制系统的若干关键技术研究D.武汉：武汉理工大学，2 0 15.6范汉杰.自动化垃圾搬运起重机关键设计技术分析与探究J.南方农机,2 0 19,50(17)：19 7-19 8.7张冒，程文明，杨翰元.全自动垃圾搬运起重机控制系统设计J.机械设计与制造,2 0 2 2(6)：7 3-7 6.8李胜德，李力，邓禹.提高全自动垃圾搬运起重机应用性的措施J.起重运输机械，2 0 18(S1):155-158.(编辑：白龙)Xie Kongjie107据当前垃圾焚烧工艺投放的实际需要，建立在提高作业效率的前提下，设计满足三维数据分析的软件，提高智能化的工作调度水平。3.3卸料口选择卸料口的选择应当根据卸料门的实际状态，综合考虑料堆的高度，选择满足实际作业需要的卸料口，