砂石生產(chǎn)系統(tǒng)中智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用

砂石生產(chǎn)系統(tǒng)中智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用摘要：水電九局有限公司觀音巖砂石生產(chǎn)線自動(dòng)化采用PLC智能化控制系統(tǒng)，對(duì)砂石工藝制砂生產(chǎn)過(guò)程中人工砂細(xì)度模數(shù)、石粉含量、含水率進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)PLC+上位計(jì)算機(jī)控制。關(guān)鍵詞：砂石生產(chǎn)系統(tǒng)；智能化控制；PLC1、半干式制砂PLC智能化控制方案（1）概述:為大型制砂系統(tǒng)設(shè)備（制砂機(jī)，篩分機(jī)，膠帶輸送機(jī)，給料器），智能化控制設(shè)備（PLC控制系統(tǒng)，電動(dòng)閥，電磁閥，電子式皮帶秤，在線含水率檢測(cè)儀，可編程終端HMI，X業(yè)計(jì)算機(jī)，交換機(jī)）。含水率智能化控制工藝流程如下：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果42號(hào)皮帶機(jī)開(kāi)始運(yùn)行系統(tǒng)則開(kāi)始含水率自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制，此時(shí)安裝于42號(hào)皮帶出料位置的在線式含水率監(jiān)測(cè)儀對(duì)系統(tǒng)成品砂含水率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將含水率實(shí)時(shí)送入PLC控制系統(tǒng)。細(xì)碎車間廣4號(hào)破碎機(jī)運(yùn)行時(shí)將自動(dòng)打開(kāi)位于各自供水支管上的電磁閥，并將電動(dòng)閥開(kāi)至50%開(kāi)度，然后通過(guò)在線式含水率實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)成品砂含水率后，PLC根據(jù)含水率的目標(biāo)值，通過(guò)內(nèi)部PID快速運(yùn)算得到輸出量，通過(guò)控制供水電動(dòng)閥的開(kāi)度調(diào)整給水水量，達(dá)到自動(dòng)控制目的。電動(dòng)閥的供水量應(yīng)保證能滿足含水率要求和破碎機(jī)能正常運(yùn)行2個(gè)前提條件。細(xì)度模數(shù)及石粉含量智能化控制工藝流程如下：當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，如果23號(hào)皮帶和42號(hào)皮帶機(jī)均運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)則開(kāi)始細(xì)度模數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)控制，根據(jù)23#膠帶機(jī)電機(jī)皮帶稱和42#膠帶機(jī)電機(jī)皮帶稱檢測(cè)數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)機(jī)上進(jìn)行比較計(jì)算，根據(jù)工藝要求PLC通過(guò)控制制砂車間進(jìn)料給料機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速而控制進(jìn)料量的大小，這樣PLC根據(jù)級(jí)配比例通過(guò)變頻器調(diào)整制砂車間進(jìn)料給料機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速按給定的比例進(jìn)行給料。如果所開(kāi)破碎機(jī)的數(shù)量過(guò)多或過(guò)少?gòu)亩鴮?dǎo)致細(xì)度模數(shù)過(guò)高或過(guò)低的時(shí)候?qū)⒃谥锌厥矣?jì)算機(jī)上自動(dòng)彈出對(duì)話框并發(fā)出語(yǔ)音提示，通知中控操作人員啟動(dòng)或停止相關(guān)破碎系統(tǒng)。破碎機(jī)和給料機(jī)的開(kāi)啟全部由中控室人員執(zhí)行。細(xì)碎車間和23號(hào)皮帶的來(lái)料總量不應(yīng)超過(guò)42號(hào)皮帶機(jī)運(yùn)輸能力。2、砂石系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)構(gòu)成（1）概述3300噸/小時(shí)砂石生產(chǎn)線智能化控制系統(tǒng)構(gòu)成：中碎1#工作站、細(xì)碎2#工作站、3#工作站，三個(gè)大型遠(yuǎn)程控制站。1#控制室、2#控制室、3#控制室、4#控制室、5#控制室、6#控制室、7#控制室采用PLCX作站通過(guò)環(huán)形光纖，接入中央控制室集中控制、監(jiān)控。中央控制室由四臺(tái)操作控制計(jì)算機(jī)、一臺(tái)系統(tǒng)語(yǔ)言廣播計(jì)算機(jī)、一臺(tái)視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)，辦公樓設(shè)置兩臺(tái)計(jì)算機(jī)（只能瀏覽不能控制）通過(guò)辦公樓web瀏覽現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況。（2）控制站功能每個(gè)控制室內(nèi)PLC工作站能完成中央控制室發(fā)出的指令，通過(guò)PLC系統(tǒng)I/O處理控制設(shè)備、設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)通過(guò)PLC數(shù)據(jù)采集、模擬量控制和順序控制。包括破碎機(jī)油溫、軸承溫度監(jiān)測(cè)、主破設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、設(shè)備運(yùn)行電流、膠帶機(jī)輸送骨料流量、及骨料含水率、骨料加水水流量的的檢測(cè)、監(jiān)視、PID調(diào)節(jié)和各種復(fù)雜調(diào)節(jié)，給料機(jī)閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，各種膠帶輸送機(jī)及破碎篩分設(shè)備的啟停等順序控制，各種設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視及聯(lián)鎖保護(hù)等?？梢詫?shí)現(xiàn)一鍵自動(dòng)起機(jī)、停機(jī)。同時(shí)，控制站還可完成生產(chǎn)報(bào)表，生產(chǎn)曲線，設(shè)備檢修等自動(dòng)生成報(bào)表，減少人員勞動(dòng)強(qiáng)度，提供更為準(zhǔn)確的維護(hù)數(shù)據(jù)。3、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由中央控制室、現(xiàn)場(chǎng)PLC站、現(xiàn)場(chǎng)操作員控制站、過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)等組成。5、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):第一層網(wǎng)絡(luò)是過(guò)程控制網(wǎng)連接了系統(tǒng)的PLCX作站、中央控制室、辦公樓運(yùn)行監(jiān)控、通信接口單元等，是傳送過(guò)程控制實(shí)時(shí)信息的通道。第二層網(wǎng)絡(luò)是控制站內(nèi)部I/O控制總線，稱為SBUS控制站內(nèi)部I/O控制總線。主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡、I/O卡件都是通過(guò)SBUS進(jìn)行信息交換的。SBUS總線分為兩層：雙重化總線SBUS-S2和SBUS-S1網(wǎng)絡(luò)。主控制卡通過(guò)它們來(lái)管理分散于各個(gè)機(jī)籠內(nèi)的I/O卡件。6、系統(tǒng)配置（1）PLC采用通用集團(tuán)GE系統(tǒng)產(chǎn)品，該系統(tǒng)要求最低IO配置：數(shù)字信號(hào)輸入模塊（DI）32點(diǎn)，數(shù)字信號(hào)輸出模塊（DO）32點(diǎn)，模擬信號(hào)輸入模塊（AI）15路，模擬信號(hào)輸出模塊（A0）12路。并接入光纖以太網(wǎng)與中控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊。（2）電動(dòng)線性球閥。管徑50mm，具有4~20mA輸入（閥門(mén)開(kāi)度控制）和4?20mA輸出（閥門(mén)開(kāi)度反饋）功能，電源220V。（3）電磁閥。電壓AC220V，管徑25mm。（4）ICS-14型高精度電子皮帶秤。具備可輸出與流量正比的0~20mA或4~20mA電流，瞬時(shí)流量輸出轉(zhuǎn)化成電流信號(hào)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)RS232C或RS485C通訊接口，傳輸給后臺(tái)儀表與PLC進(jìn)行通訊。（5）在線式含水率監(jiān)測(cè)儀應(yīng)采用對(duì)皮帶機(jī)非接觸式在線連續(xù)測(cè)量，測(cè)量對(duì)象：成品砂，檢測(cè)儀不受空氣濕度影響，具備4?20mA輸出功能。（6）可編程終端（HMI）應(yīng)選用國(guó)外名牌產(chǎn)品，并具備以太網(wǎng)通訊接口。7、控制方式（1）成品砂含水率智能化設(shè)備控制分現(xiàn)場(chǎng)閉環(huán)控制、中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄、辦公樓web瀏覽等三部分。1）現(xiàn)場(chǎng)閉環(huán)控制現(xiàn)場(chǎng)閉環(huán)控制由位于2號(hào)配電室智能控制PLC柜實(shí)現(xiàn)，具有最高的控制優(yōu)先級(jí)。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)含水率、破碎機(jī)運(yùn)行等信號(hào)傳入智能控制PLC柜后，PLC將自動(dòng)根據(jù)設(shè)定程序執(zhí)行開(kāi)啟電磁閥，開(kāi)（關(guān)）電動(dòng)閥，含水率自動(dòng)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)傳等功能。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員不需要對(duì)其進(jìn)行操作，系統(tǒng)將自動(dòng)運(yùn)行以達(dá)到含水率的控制目標(biāo)。2）中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄在中控室內(nèi)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。中央控制室內(nèi)計(jì)算機(jī)將自動(dòng)監(jiān)視并記錄成品砂的含水率，并以曲線方式進(jìn)行存儲(chǔ)，并可實(shí)現(xiàn)歷史查詢，曲線打印等功能。3）辦公樓web瀏覽用戶無(wú)需添加任何設(shè)備即可通過(guò)綜合辦公樓實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程IE瀏覽成品砂含水率控制設(shè)備運(yùn)行畫(huà)面、含水率等信息。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)造作人員可通過(guò)智能控制PLC柜上的HMI對(duì)成品砂的含水率進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。（2）細(xì)度模數(shù)智能化設(shè)備控制分現(xiàn)場(chǎng)閉環(huán)控制、中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄、辦公樓web瀏覽等三部分。1）現(xiàn)場(chǎng)閉環(huán)控制現(xiàn)場(chǎng)閉環(huán)控制系統(tǒng)由位于2號(hào)控制室內(nèi)的PLC柜和中央控制室共同實(shí)現(xiàn)，具有最高優(yōu)先控制。當(dāng)皮帶秤數(shù)據(jù)、破碎機(jī)運(yùn)行信號(hào)、變頻器運(yùn)行數(shù)據(jù)等信號(hào)傳入智能控制PLC柜后，PLC將自動(dòng)根據(jù)設(shè)定程序執(zhí)行調(diào)整變頻給料量，啟停設(shè)備提示、電子秤數(shù)據(jù)自動(dòng)監(jiān)測(cè)遠(yuǎn)傳等功能?，F(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員不需要對(duì)其進(jìn)行操作，系統(tǒng)將自動(dòng)運(yùn)行以達(dá)到細(xì)度模數(shù)的控制目標(biāo)。2）中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄中控室遠(yuǎn)程監(jiān)控記錄在中控室內(nèi)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。中央控制室內(nèi)計(jì)算機(jī)將自動(dòng)監(jiān)視并記錄成品砂的細(xì)度模數(shù)、成品砂產(chǎn)量，并以曲線方式進(jìn)行存儲(chǔ)，并可實(shí)現(xiàn)歷史查詢，曲線打印等功能。辦公樓web瀏覽用戶無(wú)需添加任何設(shè)備即可通過(guò)綜合辦公樓實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程IE瀏覽成品砂細(xì)度模數(shù)控制設(shè)備運(yùn)行畫(huà)面、石粉含量等信息。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)造作人員可通過(guò)智能控制PLC柜上的HMI對(duì)細(xì)度模數(shù)的含水率進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，并可在經(jīng)授權(quán)的情況下對(duì)細(xì)度模數(shù)配比值進(jìn)行輸入操作。8、小結(jié)通過(guò)觀音巖水電站砂石加工系統(tǒng)對(duì)半干式人工砂智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用及工藝的改造，生產(chǎn)的人工砂的細(xì)度模數(shù)、石粉含量和含水率通過(guò)自動(dòng)化控制達(dá)到砼用砂的最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn)，且保持穩(wěn)定狀態(tài)。自從半干式人工砂智能化控制系統(tǒng)投產(chǎn)以來(lái)，生產(chǎn)出合格的人工砂，通過(guò)一年多的生產(chǎn)運(yùn)行，成品砂的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)規(guī)滿足相關(guān)規(guī)范的要求，檢測(cè)合格率達(dá)到100%。沒(méi)有出現(xiàn)一次成品砂不合格清倉(cāng)處理的事件發(fā)生。智能化制砂系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了人工制砂含水率、細(xì)度模式、含粉率均得到最佳控制，而且消除制砂過(guò)程中粉塵污染，節(jié)約用水等，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保雙豐收。參考文獻(xiàn)【1】吳曉維，上海臨港新城滴水湖站地下空間綜合監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì).中國(guó)市政工程.2015-01-01【2】沈石水，陸宗磐,楊英武.馬山埠閘樞紐監(jiān)控