馮永鵬 杜以慶

【摘要】

破碎工序是選礦作業(yè)的第一道工序，該工序能否穩(wěn)定正常的工作直接影響后續(xù)作業(yè)。破碎自動(dòng)化控制，系統(tǒng)通過對(duì)油溫、油壓的檢測(cè)，實(shí)施對(duì)破碎機(jī)安全工作狀態(tài)的分析和報(bào)警；通過對(duì)破碎機(jī)啟動(dòng)停止實(shí)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)破碎工序主要設(shè)備的負(fù)荷的檢測(cè)和分析，實(shí)施破碎機(jī)優(yōu)化給礦的控制；通過對(duì)料倉(cāng)料位的檢測(cè)和各破碎機(jī)能力的分析，實(shí)施自動(dòng)布料和破碎機(jī) 負(fù)荷優(yōu)化平衡控制；此外還對(duì)所有運(yùn)輸皮帶的啟停，跑偏、打滑實(shí)施控制，以及對(duì)相關(guān)設(shè)備實(shí)施邏輯連鎖與保護(hù)控制。確保整個(gè)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。通過破碎系統(tǒng)自動(dòng)化改造，進(jìn)一步推進(jìn)“機(jī)械化換人、自動(dòng)化減人”管理理念，為選礦系統(tǒng)自動(dòng)化改造打開新的篇章。該項(xiàng)目總投資費(fèi)用大約15-20萬元。

技術(shù)改造方案

一、自動(dòng)化控制系統(tǒng)集成本著以下設(shè)計(jì)原則：

1、綜合自動(dòng)化系統(tǒng)在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，并具有抗各種干擾的能力，穩(wěn)定可靠的、采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。具有較強(qiáng)的抗干擾能力，保證破碎系統(tǒng)的獨(dú)立性和安全性。

2、系統(tǒng)具有易于維護(hù)，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。具有靈活的擴(kuò)展能力。以保證今后擴(kuò)建或改造時(shí)，滿足對(duì)控制系統(tǒng)的擴(kuò)容要求。

二、破碎系統(tǒng)控制目標(biāo)：

1、實(shí)現(xiàn)破碎生產(chǎn)過程順序控制

粗碎、篩分、中碎、細(xì)碎、輸送皮帶、給礦機(jī)、除塵器之間的電氣設(shè)備的連鎖保護(hù)。設(shè)備啟動(dòng)順序原則上按照物料走向的逆向順序依次啟動(dòng)，正常停機(jī)的順序按照物料走向的正向順序依次延時(shí)停車，延時(shí)時(shí)間間隔應(yīng)足以能處理該設(shè)備上的剩余物料；根據(jù)工藝要求對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)和破碎等設(shè)備實(shí)施設(shè)備運(yùn)行檢測(cè)、啟停控制和連鎖保護(hù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中監(jiān)視和集中管理。

2、破碎生產(chǎn)的安全監(jiān)控，顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等主要設(shè)別的工作狀態(tài)監(jiān)控、各礦倉(cāng)料位的實(shí)時(shí)檢測(cè)、運(yùn)輸皮帶的狀態(tài)監(jiān)控。

礦倉(cāng)料位檢測(cè)、顯示及報(bào)警礦倉(cāng)的料位分布情況直接反映目前的礦源情況，要對(duì)粗碎礦倉(cāng)、緩沖倉(cāng)、粉礦倉(cāng)的料位實(shí)行檢測(cè)，及時(shí)反饋給控制系統(tǒng)。對(duì)于礦倉(cāng)料位的檢測(cè)，選用雷達(dá)物位計(jì)，它適合工況惡劣的環(huán)境，測(cè)量精度高，直接標(biāo)準(zhǔn)模擬信號(hào)輸出。系統(tǒng)檢測(cè)各個(gè)礦倉(cāng)料位，當(dāng)?shù)V倉(cāng)料位接近料位上限和料位下限時(shí)候，系統(tǒng)將立刻報(bào)警提示礦倉(cāng)料位情況，并且根據(jù)工藝要求和供礦、排礦設(shè)備情況作出相對(duì)應(yīng)控制，避免影響生產(chǎn)和損壞生產(chǎn)設(shè)備。

顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)等主要是設(shè)備的工作狀態(tài)監(jiān)控：圓錐破碎機(jī)自身設(shè)備的保護(hù)多由其自身自帶的控制系統(tǒng)完成，設(shè)備參數(shù)保護(hù)系統(tǒng)，綜合判斷、及時(shí)報(bào)警、潤(rùn)滑系統(tǒng)的油溫、油壓檢測(cè)作出保護(hù)納入在破碎實(shí)時(shí)監(jiān)控。

皮帶運(yùn)輸機(jī)工作狀態(tài)檢測(cè)，皮帶運(yùn)輸機(jī)是選礦廠實(shí)現(xiàn)礦料運(yùn)輸?shù)年P(guān)鍵性設(shè)備，通過對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，保證選礦廠礦料的物流正常，對(duì)皮帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)現(xiàn)打滑、跑偏、急停實(shí)現(xiàn)皮帶運(yùn)輸機(jī)的工作狀態(tài)監(jiān)測(cè)和達(dá)到安全保護(hù)。

除塵風(fēng)機(jī)、電子皮帶秤、除鐵器等輔助設(shè)備的自動(dòng)化檢測(cè)。破碎監(jiān)控系統(tǒng)。

三、自動(dòng)化改造主要內(nèi)容

1、設(shè)備選型

結(jié)合金龍破碎系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)情況，實(shí)現(xiàn)破碎生產(chǎn)過程的模擬顯示、操作指令下達(dá)、報(bào)警顯示、歷史記錄、報(bào)表分析、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。

中央控制系統(tǒng)采用DVP28SV控制系統(tǒng)和另一套DVP28SV控制子站組成。上位機(jī)系統(tǒng)與控制器采用1G帶寬工業(yè)以太網(wǎng)，通過工業(yè)交換機(jī)連接。采用DVP-EN01通訊模塊，通過以太網(wǎng)與各自的控制器進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊，開關(guān)量和模擬量模塊分別采用DVP06AD模塊和DVP04PT模塊，它主要功能是：采集現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)電流、軸承溫度、變頻器頻率等信號(hào)，通過以太網(wǎng)接口模塊將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量或模擬量信號(hào)傳送到中央控制站，同時(shí)將中央控制器發(fā)送來的控制信號(hào)送至現(xiàn)場(chǎng)。

2、系統(tǒng)編程、系統(tǒng)組態(tài)

系統(tǒng)編程采用臺(tái)達(dá)公司的WPLSoft Version 2.42標(biāo)準(zhǔn)軟件包作為編程軟件?！敖M態(tài)王”軟件包符合面向圖形和對(duì)象的Windows操作原則，可運(yùn)行在Windows7、windows10下，為適應(yīng)不同的應(yīng)用對(duì)象，可選擇不同的版本。

系統(tǒng)組態(tài)選擇“組態(tài)王”作為組態(tài)軟件。組態(tài)軟件是在計(jì)算機(jī)終端上顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)的軟件，設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)多采用圖形方式和動(dòng)畫方式來顯示，檢測(cè)量采用統(tǒng)計(jì)曲線和柱狀圖的形式來表現(xiàn)，直觀方便，在組態(tài)軟件中可以對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更改，因此，它是自動(dòng)控制系統(tǒng)中重要的人機(jī)交互手段，也是自動(dòng)化系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要組成部分?！敖M態(tài)王”運(yùn)行于個(gè)人計(jì)算機(jī)環(huán)境，可以與多種自動(dòng)化設(shè)備及控制軟件集成，具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目、可形成所需的操作畫面、監(jiān)視畫面、控制畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線、歷史趨勢(shì)曲線和打印報(bào)表等。它為操作者提供了圖文并茂，而且提高了工作效率。

監(jiān)控層，為了便于現(xiàn)場(chǎng)操作人員及時(shí)準(zhǔn)確的了解現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、各工藝參數(shù)，采用控制室配置了1臺(tái)集中控制柜， 1套視頻監(jiān)控系統(tǒng)。操作員站可以實(shí)現(xiàn)流程數(shù)據(jù)監(jiān)控、操作控制、畫面瀏覽、數(shù)據(jù)曲線顯示、報(bào)警記錄和用戶登錄等功能。

3、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制

遠(yuǎn)程自動(dòng)控制模式由上位機(jī)完成，操作人員可通過上位機(jī)畫面的自動(dòng)方式啟動(dòng)按鈕來啟動(dòng)預(yù)選生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)“一鍵啟?！惫δ?。具體如下：

流程設(shè)備的選擇，可以通過對(duì)上位機(jī)上設(shè)備畫面的點(diǎn)擊操作，來選擇相關(guān)設(shè)備組成作業(yè)流程，控制系統(tǒng)對(duì)選擇的生產(chǎn)流程，并根據(jù)工藝的要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)破碎生產(chǎn)處理的自動(dòng)控制。

流程的啟動(dòng)處理，在選擇處于“自動(dòng)”控制方式下的設(shè)備構(gòu)成流程組合后，控制系統(tǒng)將按工藝流程逆料流方向，逐段、分延時(shí)的啟動(dòng)設(shè)備。設(shè)備啟動(dòng)間隔延時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定。在啟動(dòng)過程中，如果發(fā)生故障，則該設(shè)備的上游設(shè)備不再啟動(dòng)。

流程的停止功能 ，正常停車功能：停止順序?yàn)轫樍狭鞣较颍鸲?、分延時(shí)的停止各設(shè)備，各設(shè)備停車間隔延時(shí)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行設(shè)定，以放空流程上的礦料。

遠(yuǎn)程手動(dòng)控制模式由上位機(jī)完成，可實(shí)現(xiàn)設(shè)備的單機(jī)啟停。在遠(yuǎn)程手動(dòng)控制方式下，由操作人員直接點(diǎn)擊畫面上的設(shè)備，在彈出的單個(gè)設(shè)備啟停對(duì)話框上直接進(jìn)行設(shè)備的控制。

4、系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)的保護(hù)與處理

當(dāng)設(shè)備發(fā)生啟車故障時(shí)，啟車過程暫停。與此同時(shí)，監(jiān)控畫面上彈出相應(yīng)的報(bào)警信息。

在生產(chǎn)過程中，當(dāng)生產(chǎn)流程發(fā)生故障停車或重要設(shè)備傳感器監(jiān)測(cè)報(bào)警時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)的根據(jù)停車的設(shè)備和部位，迅疾的切斷給料，并使相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行聯(lián)鎖停機(jī)處理，避免事故擴(kuò)大。與此同時(shí)，監(jiān)控畫面上彈出相應(yīng)的報(bào)警信息。

其他各種保護(hù)：

（1）信號(hào)線路設(shè)計(jì)抗干擾，采用信號(hào)線不與動(dòng)力線平行敷設(shè)，使信號(hào)線免于強(qiáng)磁場(chǎng)的干擾；采用屏蔽電線（纜）。

（2）針對(duì)短路、過載、三相電流平衡等實(shí)現(xiàn)保護(hù)設(shè)計(jì)。

系統(tǒng)接地設(shè)計(jì)，一定要求有一個(gè)良好的接地系統(tǒng)，因?yàn)榱己媒拥叵到y(tǒng)可以解決工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的防雷、防干擾、防靜電等問題，保護(hù)設(shè)備和人身安全。

5、就地控制模式由安裝在設(shè)備附近的就地按鈕站或設(shè)備自帶的控制箱來完成，可通過“就地”／“遠(yuǎn)程”切換開關(guān)切換設(shè)備的控制方式。將選擇開關(guān)的“自動(dòng)”/“手動(dòng)”位置信號(hào)接入PLC，在操作臺(tái)監(jiān)控觸摸屏上顯示其允許操作的選擇方式。只有當(dāng)切換開關(guān)放在遠(yuǎn)程位置時(shí)，中控室才能遠(yuǎn)程操作設(shè)備，當(dāng)切換開關(guān)放在就地位置時(shí)，只能在就地手動(dòng)操作設(shè)備；就地手動(dòng)操作方式具有最高的操作權(quán)限。就地“手動(dòng)”操作不經(jīng)過PLC，僅在控制箱上操作。就地“手動(dòng)”控制方式主要作為檢修試車操作。此時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)不能對(duì)其進(jìn)行控制，但可通過上位機(jī)上監(jiān)視其工作狀態(tài)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)因某種原因不具備起動(dòng)流程的條件時(shí)，崗位操作人員可通過就地操作箱發(fā)出禁啟信號(hào)，即：將某個(gè)重要設(shè)備操作箱上的選擇開關(guān)打到 “手動(dòng)”的位置，使該設(shè)備不能進(jìn)入流程選擇，從而使生產(chǎn)流程配置不完整，系統(tǒng)將取消或暫停起動(dòng)流程，等待查明原因及排除故障。當(dāng)某臺(tái)故障設(shè)備檢修完畢需要試車操作時(shí)，崗位操作人員可通過就地操作箱上的啟/停按鈕，進(jìn)行試車操作（必須將就地操作箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“手動(dòng)”的位置）。排除故障后，崗位操作人員通過就地操作箱發(fā)出可啟信號(hào)即：將就地操作箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“自動(dòng)”的位置，控制系統(tǒng)可以允許對(duì)設(shè)備進(jìn)行起車。

6、監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了如下功能：

（1）總控室能綜合顯示字符和圖象信息，操作人員通過總控室實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)生產(chǎn)過程的操作和監(jiān)視。每幅畫面能顯示過程變量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和運(yùn)行設(shè)備的狀態(tài)。

（2）操作顯示采用多層顯示結(jié)構(gòu)，顯示的層數(shù)可根據(jù)工藝過程和運(yùn)行要求來確定，這種多層顯示可使運(yùn)行人員方便地翻頁(yè)。