魏廣路

摘要：隨著港口煤炭裝卸生產(chǎn)的競爭越來越激烈，如何更好地服務客戶、留住客戶成為港口生產(chǎn)的重中之重。實施精細化配煤，提升配煤質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，利用技術手段滿足客戶越來越高的要求成為必要的手段。利用模糊控制理論的精細化配煤自動控制系統(tǒng)的投入很好的解決了傳統(tǒng)配煤比例不夠精確精確、生產(chǎn)效率不高等難題，在滿足客戶要求的同時提高了煤炭碼頭運營的經(jīng)濟效益。

關鍵詞：配煤；精細化；模糊控制；客戶需求

秦皇島港股份有限公司負責運營的秦皇島港是世界上最大的煤炭輸出港，是我國“北煤南運”大通道的主力樞紐港，現(xiàn)有煤炭泊位21個，設計年通過能力1.93億噸。秦港第七港務分公司是秦皇島港煤炭業(yè)務的主力旗艦單位，2017年煤炭吞吐運量近7千萬噸。近幾年，隨著周邊煤炭港口的相繼投產(chǎn)，煤炭輸出港的競爭壓力越來越大，隨著2015年在取消配煤費用后，配煤業(yè)務量激增，通過提高配煤質(zhì)量，最大程度的滿足客戶的需求成為港口煤炭生產(chǎn)的重中之重。

1.精細化配煤的必要性

配煤作業(yè)是一種根據(jù)用戶需求對不同煤種按一定比例混合的生產(chǎn)工藝，這種生產(chǎn)工藝利用兩臺取料機同時對不同垛位的不同煤種進行取料，并在地面皮帶上進行混合來達到配置出不同燃燒值的煤碳，然后裝船運往目的地。隨著配煤業(yè)務量的激增以及客戶對配煤質(zhì)量的的要求越來越嚴格，以前配煤作業(yè)中的諸多問題也暴露了出來。在以前的配煤作業(yè)中完全憑取料司機的個人經(jīng)驗和操作水平，配煤比例不夠精確，不同煤種的混合也不充分，不能很好的滿足客戶對配煤質(zhì)量的要求。同時由于取料司機操作水平的差異也會影響到裝船效率，增加作業(yè)的能耗。針對以上的問題就要求利用技術手段對配煤作業(yè)進行精細化管理，達到滿足客戶要求，提高生產(chǎn)作業(yè)效率的目的。

2.精細化配煤技術的理論基礎

為了解決精細化配煤作業(yè)的問題，我們最終研發(fā)了基于模糊控制理論的精細化配煤控制系統(tǒng)。這套系統(tǒng)應用模糊控制理論通過對現(xiàn)場皮帶秤數(shù)據(jù)進行整合和邏輯運算再處理，依靠PLC控制系統(tǒng)和取料上位控制系統(tǒng)將處理過的數(shù)據(jù)和控制信息傳輸給現(xiàn)場參與配煤流程作業(yè)的取料機，實現(xiàn)了配煤作業(yè)全程無人指導的精細化自動控制。

3.應用模糊控制的精細化配煤實施方案

配煤作業(yè)是兩臺取料機協(xié)同配合作業(yè)，以兩臺取料機到裝船機的距離定義為遠端取料機和近端取料機。為了達到兩臺取料機的料流同時匯合在一起，遠端取料機先啟動，近端取料機后啟動。在傳統(tǒng)的配煤作業(yè)中以遠端取料機取料量作為基準，近端取料機根據(jù)遠端的數(shù)據(jù)確定取料量，如果近端和遠端取料機的工作效率大致相同，那么近端的各種參數(shù)將會很順利的進行隨動調(diào)整，但是如果出現(xiàn)遠端取料機工作效率遠大于近端取料機，那么近端取料機無論如何都不可能追趕上遠端取料機，這時就需要調(diào)整為近端作為基準，遠端取料機跟隨調(diào)整。為解決這個問題，我們引入模糊控制理論，通過數(shù)據(jù)分析智能的選擇作業(yè)中各參數(shù)的參照標準。

如上圖，模糊控制實質(zhì)上是一種非線性控制，從屬于智能控制的范疇。我們選擇遠端和近端取料料量累積量差值e（遠端減近端）和取料料量瞬時量差值ec（遠端減近端），做為模糊控制系統(tǒng)的輸入變量。

由于配煤系統(tǒng)沒有系統(tǒng)函數(shù)，所以根據(jù)經(jīng)驗法建立如下圖的控制規(guī)則

如圖可知相應情況下的控制選擇規(guī)則，并將這些規(guī)則以二維數(shù)組的形式存入PLC內(nèi)部程序中，再通過計算e值和ec值實時確定所需控制規(guī)則然后進行輸出控制。

本套自動控制系統(tǒng)以中控室PLC控制系統(tǒng)為依托，實時采集皮帶秤相應工作數(shù)值，在PLC內(nèi)部進行相應計算后進行控制輸出，并在大機液晶屏上進行畫面提示。

為實現(xiàn)流程啟動后的煤流同時匯合同時結束，需采集遠端取料機和近端取料機工作的垛位號，計算出兩臺取料機之間的距離再換算出煤流從遠端到達近端的時間。當流程啟動時中控室PLC將計算好的時間傳送給近端取料機，近端取料機接收指令后懸皮和斗輪待命啟動，并發(fā)出聲光電提醒，當時間倒計時結束煤流到達后懸皮和斗輪自動運行，近端取料機進入工作狀態(tài)。

在配煤作業(yè)過程中，中控室PLC對取料機皮帶秤數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控和計算再處理。根據(jù)輸入的配煤比例，以遠端取料機為基礎，按比例換算出近端取料機應需料量的限定值。之后將此值與近端取料機的皮帶秤數(shù)值進行比對，當剛剛超出配煤作業(yè)規(guī)定的比例時系統(tǒng)將會采取改變皮帶秤數(shù)值顏色的方式提醒司機，同時提供超出比例值的顯示。當司機不理會提醒繼續(xù)當前操作，達到進度值相差15%后系統(tǒng)將采取聲光電自動報警，提示司機進行操作修正，當報警持續(xù)10分鐘后，系統(tǒng)將采取強制措施，自動限制取料機的回轉。當配煤比例恢復正常設定值后，系統(tǒng)將停止鎖定，恢復正常作業(yè)。

4.應用模糊控制的精細化配煤自動控制系統(tǒng)后的效果

本系統(tǒng)在實際應用以后達到了以下效果：

（1）在進行配煤作業(yè)的過程中，可以實現(xiàn)兩臺取料機的煤流同時匯合在一起，不同煤種的煤流全程按設定比例充分混合，作業(yè)結束時兩臺取料機同時結束。

（2）在配煤作業(yè)的過程中取料司機可根據(jù)瞬時取料限量合理控制當前的取料料量，使兩臺取料機煤流按設定比例進行混合。

（3）通過取料機的上位系統(tǒng)提供必要的運行參數(shù)給取料司機，包括兩臺取料機的瞬時料量和累積量、流程取料進度、當前配煤比例的誤差等。取料司機可根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷自己是否按規(guī)定比例進行操作，司機可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)做相應調(diào)整，使混合煤流能按規(guī)定比例混合。若超出規(guī)定比例的控制要求，司機未做正常修訂，系統(tǒng)將自動啟動修訂程序。

5.結語

基于模糊控制理論的精細化配煤自動控制系統(tǒng)的投入最大程度減少人為因素在配煤作業(yè)中的影響，提高了配煤作業(yè)質(zhì)量，提高了裝船作業(yè)效率，贏得了客戶和市場的好評。該系統(tǒng)還可以融入到全自動化控制的煤炭裝卸作業(yè)中，真正的實現(xiàn)碼頭生產(chǎn)的智能化、自動化。

參考文獻：

[1]李有善、李軍著《模糊控制理論及其在過程控制中的應用》國防工業(yè)出版社 1993

[2]諸靜等著《模糊控制原理與應用》機械工業(yè)出版社 2011

[3]薛迎成著《羅克韋爾PLC技術基礎及應用》中國電力出版社 2009