T_ZNL 002-2023 斗轮堆取料机全自动控制系统技术规范.docx

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1、ICS27.100D4411ZNL浙江省能源业联合会团体标准T/ZNL002-2023斗轮堆取料机全自动控制系统技术规范specificationforfull-automaticcontrolsystemTechnicalbucket-wheelstacker-reclaimer2023-06-10发布2023-07-09实施浙江能源业联合会发布T/ZNL0022023目次前言.II1范围.12规范性引用文件.13术语和定义.14一般要求.25硬件设备要求.36功能要求.57性能要求.88其他要求.9附录A.错误！未定义书签。IT/ZNL0022023前言本文件依据GB/T1.12020标准

2、化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则规则起草。本文件由浙江省能源业联合会提出并归口。本文件主要起草单位：杭州集益科技有限公司，浙江浙能电力股份有限公司、浙江浙能乐清发电有限责任公司,国能浙江北仑第一发电有限公司,华能（浙江）能源开发有限公司玉环分公司,浙江浙能嘉华发电有限公司,浙江浙能温州发电有限公司。本文件主要起草人：魏勇、陈永辉、江学文、叶君辉、李楠、戴敏敏、沈利、周洪元、陈伟巍、毛国明、王帆、杨勇、金凌、贺琪、李锋、李小兰、张泽斌、胡甜、赵志军。本文件主要审核人：胡松如、朱松强、沈又幸、钱忠文、童小忠、马生芳、赵虹、徐桂娟、曾一鸣。本文件为首次制定。IIT/ZNL0022023

3、斗轮堆取料机全自动控制系统技术规范1范围本文件规定了斗轮堆取料机全自动控制系统的组成、功能和性能要求等。本文件适用于火力发电厂、煤炭散货码头等干散货条形料场的臂式堆料机、臂式斗轮取料机、臂式斗轮堆取料机（以下统称为“斗轮堆取料机”）。其他类型堆取料机可参照本标准执行。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB30574机械安全安全防护的实施准则GB/T32919信息安全技术工业控制系统安全控制应用指南GB/T4208外壳防护等级（IP代码）DL/T183斗轮堆

4、取料机技术条件DL/T283.1电力视频监控系统及接口第1部分：技术要求DL/T2487电力燃煤机械名词术语DL/T5187.3火力发电厂运煤设计技术规程第3部分：运煤自动化CH/T2009全球定位系统实时动态测量（RTK）技术规范3术语和定义DL/T2487中确立的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1斗轮堆取料机全自动控制系统full-automaticcontrolsystemofbucket-wheelstacker-reclaimer基于斗轮堆取料机本体，利用检测、控制、通讯、物料三维建模、安全防护等技术，实现斗轮堆取料机定位、堆料、取料等作业全自动控制的系统。3.2带式输送机系统s

5、ystemofbeltconveyors由带式输送机及辅助设施组成的，用于运输散料进出料场的输送系统。3.3斗轮堆取料机本体控制站bucket-wheelstacker-reclaimerbodycontrolstation已布置于斗轮堆取料机本体、满足DL/T183中有关电气传动和控制要求的控制器，通常是PLC（programmablelogiccontroller，可编程逻辑控制器）设备，可实现斗轮堆取料机的半自动控制。1T/ZNL00220233.4现场控制站fieldcontrolstation与斗轮堆取料机本体控制站和远程控制站互联，用于采集和处理检测装置数据，接收远程指令，以实现斗

6、轮堆取料机全自动控制的控制站。3.5远程控制站remotecontrolstation用于处理、分析斗轮堆取料机数据，接收远程操作台参数和指令，并与现场控制站互联以实现斗轮堆取料机全自动控制的控制站。3.6远程操作台remoteoperatingconsole用于提供斗轮堆取料机全自动控制的操作人机界面以及远程手动操作斗轮堆取料机的工作台。3.7检测装置detectiondevice用于检测和获取斗轮堆取料机和料场等实时运行数据的装置。3.8全自动控制系统投用率utilizationratefull-automaticcontrolsystem斗轮堆取料机全自动控制系统在斗轮堆取料机运行过程中

7、投用的时间比率。计算公式为：全自动控制系统投用率=全自动控制系统投用时长/斗轮堆取料机运行总时长100%。4一般要求4.1斗轮堆取料机本体应符合DL/T183的相关要求。4.2带式输送机系统应配置远程集中程控系统。4.2.1火力发电厂输煤程控系统应符合DL/T5187.3的相关要求。4.2.2其他应用场景宜参考DL/T5187.3的相关要求。4.3斗轮堆取料机就地与远程控制室之间应具备符合数据和视频信号传输要求的宽带通信网络。4.3.1宽带通信网络宜采用光纤通信、5G通信网络或其他宽带通信网络。4.3.2数据和视频信号应通过相对独立的传输通道进行传输。4.3.3不同的传输通道应配置满足传输要求

8、的带宽。2T/ZNL00220234.3.4宽带通信网络宜满足冗余或环形网等网络保护方式要求。4.4斗轮堆取料机全自动控制系统信息安全应满足GB/T32919的相关要求。4.5工业电视监控系统应满足斗轮堆取料机全自动控制系统的要求。4.6斗轮堆取料机辅助设施进行自动化改造后，辅助设施应接入至斗轮堆取料机全自动控制系统。4.7斗轮堆取料机全自动控制系统应配有与其他生产、管理、控制等系统的接口。4.8斗轮堆取料机全自动控制系统的安全防护应符合GB30574的相关规定。4.9斗轮堆取料机全自动控制系统硬件设备的外壳防护等级应符合GB/T4208的相关规定。检测装置不应低于IP67，机房等室内设备不应

9、低于IP54。5硬件设备要求5.1系统架构5.1.1斗轮堆取料机全自动控制系统硬件设备应包括检测装置、现场控制站、远程控制站、远程操作台等。5.1.2检测装置通过硬接线、现场总线或以太网等方式连接到现场控制站。5.1.3现场控制站与斗轮堆取料机本体控制站通过以太网或现场总线连接。5.1.4现场控制站和远程控制站之间通过以太网连接。5.1.5远程操作台和远程控制站之间通过以太网或硬接线连接。5.1.6检测装置和斗轮堆取料机本体控制站将斗轮堆取料机及料场的相关检测信息传送至现场控制站和远程控制站，经数据处理后在远程操作台展示。5.1.7远程操作台将远程全自动控制所需的参数和操作指令或远程手动操作信

10、号传送至远程控制站，远程控制站下发至现场控制站；现场控制站下发至斗轮堆取料机本体控制站。5.2检测装置要求5.2.1检测装置应包括位置检测装置、料堆高度检测装置、料堆扫描检测装置、悬臂皮带料流检测装置、防碰撞检测装置等。5.2.2对易自燃发热料场，检测装置宜包括料流高温检测装置。5.2.3位置检测装置和防碰撞检测装置应采用冗余或三取二方式的保护配置，且宜基于不同检测技术。5.2.4检测装置的检测精度应满足斗轮堆取料机全自动控制系统的要求。5.2.5检测装置的检测数据应自动发送至现场控制站。5.2.6位置检测装置5.2.6.1位置检测装置用于检测斗轮堆取料机的运行机构、俯仰机构、回转机构的位置，

11、对应检测参数分别为大车位置、俯仰角度、回转角度。5.2.6.2位置检测装置应满足长期高精度运行的要求，大车位置检测精度宜在0.05m之3T/ZNL0022023内；俯仰角度检测精度宜在0.1之内；回转角度检测精度宜在0.1之内。5.2.6.3位置检测装置可选用北斗定位、绝对值编码器、重力感应、格雷母线等技术或其组合方式。a)北斗定位方式适用于露天料场，其他方式适用于露天和室内料场。b)大车位置、俯仰角度、回转角度宜采用绝对值编码器检测。在运行机构、回转机构运行范围内，绝对值编码器宜配置多个固定点位校准装置，校准宜采用射频识别（radiofrequencyidentification，RFID）

12、等无线技术；当同时配置格雷母线时，绝对值编码器可采用格雷母线数据校准。c)北斗定位方式宜采用单基准站RTK（real-timekinematic，实时动态测量）。基站和移动站宜满足CH/T2009的相关技术要求和精度要求。d)大车位置、回转角度可采用格雷母线方式检测，且无需校准。俯仰角度不宜采用格雷母线方式检测。e)俯仰角度宜采用重力感应倾角仪方式检测。5.2.6.4斗轮堆取料机全自动控制系统应采用不同检测技术的位置检测装置冗余配置。5.2.7料堆高度检测装置5.2.7.1料堆高度检测装置用于堆料时检测料堆高度。5.2.7.2料堆高度检测装置宜采用雷达料位计。5.2.7.3料堆高度检测装置测量

13、范围根据堆料要求确定，宜不小于15m，测量精度宜在0.02m之内。5.2.8料堆扫描检测装置5.2.8.1料堆扫描检测装置用于获取料堆扫描数据。5.2.8.2料堆扫描检测装置应采用激光扫描方式，检测范围根据场地大小和物料特性确定，物料有效检测范围宜不小于25m，测量精度宜在0.02m之内。5.2.9悬臂皮带料流检测装置5.2.9.1悬臂皮带料流检测装置用于检测悬臂皮带上物料的流量。5.2.9.2悬臂皮带料流检测装置宜采用激光扫描仪或电子皮带秤。5.2.9.3激光扫描仪安装于悬臂皮带上方，检测料流轮廓。物料有效检测范围宜不小于3m。5.2.9.4电子皮带秤安装于悬臂皮带下方，应具有倾角补偿和挂码

14、校验能力。5.2.10防碰撞检测装置5.2.10.1在DL/T183有关安全保护装置要求基础上，斗轮堆取料机应增加防碰撞检测装置，至少包括大车防碰撞检测装置和悬臂防碰撞检测装置。5.2.10.2防碰撞检测装置宜采用超声波传感器或激光扫描传感器。5.2.10.3大车防碰撞检测装置布置于大车前后二端；悬臂防碰撞检测装置布置于悬臂左右二侧。5.2.10.4防碰撞检测装置的测量量程应根据大车、悬臂的速度和斗轮堆取料机全自动控制系统的保护响应时长等确定。大车防碰撞检测装置测量范围宜不小于6m，悬臂防碰撞检测装置测量范围宜不小于5m，测量精度均宜在50mm之内。5.2.10.5当存在共轨斗轮堆取料机时，应

15、安装共轨斗轮堆取料机间距检测装置，测量量程应不小于共轨斗轮堆取料机的最大间距，测量精度宜在0.5m之内。5.2.10.6防碰撞检测装置应采用冗余配置。5.2.11料流高温检测装置5.2.11.1料流高温检测装置安装于悬臂皮带上方，宜采用在线式红外激光测温仪。有效4T/ZNL0022023测量温度范围宜在0300之间，测量精度宜在2.5%之内。5.3现场控制站要求5.3.1现场控制站可采用PLC或DCS（distributedcontrolsystem，集散控制系统）控制站。5.3.2现场控制站可采用与斗轮堆取料机本体控制站独立的控制站；也可将斗轮堆取料机本体控制站扩展满足现场控制站要求。5.3

16、.3现场控制站应接收和处理检测装置及斗轮堆取料机本体控制站的数据，处理后发送至远程控制站。5.3.4现场控制站应接收远程控制站的参数和控制指令，处理后发送至斗轮堆取料机本体控制站。5.3.5现场控制站的CPU和I/O模块的配置数量应满足现场要求。5.4远程控制站要求5.4.1远程控制站可采用PLC或DCS控制站。5.4.2远程控制站应接收、处理和分析现场控制站发送的数据。5.4.3远程控制站应根据料堆扫描检测装置的激光扫描数据，建立料堆三维模型。5.4.4远程控制站应计算出斗轮堆取料机全自动控制所需的参数，并发送至远程操作台。5.4.5远程控制站应接收远程操作台的参数和控制指令，处理后发送至现

17、场控制站。5.4.6远程控制站应接收远程操作台的斗轮堆取料机选择信号，将远程操作台的操作手柄信号传送至选择信号对应的斗轮堆取料机现场控制站。5.4.7远程控制站应接收远程操作台的急停按钮信号，并传送至急停按钮对应的斗轮堆取料机现场控制站。5.4.8远程控制站应具备与其他生产、管理、控制等系统的数据接口。5.4.9远程控制站CPU平均负荷率应不大于40%。5.5远程操作台要求5.5.1远程操作台应包括远程控制站客户端和控制面板，可选择配置操作手柄。5.5.2远程控制站客户端应提供满足斗轮堆取料机全自动控制作业需要的人机界面。5.5.3控制面板应包括斗轮堆取料机选择按钮和斗轮堆取料机急停按钮。5.

18、5.4选择按钮、急停按钮和操作手柄应通过硬接线接入远程控制站；急停按钮应同时通过硬接线接入至斗轮堆取料机地面电源急停回路。5.5.5操作手柄应具备远程手动操控斗轮堆取料机的能力，操作方式应与斗轮堆取料机就地司机室操作一致。5.5.6远程控制站客户端宜选用工作站计算机，CPU平均负荷率应不大于40%。6功能要求6.1检测数据处理分析6.1.1位置检测装置数据6.1.1.1北斗定位等方式的位置检测数据应统一转换为大车位置、俯仰角度、回转角度。5T/ZNL00220236.1.1.2位置检测装置冗余配置或三取二配置检测数据应具备不同的优先级。6.1.1.3不同位置检测装置之间的偏离幅度应具有不同的报

19、警和保护，分为报警和报警且停止全自动作业。6.1.1.4绝对值编码器方式的检测数据应进行校准处理。a)当配置校准装置时，绝对值编码器检测数据校准应利用校准装置校准信号和绝对位置数据。b)当同时配置格雷母线时，绝对值编码器检测数据校准应利用格雷母线数据。6.1.2悬臂皮带流量数据6.1.2.1激光扫描仪扫描数据和电子皮带秤数据应实时分析计算，转换为悬臂皮带流量。6.1.2.2悬臂皮带流量的测量精度宜在5%之内。6.1.3料堆扫描检测数据6.1.4料堆扫描检测装置的激光扫描数据应实时分析和处理，并转化为料堆三维模型。6.1.5料堆三维模型应满足斗轮堆取料机全自动控制要求，具体如下：6.1.5.1在

20、料堆扫描检测装置扫描操作后，料堆三维模型应实时更新，延时宜不大于0.5s。6.1.5.2料堆三维模型轮廓精度宜在0.1m之内。6.1.5.3料堆三维模型应具有位置、分层、各层边界、体积等数据。6.1.5.4料堆三维模型宜被赋予编号、种类、堆存时间等属性。6.1.5.5料堆三维模型关联数据应自动发送至现场控制站。6.2全自动控制功能要求6.2.1斗轮堆取料机全自动控制系统应配置参数，参数应至少包括斗轮堆取料机固定作业参数、动态作业参数和料堆参数。6.2.1.1斗轮堆取料机固定作业参数应包括堆取料大车步长、定位安全俯仰角度、堆料俯仰角度、料堆高度、换场和取料的安全回转角度、防撞安全距离等。6.2.

21、1.2斗轮堆取料机动态作业参数应包括取料时料堆各层的左右边界回转角度、俯仰角度；堆料时料堆左右边界回转角度。6.2.1.3斗轮堆取料机动态作业参数可选用默认参数值或根据实时定位数据设置；取料时斗轮堆取料机动态作业参数宜从料堆参数获取。6.2.1.4料堆参数应包括料堆各层的起始和结束大车位置、左右边界回转角度等。6.2.1.5料堆参数应从料堆三维模型自动获取，且应允许人工修改。6.2.2现场控制站应根据参数和控制指令，自动控制斗轮堆取料机，实现自动寻址、自动堆料、自动取料、恒流量取料、自动分流等功能：6.2.2.1自动寻址：现场控制站应控制斗轮堆取料机自动到达设置指定的空间位置。6.2.2.2自

22、动堆料：现场控制站应控制斗轮堆取料机自动完成回转堆料、定点堆料和行走堆料等堆料工艺。6.2.2.3自动取料：现场控制站应控制斗轮堆取料机自动完成旋转分层取料、定点斜坡取料等取料工艺。6.2.2.4恒流量取料：自动取料时，现场控制站应控制斗轮堆取料机斗轮取料深度、悬臂回转速度和大车行进步长，实现悬臂皮带流量稳定。a)恒流量取料宜采用闭环控制方式。b)现场控制站宜建立取料悬臂皮带流量计算模型，实时分析悬臂皮带流量。6T/ZNL0022023c)取料悬臂皮带流量计算模型的建立宜基于斗轮工作电流。6.2.2.5自动分流：自动堆料分流时，现场控制站应控制斗轮堆取料机落煤筒挡料板开度，使分流流量满足设置参

23、数要求。6.2.2.6现场控制站宜采用合适的料堆边界取料策略，提高料堆边界处的取料效率。6.2.2.7现场控制站应将全自动控制运行数据和结果反馈至远程控制站。6.2.3斗轮堆取料机全自动控制系统应与带式输送机系统及其他关联系统实现作业工艺联动。6.2.3.1全自动堆料过程中，斗轮堆取料机全自动控制系统应与带式输送机系统、接卸料系统等自动联动。6.2.3.2全自动取料过程中，斗轮堆取料机全自动控制系统应与带式输送机系统、装船/装车/上仓系统等自动联动控制。6.3安全防护功能要求6.3.1斗轮堆取料机全自动控制系统应设置不同等级的报警阈值，在上位机弹出报警信息，和/或自动停止作业运行，并提供声光报

24、警。6.3.2安全硬件检测保护功能6.3.2.1现场控制站应根据大车防碰撞检测装置、悬臂防碰撞检测装置或斗轮堆取料机间距检测装置的检测距离分为正常、报警和保护三个安全等级，并上报至远程控制站和远程操作台进行提示和报警。a)当检测距离进入报警范围时，现场控制站应进行报警提示。b)当检测距离进入保护范围时，现场控制站应进行报警且停止全自动作业。c)当因进入保护范围而停止全自动作业后，检测距离进入正常范围时，现场控制站应自动恢复原有全自动作业并提示。6.3.3安全软件保护功能6.3.3.1现场控制站应根据斗轮堆取料机实时位置信息、料堆三维模型信息，建立安全软保护功能。6.3.3.2现场控制站应设置大

25、车、悬臂极限禁区，禁止斗轮堆取料机大车和悬臂进入禁区范围。6.3.3.3现场控制站应设置轨道禁区，禁止斗轮堆取料机悬臂进入禁区范围。6.3.3.4现场控制站应设置料堆空间禁区，禁止斗轮堆取料机悬臂进入禁区范围。6.3.3.5当存在共轨或多台斗轮堆取料机时，现场控制站应根据不同斗轮堆取料机位置信息，实时监测不同斗轮堆取料机之间的安全空间距离，预防碰撞发生。6.3.4在远程控制站与现场控制站、现场控制站与斗轮堆取料机本体控制站之间应在线监测通讯状态，宜采用心跳机制方式。在发生通讯故障或设备故障时，现场控制站应自动停止作业运行，远程控制站应报警提示。6.3.5现场控制站应根据料流高温检测装置数据设置

26、不同的报警和保护，分为报警和报警且停止全自动作业，并与带式输送机系统进行安全联锁。6.3.6现场控制站应接入斗轮堆取料机本体配置的安全保护装置信号，在接收到安全保护信号后应进行报警和/或停止全自动作业。6.3.7现场控制站应与带式输送机系统实现安全联锁控制。6.3.8斗轮堆取料机全自动控制系统应提供软急停和硬急停功能。6.3.8.1远程控制站客户端应在人机界面提供急停按钮，使能现场控制站立即停止全自动运行。7T/ZNL00220236.3.8.2控制面板急停按钮应使能断开斗轮堆取料机动力电源，斗轮堆取料机停止运行，现场控制站产生告警。6.4人机界面功能要求6.4.1人机界面包括料堆三维模型展示

27、界面和斗轮堆取料机全自动控制操作界面。6.4.2人机界面设计应符合全自动控制功能要求和运行人员操作习惯。6.4.3料堆三维模型应展示斗轮堆取料机运行动态和料场信息，具体如下：6.4.3.1料堆三维模型应展示料场分布动态信息，包括料堆空间分布、料堆长度及堆高。6.4.3.2料堆三维模型应展示料堆信息，包括料堆的编号、种类、体积、堆存时间、起始位置、终止位置等信息。6.4.3.3料堆三维模型宜展示料场任意一点坐标数据。6.4.3.4料堆三维模型宜通过颜色的深浅或者多种颜色搭配，展示料堆的分层状况。6.4.3.5料堆三维模型应展示斗轮堆取料机运行动态，宜采用实时动画模型，与现场作业状态保持同步，实时

28、展示当前作业区域、取料层高、作业方向、运动轨迹等。6.4.3.6料堆三维模型宜具备平移、旋转、缩放等操作功能。6.4.3.7料堆三维模型数据宜具备历史回放功能。6.4.3.8料堆三维模型更新频率宜不小于1Hz。6.4.4斗轮堆取料机全自动控制操作界面应提供操作主界面和功能子界面。6.4.4.1操作主界面应提供系统启动、流程启动、点动操作等操作模块以及急停、复位等操作按钮。6.4.4.2操作主界面宜提供取料回转角度和料堆边界取料策略等人工设置窗口。6.4.4.3操作主界面应提供料场二维模型图、运行参数和报警弹出栏等。6.4.4.4功能子界面应包括斗轮堆取料机固定作业参数、动态作业参数默认值、料堆

29、参数、设备运行状态、辅助设施参数、运行趋势曲线、报警等设置和展示查询功能模块。6.4.4.5当斗轮堆取料机具有堆料分流作业模式时，操作界面应包括自动分流功能子界面。6.4.4.6当有斗轮堆取料机辅助设施自动化改造时，操作界面宜根据需要增加相关功能子界面。6.4.5当有多台斗轮堆取料机时，操作界面应分为多个，并可按需同时显示一台或多台斗轮堆取料机的操作界面。各台斗轮堆取料机操作界面之间可自由选择切换。6.5接口功能6.5.1斗轮堆取料机全自动控制系统应与带式输送机系统的远程集中程控系统建立通讯接口。6.5.2斗轮堆取料机全自动控制系统应具备与SIS（Supervisoryinformations

30、ystemforplantlevel，厂级监控信息系统）及其他运行系统通讯的接口。7性能要求7.1斗轮堆取料机全自动作业的运行出力参数应满足斗轮堆取料机本体额定出力范围。7.2全自动取料作业期间平均悬臂皮带流量值与设置值偏离应不大于10%。7.3斗轮堆取料机全自动控制系统根据设置参数和作业指令，应能实现远程一键式启停全8T/ZNL0022023自动定位和堆取料作业，全程应无人工干预。7.4斗轮堆取料机在运行期内，全自动控制系统投用率应不小于90%。8其他要求8.1工业电视监控系统要求8.1.1工业电视监控系统应符合DL/T283.1的要求。8.1.2在斗轮堆取料机运行关键部位，根据运行要求应安

31、装若干视频监控前端设备，满足斗轮堆取料机就地无人值守的运行监控要求。8.1.3视频监控前端设备宜采用数字网络红外高清摄像机，像素应不低于200万。8.1.4视频图像在硬盘录像机的保存时间应不小于30天。8.1.5视频监控工作站应选用工作站计算机，CPU平均负荷率应不大于40%。8.2与其他系统融合要求8.2.1斗轮堆取料机全自动控制系统应具备和带式输送机系统的远程集中程控系统等其他运行控制系统进行远程自动控制系统融合的能力。8.2.1.1斗轮堆取料机全自动控制系统应与其他运行控制系统共用相同的人机界面。8.2.1.2斗轮堆取料机全自动控制系统宜与其他运行控制系统采用相同通讯接口和协议，实现数据和指令的互通共享。8.2.2斗轮堆取料机全自动控制系统宜具备与PLC、DCS等不同制式系统进行融合的能力。9