Функционирование контроллеров в управлении карьерным автотранспортом
 Скачать 53.19 Kb.
|
|
М  инистерство образования и науки Российской ФедерацииФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет» Горно-механический факультет Кафедра горных машин и комплексов Реферат Основы мехатроники Тема: Функционирование контроллеров в управлении карьерным автотранспортом
Екатеринбург – 2020 Содержание Введение Результаты многолетних наблюдений и исследований, проведенных на отечественных и зарубежных горных предприятиях, показывают, что основные затраты на открытых разработках приходятся на погрузочные и транспортные операции, что особенно усугубилось в последние годы из-за роста пространственных размеров карьера[1, 2]. В связи с этим ведущие горные предприятия и компании-изготовители горного оборудования в настоящее время уделают особое внимание проблеме эффективного использования карьерного автотранспорта. Современный этап развития карьерного автотранспорта характеризуется внедрением и освоением комплексной, системной автоматизации, осуществляющей контроль, учет, планирование, управление и анализ работы этого оборудования с целью достижения предельно высоких эксплуатационных характеристик карьерного автотранспорта. Внедрение современных автоматизированных систем управления автотранспортом, которые осуществляют мониторинг и диспетчерское управление мобильным оборудованием, позволило поднять культуру горного производства, снизить простои экскаваторов и транспортного оборудования, увеличить производительность труда. Контролер и его функции Контроль загрузки карьерных большегрузных автосамосвалов в настоящее время осуществляется тремя способами: соблюдением требований паспортов загрузки автосамосвалов; взвешиванием груженного автосамосвала на стационарных весах и использованием встроенных бортовых систем. Наиболее эффективным является третий способ. Бортовая система контроля загрузки следит за заполнением кузова горной массой и оповещает машиниста экскаватора о частичном и полном использовании грузоподъемности, что позволяет нормализовать загрузку каждого автосамосвала в пределах его номинальной грузоподъемности, исключив большие перегрузы или недогрузы. Бортовые системы могут выполнять как локальные функции учета работы автосамосвалов, так и функционировать в составе автоматизированных систем управления карьерным автотранспортом. На эффективность эксплуатации карьерных автосамосвалов существенное влияние оказывают простои, которые в зависимости от причин их появления можно разделить на межсменные, простои в начале смены и простои в ожидании погрузки (без учета первого рейса) [3]. Проблема простоев автосамосвалов в начале смены и межсменных простоев особенно актуальна для крупных горных предприятий с большим количеством одновременно задействованных в работе транспортных единиц и высоким темпом понижения горных работ. Увеличение средневзвешенной высоты подъема горной массы вызывает непропорциональный рост величины межсменных простоев. Например [3], при увеличении средневзвешенной высоты подъема в 6 раз величина межсменных простоев изменяется практически в 13 раз. Для снижения простоев автосамосвалов в межсменный период целесообразно организовать дополнительное место для пересмены водителей и стоянки машин, что позволит также снизить простои в начале смены, так как часть автосамосвалов начнет смену с движения под разгрузку. Наиболее эффективным способом снижения простоев в ожидании погрузки является внедрение автоматизированной системы управления транспортными потоками. Современные системы управления карьерным транспортом функционируют при поддержке глобальной системы позиционирования (Global Positioning System -GPS). Автоматизированные системы управления горнотранспортными комплексами Реализация автоматизированных систем управления горнотранспортными комплексами (АСУ ГТК) осуществляется, как правило, в три этапа: 1. Управление экскаваторно-автомобильным комплексом, состав которого определяют парк автосамосвалов и топливозаправщиков, а также парк экскаваторов. 2. Управление железнодорожным комплексом, состоящим из тепловозов, электровозов и вспомогательной железнодорожной техники. 3. Управление работой бурового и вспомогательного оборудования, включающего буровые станки, бульдозеры, тракторы и автогрейдеры. На первом этапе автоматизированная система ГТК обеспечивает следующие основные функции: - управление оборудованием в режиме реального времени и управление качеством руды при погрузке и разгрузке на складе; - контроль движения руды, вскрыши и в целом горной массы, контроль соблюдения маршрутов движения, а также загрузки автосамосвалов; - мониторинг работы двигателей и узлов автосамосвалов, эксплуатации шин, заправок и расхода топлива, времени технического обслуживания оборудования и т.д. На втором этапе применения АСУ ГТК добавляется возможность мониторинга местоположения железнодорожного транспорта, его погрузки и выгрузки, простоев и количества отгруженных думпкаров, а также контроля соблюдения скоростных режимов поездов, расхода топлива тепловозами, объемов и качества руды, подаваемой на дробильно-обогатительную фабрику. Все это позволяет оперативно получать цифровую транспортную модель карьера по участкам железнодорожных путей и итоговый график движения технологических поездов за смену. На третьем этапе достигается возможность самонаведения буровых станков на проектную точку без предварительной маркшейдерской выноски, передачи координат пробуренных скважин в маркшейдерскую службу и бюро буровзрывных работ для возможности своевременной корректировки проектов на бурение и взрыв; а также проводятся мониторинг и контроль в реальном масштабе времени как параметров процесса бурения, так и технического состояния буровых станков [4]. Интеллектуальную основу АСУ составляют информационные компьютерные системы (ИКС), которые играют существенную роль в создании автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). ИКС преобразуют контролируемые параметры работы в базы информационных данных и направляют сведения о возможных отклонениях от заданных параметров диспетчеру, который предупреждает водителей автосамосвалов и других горных машин. Разработчиком данных систем является российская компания «ВИСТ Групп», которая предлагает несколько типов датчиков для установки, наиболее соответствующих конкретным условиям. Датчик выбирается на этапе технического проектирования. При функционировании автоматизированной системы управления с использованием датчиков решаются следующие задачи: 1. Автоматическое определение уровня топлива в любой момент времени. 2. Фиксация уровня топлива на начало и конец смены при приеме сообщения водителей о пересмене. 3. Определение объема заправки (слива) по изменению уровня топлива. 4. Измерение массы перевозимого автосамосвалом груза при помощи датчиков давления в цилиндрах подвески и бортового контроллера. 5. Выдача на мониторинг сигналов (включение фонарей шкалы загрузки) машинисту экскаватора о достижении самосвалом оптимальной загрузки (с целью предотвращения перегруза или недогруза автосамосвала). 6. Автоматический сбор и хранение в журнале регистрации рейсов информации о дате и времени каждой загрузки, массе груза, пробеге, объеме грузоперевозки (в тонно-километрах) и номере водителя, осуществляющего этот рейс (или номере смены). 7. Автоматический сбор и передача в диспетчерский центр информации о транспортном средстве (масса груза, количество топлива, координаты, скорость и т.д.). 8. Обеспечение дополнительных сервисных функций, например, упрощение процедуры заправки цилиндров подвески азотом и др. Система контроля загрузки и топлива (СКЗиТ), устанавливаемая на автосамосвалы грузоподъемностью 55-220 т непосредственно на заводе «БелАЗ», интегрируется с другими бортовыми электронными системами управления и контроля состояния автосамосвала. В первую очередь это относится к системе управления тяговым электроприводом (СУТЭП), а также к системам диагностики основных узлов и агрегатов самосвала (контроль работы дизеля, давления в шинах и др.). Такая интеграция позволяет качественно усовершенствовать алгоритмы работы систем по сравнению с их автономным функционированием. Например, для более точного управления работой тяговым электроприводом необходима информация о загрузке автосамосвала, уклоне дороги при его движении, которая передается от СКЗиТ непосредственно в СУТЭП. Передача данных осуществляется по СА^ интерфейсу, которым оснащены бортовые контроллеры СКЗ 02.01 и СУТЭП. Подход к интеграции СКЗиТ и других бортовых электронных комплексов с помощью ОЛЫ-интерфейса является общим для развития электронных систем автосамосвала БелАЗ. При этом предусмотренное программно-аппаратое расширение СКЗ 02.01 радионавигационным блоком с встроенным GPS-приемником (платой РНБ) - системой, управляющей передачей данных по выделенному радиоканалу, - делает возможным передачу информации от датчиков СУТЭП и систем диагностики непосредственно в диспетчерский центр, сохранение этой информации на сервере системы «КАРЬЕР» и последующую организацию автоматизированного рабочего места механика автобазы (АРМ-М). Система Карьер Система «КАРЬЕР» позволяет осуществить непрерывное обеспечение диспетчерского и управленческого персонала полной информацией о текущем положении и техническом состоянии самосвалов, оснащенных бортовыми комплектами оборудования и находящихся в зоне работы; о количестве сделанных рейсов, перевезенной массе груза; о расходе топлива и других характеристиках работы транспортных средств, а также увеличение достоверности и повышение оперативности учета и контроля работы персонала и оборудования. Система состоит из следующих основных частей: оборудования мобильных объектов; коммуникационной части диспетчерской системы; прикладной части диспетчерской системы. Оборудование мобильных объектов: • радиостанция с УКВ антенной предназначена для обмена цифровой информацией по радиоканалу между машиной и радиостанцией, установленной на диспетчерском пункте; • бортовой контроллер со встроенным приемником GPS (датчик местоположения, курса и скорости машины), встроенными датчиками загрузки и жидкокристаллическим дисплеем предназначен для управления работой бортового комплекта аппаратуры и передачи информации в диспетчерский центр; • GPS антенна устанавливается на капоте автосамосвала и обеспечивает работу GPS приемника; • диагностический комплекс определяет техническое состояние всех основных групп оборудования автосамосвала. На диспетчерском центре устанавливается следующее оборудование, обеспечивающее функционирование каналов передачи информации и управление системой: радиостанция диспетчерской системы; базовый модем-контроллер диспетчерской системы; коммуникационный контроллер; комплект аппаратуры дифференциальной станции. Аппаратура передачи данных обеспечивает обмен информацией между мобильным объектом и диспетчерским центром. Коммуникационный контроллер функционирует на базе стандартного IBM PC и обеспечивает передачу запросов и прием сообщений о положении и состоянии машин, отображение полученной информации в текстовой и табличной форме, а также ее передачу на сервер прикладной подсистемы; передачу на машины дифференциальных поправок; управление системой. Дифференциальная станция предназначена для улучшения точности место определения автосамосвала до 2-5 м. Прикладная подсистема представляет собой комплекс компьютерной техники и программного обеспечения. Она состоит из сервера диспетчерской системы; базы данных диспетчерской системы; архива данных диспетчерской системы; программных интерфейсов с коммуникационной подсистемой и внешними программными системами; рабочих мест диспетчера. Прикладная подсистема обеспечивает выполнение следующих функций: • сбор, накопление, хранение и архивация данных о положении и состоянии мобильного оборудования, получаемых от коммуникационной подсистемы; • визуализация текущего положения и состояния контролируемых машин на терминалах рабочих мест пользователей системы с использованием актуальной векторной карты разреза; • распознавание и обработка определенных событий, их архивация в базе данных и/или оповещение диспетчера; • подготовка и выдача отчетов о работе контролируемых машин; • подготовка и передача в базу данных предприятия информации, необходимой для ведения отчетности, расчета заработной платы и т.п. Проблемы, с которыми можно столкнуться при эксплуатации предложенной системы «КАРЬЕР»: сбои при обмене информацией по радиоканалу между машиной и радиостанцией, установленной на диспетчерском пункте, что особенно актуально на глубоких карьерах; возможность ограничения точности GPS-системы Министерством обороны США. Использование систем управления карьерным транспортом позволит снизить продолжительность простоев автосамосвалов, уменьшить количество автосамосвалов, находящихся в работе, избежать или перенести на более поздний срок приобретение новой техники, а также исключить нарушения трудовой и технологической дисциплины. Литература 1. Кулешов А.А. Определение емкости рынка автомобильного карьерного транспорта // Горный журнал. 2003. № 4-5. С.94-95. 2. ЧедвикДж. Погрузка и откатка на открытых разработках // Горные известия. 1997. № 7. С.14-19. 3. Зотов А.А. Внутрисменные простои технологического автотранспорта на карьере «Удачный» и пути их снижения / А.А.Зотов, И.В.Зырянов, С.Ф.Пацианский, А.И.Цымбалова // Горный журнал. 2000. № 7. С.45-48. 4. Трубецкой К.Н. Создание в России роботизированного горного производства. Сколково, 2011 [Электронный ресурс]. URL: http://www.vistgroup.ru (24. окт. 2014 г.) |