一、系统适用范围
本系统能完成以下几种功能：
1. 实现堆取料机走行位置的精确检测，检测精度5毫米。防止堆取料机碰撞或掉道事故；
2. 实现堆取料机装卸位置的精确检测，检测精度5毫米。与堆取料机小皮带联锁控制，防止混料事故；
3. 实现堆取料机车地间双向数据交换。实现堆取料机与地面设备间联锁控制，防止堵料事故；
4. 与变频调速器相结合可完成堆取料机自动走行控制功能。完成堆取料机定起点变终点得控制，使堆到料场的物料在轨道长度方向上的堆料线密度相同，即与地面皮带运行方向相同时走行速度变慢，与地面皮带运行方向相反时，走行速度变快；
5. 实现堆取料机远程监控功能。在中控室对堆取料机下达命令，能实时显示记录堆取料机工作状态和工作位置；
6. 与电子皮带称相结合可完成每跨煤量自动显示和统计功能。
    因此,本系统可以广泛应用于如下领域:
         港口料场堆取料设备定位装卸和集中监控；
         厂区料场堆取料机的精确定位装卸和集中监控；
         其它有轨移动设备的精确定位和集中监控。
二、格雷母线通信定位装置结构及原理
格雷母线将电磁感应原理应用于位置检测和数据通信领域。格雷母线以相互靠近的扁平状的电缆和天线箱之间的电磁耦合来进行通信，并在通信的同时检测到天线箱在格雷母线长度方向上的位置。
格雷母线通信定位装置构成的完整的信息结构框图如下：
2．1  格雷母线位置检测构成
格雷母线位置检测包括地址编码发射器，地址编码接收器，格雷母线，天线箱四个部分。
2．2  格雷母线位置检测工作原理
利用最简单的单匝线圈的感应原理,当天线箱线圈中通入交变电流时，在天线箱附近会产生交变磁场，每对格雷母线芯线会产生感应电动势。格雷母线芯线按格雷码规律排列。地址检测单元对接收到的信号进行相位比较，同相地址为“0”； 反相地址为“1”，由此确定移动站在格雷母线长度方向上的位置。位置检测精度达5mm。
 2．3  格雷母线通信定位装置数据通信基本原理
格雷母线数据通信单元包括发信机、天线箱、收信机、感应环线等部分。
在格雷母线中增加两对感应环线用于数据通信，通过电磁耦合在发信机和收信机之间传送信息，信息使用频率键控(FSK)方式调制，使用相干解调，标准通信速率9600bps，通信误码率：10-7。
2．4  格雷母线通信定位装置的数据接口
2．5  格雷母线通信定位装置特点
（1）非接触工作方式：非接触工作方式，不怕抖动，无滑脱和磨损等故障；
（2）绝对位置检测：能够连续地、高精度地检测绝对地址，位置检测精度达5毫米，无滑差、抖动误差、可以实现移动机车自动行走和全自动操作；
（3）通信适用范围广：通过电磁耦合来进行通信,不受环境条件限制，接收灵敏度高。例如在隧道内空间电磁波便很难传送 ，格雷母线能实现通信；
（4）不受无管会管制；数据通信的载频为低频，所产生的电磁场只限于几米范围，辐射比工厂使用高频无线电通信系统容许的级别低，不需要向无管会申请即可使用；
（5）兼容性好：位置检测和数据通信可以合用一根格雷母线电缆，施工方便、安装维护简单，占空间小，不影响现场外观，不改变现场设备；
（6）抗干扰能力强：使用交叉扭绞结构及相位检测技术，天线箱与格雷母线两者间隙从30毫米到300毫米均可正常工作，不受环境噪音和接收信号电平波动的影响，能够在诸如铁矿石场等恶劣环境条件中长期可靠的工作。
三、主要设备配置及相关软件说明:
３．1  假设料场概况如下：
堆取料机共11台，8条料线，其中：
835米2台，2条料线，每条料线上1台工作；
735米3台，3条料线，每条料线上1台工作；
835米6台，3条料线，每条料线上2台工作。
３．2  假设料场设计方案
格雷母线通信定位装置采用车上检测方式，每台车上地址解码器直接解码出本车地址，地址通过485总线传到车上PLC，地址检测精度为5毫米。用于解决堆取料机的走行控制和联锁操作。
每台车设置一台感应通信装置，感应通信装置通过485总线与车上PLC相连，用于解决堆取料机与地面站的数据交换和联锁操作。。
地面站感应通信装置通过485总线与通信控制器相连，通信控制器经过光端机与中控室PLC连接，完成车上PLC与地面中控站PLC的数据通信。用于解决堆取料机与地面站的数据交换和堆取料机的集中监控。
３．3  假设料场主要配置设备规格
序号 名称 单位 数量 规格型号 备注
一 车上部分     　 　
1 车上控制机柜 套 11 AFC-CGT02 700x500x170
 1、地址编码接收器 套 11 AFC-DAS01 车上控制机柜内
 2、感应通信装置 套 11 AFC-CTX01 车上控制机柜内
 3、电源 台 11 6EP1333 车上控制机柜内
2 天线箱 套 11 AFC-CTR01 地址
3 天线箱 套 11 AFC-DTR01 通信
二 地上部分 　 　 　
1 地上控制机柜 台 3 AFC-DGT01 1700*600*800
 1、地址编码发生器 套 8 AFC-CAF01 地上控制机柜内
 2、感应通信装置 套 8 AFC-DTX01
 3、通信控制器 套 1 AFC-TCOM01
 4、光端机 套 1 YKRS485WA
 5、开关电源 台 3 6EP1334
三 格雷母线部分 　 　 　
 1、格雷母线 套 5 AFC–EC800T 835米
 2、格雷母线 套 3 AFC–EC700T 735米
 3、始端箱 套 8 AFC-BS01 　
 4、终端箱 套 8 AFC-BZ01 　
 5、格雷母线支架 套 3200 AFC-ZJ01 　
 6、格雷母线引线 米 800 1*30 　

３．3．1  格雷母线
格雷母线：835米，5根；
格雷母线：735米，3根；
格雷母线安装在皮带支架上，格雷母线由地址编码发生器驱动，不需要单独供电。
３．3．2  地面站
地面站设备包含在3台电气柜中，3台电气柜放于现场操作室。电气柜尺寸为:高×宽×深=1850*610*450(mm)，电气柜供电:AC220V,1OA。
电气柜1：包含地址编码发生器4套。
电气柜2：包含地址编码发生器4套。
电气柜3：包含感应通信装置8套，通信控制器1套，光端机1套。
３．3．3  车上设备
11台堆取料机车上设备相同，包括天线箱1、天线箱2、地址编码接收器、感应通信装置、电源，车上设备放于车上PLC控制柜，供电:AC220V,3A。
天线箱1：安装在堆取料机上，与格雷母线平行，用于感应通信。每台堆取料机1套，共11套。天线箱1尺寸为: 540*300*50（mm）。
天线箱2：安装在堆取料机上，与格雷母线平行，用于地址检测。每台堆取料机1套，共11套。天线箱2尺寸为: 300*250*50（mm）。
地址编码接收器：安装在车上控制机柜或车上PLC控制柜中，用于车上解码地址。每台堆取料机1套，共11套。地址编码接收器尺寸为: 300*150*50（mm）。供电:DC24V,3A。
感应通信装置：安装在车上控制机柜或车上PLC控制柜中，用于车上感应通信。每台堆取料机1套，共11套。感应通信装置尺寸为: 200*100*50（mm）。供电:DC24V,3A。
电源模块：西门子6EP1333 ,AC220V转DC24V
３．４  系统软件
系统软件包括上位机监控软件和车上控制软件
３．４.１上位机监控软件
３．４.２移动站车上控制软件
 　　位置自动识别软件
 　　控制,联锁计算软件
四、系统基本功能
4. 1 堆取料机走行位置检测（x轴）：
堆取料机走行位置通过安装在轨道旁的格雷母线检测到，由此得到堆取料机位置x轴坐标，检测精度5毫米，防止堆取料机碰撞或掉道。
４.２ 堆取料机走行自动控制
与变频调速器相结合可完成堆取料机走行自动控制。
实现堆取料机定起点变终点的控制。
为使堆料时堆到料场的物料在轨道长度方向上的堆料线密度相同，在设计走行运行速度时采用不同的速度，即与地面皮带运行方向相同时速度较慢，与地面皮带运行方向相反时，走行运行速度较快。具体关系如下式：
              (Vo-V1)/V1=(Vo+V2)/V2
式中：V0----------地面皮带机速度；
V1----------与地面皮带机同向运行时的走行速度；
V2----------与地面皮带机反向运行时的走行速度；
４.３ 落料点位置检测（x轴，y轴）：
通过悬臂旋转角度、俯仰角度、臂长可以精确测定落料点位置，完成物料位置的检测和控制，检测精度5毫米，与堆取料机小皮带联锁控制，保证堆料机在指定区域内进行堆料，不与临近的堆料范围相混杂。
４.４ 实现堆取料机车地间双向数据交换：
格雷母线电缆中增加两对感应环线用于数据感应通信，地面站感应通信单元直接与料场监控系统计算机相连，车上感应通信单元与堆取料机上PLC相连,通过感应通信方式实现堆取料机与料场监控系统计算机的双向通信。
４.５ 实现堆取料机与地下设备间联锁控制，防止堵料事故。
４.６ 堆取料机远程监控
在调度室对堆取料机下达命令，实现堆取料机远程操作。能实时显示及记录堆取料机工作状态和工作位置。
４.７ 动态显示当前料场堆存情况。
与电子皮带称相结合可完成每跨煤量自动显示和统计功能。
４.７ 料场管理。
可随时查询每天库存及堆取料机工作情况。
五、系统的主要技术指标
1、 装置适应环境温度为：－45℃～＋70℃（室外设备），0℃～＋50℃（室内设备），适应湿度条件为：≤95%（室外设备），≤85%（室内设备）。
2、格雷母线位置检测：连续的绝对位置检测，检测精度5mm；
3、格雷母线感应通信波特率：全双工通信，9600bps；
4、格雷母线感应通信误码率：＜10-7；
5、有可靠防雷措施和防电磁干扰性能；
6、可用光缆联网，数据远传。