山信軟件股份有限公司 李 俠

皮帶集中智能管控系統(tǒng)

山信軟件股份有限公司 李 俠

為了減少維檢人員，降低維檢成本和設備故障率的目標，提高設備運行水平，開發(fā)了基于透明工廠理念的企業(yè)皮帶集中智能管控系統(tǒng)。

減少；降低；透明；集中智能

一、概述

皮帶運輸機是工業(yè)生產連接各道工序的紐帶，在生產中發(fā)揮著重要作用，目前皮帶機的運行均采用人員現(xiàn)場管理，設有皮帶工崗位，負責皮帶的看護點檢、衛(wèi)生清掃及緊急情況的處置，勞動強度大。存在的主要問題有：機械設備運行基本正常，但皮帶跑偏、堵料、漏料和撕裂常有發(fā)生；部分皮帶檢測手段不全，如跑偏、堵料、打滑等；少量皮帶有零星的監(jiān)控攝像，但環(huán)境粉塵大，監(jiān)控效果差；專職點檢人員無法定量分析，只能根據經驗定性評估，常發(fā)生因漏檢、錯檢引發(fā)的皮帶機故障。

隨著企業(yè)生產規(guī)模的擴大和自動化生產水平的提高，沿用傳統(tǒng)的生產運行管理模式即采用人海戰(zhàn)術和救火式的故障處理模式，已無法滿足高效穩(wěn)定的生產需求。皮帶集中智能管控系統(tǒng)可有效減少操作人員，提高勞動生產率。以集中智能管控為基礎，可以實現(xiàn)皮帶機按流程自動控制，從而減輕工人的勞動強度。以皮帶集中智能管控全自動穩(wěn)定運行為目標，補充完善皮帶機的保護檢測點，并通過視頻監(jiān)控集中巡檢，提升設備安全運行水平。

二、系統(tǒng)構成

根據現(xiàn)場實際情況，完善工藝設備檢測和自動化控制。在皮帶機的下料口安裝自制的防堵料開關，皮帶的受料口上托輥處安裝壓感式皮帶撕裂檢測裝置，頭輪底皮帶處安裝光感式皮帶撕裂檢測裝置，皮帶機頭輪處增加打滑檢測開關，皮帶機的頭部、尾部、中段安裝跑偏檢測開關，皮帶機尾輪墜砣處加裝行程開關檢測皮帶堵料或壓料。健全網絡系統(tǒng)，增加部分交換機、敷設光纖等。完善視頻監(jiān)控系統(tǒng)。優(yōu)化控制程序，針對增加的檢測設備對基礎自動化控制程序進行完善。進行皮帶運維管理系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)基礎參數診斷系統(tǒng)、工藝點檢維護系統(tǒng)、皮帶清掃管理、皮帶消耗管理、能耗成本分析統(tǒng)計等。皮帶集中智能管控系統(tǒng)結構圖如圖1所示。

圖1 皮帶集中智能管控系統(tǒng)結構圖

三、實現(xiàn)功能

1、皮帶集中智能管控系統(tǒng)

通過監(jiān)控畫面和鍵盤、鼠標完成對皮帶運輸全過程的監(jiān)視和控制?？梢赃x擇自動、手動、非常手動等模式操作皮帶機運輸設備。在自動模式下，實現(xiàn)流程設備的逆啟順停。所有運行數據和報警及事件信息均能自動生成報表，并通過打印機打印。當檢測到皮帶打滑、溜槽堵料、皮帶撕裂時，畫面報警并連鎖設備停機。當檢測到皮帶跑偏時，一度報警，二度延時連鎖設備停機。實現(xiàn)皮帶機各種保護開關的集中監(jiān)視，當某個保護開關出現(xiàn)故障時，集中監(jiān)視計算機能準確顯示故障所在部位。系統(tǒng)自動生成的生產報表如圖2所示。

1）控制系統(tǒng)靈活操作簡單

皮帶集中智能管控系統(tǒng)在組態(tài)系統(tǒng)時具有極大的靈活性，具有極強的處理能力，以及大的I/O容量。適應性好可編程控制器是通過程序實現(xiàn)控制的。當用戶要求發(fā)生變化時，只需改變程序即可。因此能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，適應能力非常強，既可控制一臺單機，又可控制一條生產線，同時多種操作模式，操作簡單靈活既可現(xiàn)場控制，又可遠距離控制。

2）程序維護簡單

PLC程序簡單、直觀，面向用戶。程序編寫簡單易學，可以很方便的進行程序修改，調整計時器、計數器的值來適應現(xiàn)場設備運行的要求。

3）系統(tǒng)保護功能

皮帶急停保護：當系統(tǒng)出現(xiàn)危害設備和人身的危險時，運行人員可通過現(xiàn)場控制臺或者操作界面HMI上的停止按鈕使流程瞬間全停。運行人員復位緊急停止按鈕后，通知主控室操作人員重新啟動流程。

皮帶撕裂保護：縱向撕裂傳感器安裝在皮帶下方，當皮帶發(fā)生縱向撕裂故障時，運送的物料落在傳感器上面，傳感器動作報警并急停。

皮帶跑偏保護：可采用跑偏開關用于皮帶運輸跑偏監(jiān)測和保護。

皮帶打滑保護：采用速度傳感器探測皮帶輸送機速度及加速度，實現(xiàn)打滑保護。

流量監(jiān)測功能：采用接觸式料流傳感器，可使皮帶系統(tǒng)在自動狀態(tài)下根據物料的情況啟、停皮帶，節(jié)省了電能。

當發(fā)生輕度故障如皮帶輕度跑偏HMI顯示故障報警，此時設備還可以繼續(xù)正常運轉，只發(fā)出報警提示操作人員；皮帶發(fā)生打滑、嚴重跑偏故障時，故障點及其上游設備瞬時停機，故障點下游設備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后，可以從故障點向上游重新啟動設備，也可以在故障未解除時，從故障點下游開始延時停設備。在HMI上可以看到滾動條和報表的形式實時顯示當前最新故障和設備啟停狀態(tài)；

如果現(xiàn)場遇到緊急情況，現(xiàn)場人員可以立即拉事故拉繩開關，此時故障點及其上游設備瞬時停機，故障點下游設備保持原工作狀態(tài)不變。事故開關復位后，通知主控室人員按“順始”按鈕，此時從故障點自動恢復生產。

圖2 系統(tǒng)自動生成的生產報表

4）HMI交互功能強大

皮帶智能管控系統(tǒng)報警顯示有以下功能，狀態(tài)顯示：在HMI可顯示各皮帶機的啟停狀態(tài)、電源指示等。故障指示：在HMI上可顯示各皮帶機跑偏、閉鎖、縱撕、超溫、打滑、堆料、灑水、電機故障等信號，可查詢皮帶保護點并顯示。通訊及啟動告警功能：系統(tǒng)配置擴音電話和起動前的語言告警裝置。

維修人員可通過皮帶沿線設置的擴音電話與各皮帶分站聯(lián)系，故障保護時，系統(tǒng)通過沿線語言裝置，進行語言報警，便于維修工查找故障點，節(jié)省故障查詢時間。自動運行方式時，根據PLC內部設定的程序自動啟停設備；還可根據需要使設備單機運行，當對設備進行檢修時還可將運行方式轉換到檢修狀態(tài)，檢修人員可通過機頭、機尾安放的本安就地箱啟停設備。

2、皮帶機運維管理功能

通過對設備運行狀態(tài)和皮帶保護動作信息的統(tǒng)計分析，動態(tài)更新點檢內容，減少錯檢和漏檢。通過人工錄入，對點檢信息進行歸檔管理，通過設備基礎參數診斷模塊對點檢數據進行評價，自動生成檢修計劃。實現(xiàn)皮帶清掃等級管理：根據皮帶的使用情況對其進行整編分類，建立皮帶等級管理標準，規(guī)定清掃等級，針對每次清掃，操作人員將執(zhí)行情況錄入到系統(tǒng)，系統(tǒng)根據實際運行情況，動態(tài)調整皮帶的清掃等級和清掃計劃，最終實現(xiàn)皮帶清掃間隔時間的持續(xù)提高。皮帶機運行日志中系統(tǒng)自動記錄每條皮帶機的運行電流、運行時間和故障停機時間。系統(tǒng)自動記錄每條皮帶機的保護動作次數。通過人工錄入，記錄每個班發(fā)生的皮帶機運行故障和處理方法。

3、皮帶機運行能效

通過對皮帶機運行電流歷史數據的統(tǒng)計分析，對皮帶機電機容量設計的合理性進行評價，解決皮帶機因“大馬拉小車”導致的運行效率降低問題。通過對每條皮帶機安全運行公里數和故障停機時間的統(tǒng)計，對設備運行的可靠性進行量化評價。按流程對皮帶的能耗和運輸的物料重量進行統(tǒng)計，得出每個班組噸料耗電量，對運輸量和能源消耗進行量化考核，減少因皮帶空轉導致的能耗增加。皮帶能耗趨勢如圖3所示。

圖3 能耗趨勢

4、皮帶消耗管理

通過人工錄入，記錄皮帶的撕裂消耗，自動更新每月（或季度）的每萬噸料皮帶撕裂消耗，通過對標，提高皮帶運行管理水平。

四、結論

皮帶集中智能管控系統(tǒng)提高皮帶機系統(tǒng)運行可靠性，出現(xiàn)問題時及時預警，避免因跑偏、打滑、堵料、撕裂造成的事故，節(jié)約相關設備檢修費用。減少了因皮帶撒漏造成的清掃工作，降低了崗位勞動強度，改善了職工工作環(huán)境，為合并崗位、減員增效創(chuàng)造條件。該系統(tǒng)通過采集大量生產及自動化設備參數，并進行專家分析，實現(xiàn)了皮帶集中智能管控的集約化、透明化、扁平化管理。

[1]薛興昌．鋼鐵工業(yè)自動化的現(xiàn)狀和技術發(fā)展[C]．第四屆工業(yè)儀表與自動化學術會議,2001年9月18號．

[2]韓精華,自動化網絡控制技術在冶金工業(yè)中的應用[J]．中國冶金,2005年12月,第15卷第12期．

李俠（1979—），女，大學本科，工程師，現(xiàn)供職于山信軟件股份有限公司，主要從事冶金等領域電氣自動化方面的研究與應用。