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浅析“智慧港口”背景下散货堆场的自动堆取料系统

堆装队高玉军

随着自动化控制和通讯技术的不断发展，各个行业的自动化程度也越来越高，

运输物流业激烈的市场竞争要求企业本身不断提高自身的综合竞争力，一方面是

通过企业流程再造规范化管理，另一方面就是改变传统工艺模式，提高自动化的

程度，降低人力劳动成本，提高企业的效率与效益。集团在“智慧港口”建设发

展规划中的“智能化干散货码头建设板块”中，实现干散货码头设备的运行自动

化是关键一环。下面分三部分浅要分析自动化堆取料系统的初步构建设想。

一、与国内外发展情况对比的现状分析

斗轮堆取料机是一种新型的高效、连续装卸机械，国内生产的堆取料机的控

制方式主要还是在手动及半自动化控制阶段，主要是基于PLC的单机控制工作，

主要的控制需要操作人员手动操作来完成，青岛港董家口10500/6000t/h型斗轮

堆取料机是由青岛港机公司研究制造，操作模式也仅是靠人工对斗轮堆取料机进

行准备、操作、监视等来完成矿石的堆料、取料任务。同发达国家相比，存在一

定差距。

国内外已有全自动控制系统的散料运转设备的应用案例与系统的解决方案。

国外案例：2007年在鹿特丹码头使用了6台全自动控制的堆取料机，对于

码头管理人员只需要输入散料的进出信息，所有工作将由控制系统高可靠的顺利

完成。2011年汉堡港中的煤炭、铁矿石的卸船作业中，借助德国iSAM公司中的

抓斗卸船机自动化系统，用三维激光扫描仪识别船只、舱口、散料，率先实现世

界上首个散料卸船作业的全自动化操作。德国LASE公司提供基于三维扫描仪加

LASECEWS应用软件的料堆测量系统解决方案，其测量速度快，可知15分钟内

完成一个大型散货堆、煤堆（100米）的测量，测量精度高，系统相对误差＜0.3%。

国内案例：国内近十年来也有不少关于堆取料机单机自动化、全自动散货堆

场堆取工艺方法的发明专利、科研论文等，但是真正应用到实际生产中的寥寥无

几。其中2007年上海罗泾港区在ABB本土定制的自动化解决方案下，通过在卸

船机上安装ABB三维激光扫描仪，自动完成物料从卸船、堆取和装船，实现了物

料自动散货码头，目前应用情况不详。2015年由振华港机总包建造的日照岚桥

30万吨级矿石码头的堆料机、取料机也初步实现了自动化作业的调试工作。

董家口港区拥有世界上最大的矿石接卸码头，保持着矿石接卸效率的世界纪

录，随着“智慧港口”建设的深入以及大船时代的到来，我们要继续走在港口发

展的前列，就必须认清未来发展趋势，提前开发改造，通过信息化升级，尽早实

现散杂货堆场的自动堆取作业。

二、散货堆场自动堆取料系统的解决方案

2.1散货堆场自动堆取料系统实现的具体步骤如下：

第一步，首先将现有的信息建立数据库，包括堆场编号及坐标、堆场物料的

电子数据地图、堆取料机设备参数、作业货种情况、堆料策略和取料策略，堆料

或取料皮带秤信息等。

第二步，将包含作业货种、计划作业量的相关作业内容送入中控处理单元，

中控处理单元根据存储在数据库中的堆料策略和取料策略生成作业指令，并自动

选择作业流程。

第三步，由中控PLC经工业网络将指令传递给对应本地堆取料机PLC，并进

行数据交换，自动启动作业流程。

第四步，堆取料机通过料堆激光扫描装置对料场状况进行实时扫描，将料堆

信息经工业网络传输至中控处理单元PLC及单机自动化控制PLC，单机自动化控

制PLC可以根据生产信息、堆场扫描信息形成控制堆取料机动作的指令，从而通

过回转动作、俯仰俯仰、行走动作完成本地作业控制；同时，堆取料机还装有工

业视频监控装置和各类传感设备，采集堆取料机各机构状态和故障信息，将信息

送入远程中控处理单元。

第五步，中控处理单元对各堆取料机传回的堆型扫描数据的处理，生成整个

堆场的电子图形数据、对全堆场堆取作业进行优化计算及堆场作业的过程监控；

第六步，中控处理单元接收各堆取料机主要状态、故障信息，并发出过程控

制指令控制各堆取料机和发出相关警示；同时堆取料机也能共享中控的全堆场信

息。

第七步，中控室设置的模拟控制台，通过视频监控、人机界面、操作手柄等

手段远程控制堆取料机，应用在堆取料机特殊情况下的必要干预。

第八步，生产作业完毕后，堆取料机能按照既定指令就位锚固，新的堆场电

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