劉占波，劉建強(qiáng)

（河北鋼鐵集團(tuán)礦業(yè)有限公司礦山新事業(yè)分公司，河北 唐山 063000）

在我國(guó)城市化建設(shè)進(jìn)程不斷加快的背景下，城市建筑工程施工、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多個(gè)方面對(duì)于砂石骨料的需求量不斷提高，砂石骨料行業(yè)發(fā)展正處于關(guān)鍵轉(zhuǎn)型階段。砂石骨料需求量的提高推動(dòng)了該行業(yè)生產(chǎn)模式的轉(zhuǎn)型，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的砂石骨料生產(chǎn)模式難以滿足基本需求，需要通過(guò)結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)、智能化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)等對(duì)生產(chǎn)模式進(jìn)行改造升級(jí)，使砂石骨料生產(chǎn)效率能夠得到提高，從而滿足社會(huì)建設(shè)對(duì)砂石骨料的需求。為此，需要加強(qiáng)智能控制系統(tǒng)的應(yīng)用研究，解決當(dāng)前砂石骨料自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，全面提高智能化控制系統(tǒng)的應(yīng)用效率。

1 傳統(tǒng)砂石骨料行業(yè)生產(chǎn)基本情況

砂石骨料作為建筑工程、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程中的重要材料，是建筑工程等能夠施工建設(shè)的基礎(chǔ)。我國(guó)砂石骨料行業(yè)發(fā)展已有多年的歷史，且近些年來(lái)砂石骨料行業(yè)生產(chǎn)水平得到了很大的提高。傳統(tǒng)的砂石骨料生產(chǎn)線難以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)模式，砂石骨料生產(chǎn)系統(tǒng)集成化、智能化、自動(dòng)化、環(huán)?；刂埔筝^為簡(jiǎn)單，一般都是通過(guò)生產(chǎn)設(shè)備周圍的現(xiàn)場(chǎng)控制箱完成自動(dòng)化控制，但是該模式容易導(dǎo)致砂石骨料生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)線路錯(cuò)綜復(fù)雜，增加了意外事故和安全隱患。除此之外，傳統(tǒng)的砂石骨料生產(chǎn)線中沒(méi)有監(jiān)控控制系統(tǒng)，從而導(dǎo)致砂石骨料在生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)跑偏、打滑、撕裂等問(wèn)題；在沒(méi)有監(jiān)控控制系統(tǒng)的情況下，喂料機(jī)口較為容易出現(xiàn)喂料不均勻的問(wèn)題，從而導(dǎo)致成品率較低。傳統(tǒng)的砂石骨料生產(chǎn)方式基本以人力為主，需要借助人工生產(chǎn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)砂石骨料進(jìn)行管理，而人力管理模式存在著諸多不穩(wěn)定的因素，容易導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程出現(xiàn)意外事故，在很大程度上制約了砂石骨料生產(chǎn)效率的提高。傳統(tǒng)的砂石骨料生產(chǎn)模式總體機(jī)械化水平不高、自動(dòng)化水平較低，且智能化控制技術(shù)應(yīng)用不足，需要加強(qiáng)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)全新的智能化控制系統(tǒng)。

2 砂石骨料行業(yè)智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

為了進(jìn)一步提高砂石骨料行業(yè)的生產(chǎn)效率，提高砂石骨料行業(yè)的機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化水平，需要對(duì)智能化控制系統(tǒng)進(jìn)行全面?？茖W(xué)的設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)我國(guó)當(dāng)前砂石骨料行業(yè)生產(chǎn)線存在的主要問(wèn)題分析，經(jīng)過(guò)大量的研究和實(shí)踐后設(shè)計(jì)了相應(yīng)的智能化控制系統(tǒng)。本次砂石骨料生產(chǎn)智能化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線中各個(gè)環(huán)節(jié)的高效連接，采用集成化的控制方式，能夠基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人化自動(dòng)控制。下圖為本次砂石骨料生產(chǎn)智能化控制系統(tǒng)的基本架構(gòu)。在該架構(gòu)中，采用了兩臺(tái)工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)，二者之間互為冗余系統(tǒng)，供電方式為UPS 不簡(jiǎn)單供電，該模式的好處是即使廠區(qū)發(fā)生了停電、斷電，中控室計(jì)算機(jī)也不會(huì)受到影響，工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)能夠正常運(yùn)行，從而能夠避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失等意外生產(chǎn)事故。

圖1 砂石骨料生產(chǎn)智能化控制系統(tǒng)基本架構(gòu)

3 砂石骨料行業(yè)智能化控制系統(tǒng)具體功能分析

3.1 設(shè)備及流程生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控

在DCS 系統(tǒng)設(shè)置的中控室內(nèi)，通過(guò)計(jì)算機(jī)屏幕可以觀看到組態(tài)操作畫(huà)面，可以根據(jù)畫(huà)面對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線設(shè)備進(jìn)行啟停及添加物料、運(yùn)送成品料等操作，中控室成為整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備及操控設(shè)備、管理生產(chǎn)調(diào)度、接受和發(fā)布生產(chǎn)信息的。在主操作界面顯示設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)以及各種數(shù)據(jù)的監(jiān)視，提供設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)設(shè)備的監(jiān)視以及控制，能及時(shí)響應(yīng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)發(fā)生變化，以便操作員及時(shí)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)干涉以及故障分析。

3.2 設(shè)備故障自動(dòng)警報(bào)功能

在新型智能化生產(chǎn)線上，幾乎所有的設(shè)備上都添加了自動(dòng)警報(bào)模塊，針對(duì)設(shè)備上出現(xiàn)問(wèn)題的情況，可以及時(shí)發(fā)出故障警報(bào)，并關(guān)停對(duì)應(yīng)的設(shè)備和生產(chǎn)流程。對(duì)于大型機(jī)械設(shè)備的軸承、電機(jī)等對(duì)溫度保護(hù)要求比較高的零部件，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)引入到中控，加入到邏輯連鎖調(diào)停的程序中，當(dāng)溫度超過(guò)報(bào)警值時(shí)，通過(guò)自動(dòng)化控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)停主電機(jī)及關(guān)聯(lián)設(shè)備，避免設(shè)備故障及造成安全事故。

圖2 操作界面

3.3 設(shè)備故障自動(dòng)檢測(cè)功能

在生產(chǎn)線生產(chǎn)的各個(gè)設(shè)備上添加了故障警報(bào)模塊，針對(duì)生產(chǎn)中設(shè)備出現(xiàn)故障的情況，設(shè)備會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)并關(guān)停對(duì)應(yīng)的設(shè)備。

3.4 設(shè)備自動(dòng)維護(hù)警報(bào)功能

針對(duì)生產(chǎn)線設(shè)備的日常維護(hù)工作，在設(shè)備上添加各種類型的維護(hù)模塊，例如軸承溫度自動(dòng)檢測(cè)模塊、振動(dòng)檢測(cè)模塊、磨損檢測(cè)模塊等等，針對(duì)需要養(yǎng)護(hù)的設(shè)備，會(huì)發(fā)出相應(yīng)的提醒。

3.5 軸承潤(rùn)滑油自動(dòng)加注功能

傳統(tǒng)潤(rùn)滑油加注方式落后，需要人工加入潤(rùn)滑油，智能化砂石骨料生產(chǎn)線設(shè)備采用內(nèi)部稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)，針對(duì)軸承的運(yùn)行情況，及時(shí)自動(dòng)加注潤(rùn)滑油。

3.6 AI/AO 量程設(shè)定

此頁(yè)面用于電氣維修維護(hù)人員使用，在設(shè)定頁(yè)面中主要顯示PLC 柜內(nèi)模擬量數(shù)據(jù)，對(duì)模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行量程修改、量程設(shè)定、偏移修正、報(bào)警設(shè)定等功能。

3.7 歷史數(shù)據(jù)

歷史趨勢(shì)頁(yè)面用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)以及曲線顯示，通過(guò)右側(cè)趨勢(shì)選擇可查看不同的趨勢(shì)曲線。

圖3 趨勢(shì)曲線

曲線上方提供了豐富的功能按鈕，用于對(duì)趨勢(shì)的歷史查看，具體使用方法可點(diǎn)擊趨勢(shì)左上角的按鈕查看具體使用方法。

3.8 累計(jì)數(shù)據(jù)、時(shí)間記錄、變頻軟起

累計(jì)數(shù)據(jù)提供各種料品使用及生產(chǎn)總量的累計(jì)處理，分為三組獨(dú)立顯示，可分組單獨(dú)清零。

時(shí)間記錄為現(xiàn)場(chǎng)大型設(shè)備的開(kāi)機(jī)計(jì)時(shí)，用于設(shè)備的定期維護(hù)使用。

變頻軟起頁(yè)面顯示低壓驅(qū)動(dòng)設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)。

3.9 開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)

開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)頁(yè)面顯示PLC 柜開(kāi)關(guān)量模塊的輸入輸出狀態(tài)，用于電氣維修使用。

3.10 其他頁(yè)面

控制系統(tǒng)右下方提供了報(bào)警記錄查詢、用戶登錄、幫助以及退出系統(tǒng)功能，退出系統(tǒng)功能在本項(xiàng)目中已被禁用。

在幫助頁(yè)面中詳細(xì)的描述了此項(xiàng)目的連鎖關(guān)系。

在幫助頁(yè)面所畫(huà)箭頭，起始端為連鎖信號(hào)，箭頭端為連鎖設(shè)備，可以理解為起始端的狀態(tài)限制箭頭端設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)多個(gè)設(shè)備限制同一設(shè)備時(shí)，需要所有起始端設(shè)備全部運(yùn)行才能滿足箭頭端設(shè)備連鎖條件。

4 砂石骨料行業(yè)智能化控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 一鍵啟停

圖4 幫助頁(yè)面

一鍵啟停頁(yè)面用于在生產(chǎn)和停產(chǎn)時(shí)的設(shè)備順序控制，點(diǎn)擊時(shí)間設(shè)定按鈕可對(duì)啟停間隔進(jìn)行調(diào)整，單位為MS（毫秒，1s=1000MS）。啟動(dòng)時(shí)需要總備妥以及無(wú)總故障信號(hào)，按住一鍵開(kāi)機(jī)3s 后進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)機(jī)，停機(jī)時(shí)按住一鍵停機(jī)按鈕3s后進(jìn)行自動(dòng)停機(jī)，其他功能按鈕可按字面意思理解。

4.2 料流調(diào)整

此功能用于通過(guò)1#皮帶計(jì)量秤反饋數(shù)值與期望流量值對(duì)比，通過(guò)PID 功能進(jìn)行棒條給料機(jī)頻率干涉實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定流量給定功能，需要使用時(shí)可點(diǎn)擊自動(dòng)調(diào)整按鈕，輸入合適的期望流量值。自動(dòng)調(diào)整幅度可以在AO 量程設(shè)定頁(yè)面進(jìn)行修改。

4.3 細(xì)碎電機(jī)電流差值預(yù)警

此功能通過(guò)對(duì)比兩臺(tái)細(xì)碎高壓電機(jī)電流差值，與設(shè)定的差值報(bào)警設(shè)定對(duì)比，大于設(shè)定值后進(jìn)行報(bào)警，通知操作人員查看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的具體問(wèn)題。

4.4 4#皮帶電流連鎖停機(jī)3#皮帶

此功能用于防止4#皮帶壓料壓停預(yù)警保護(hù)功能，報(bào)警停機(jī)值可在AI 量程設(shè)備頁(yè)面4#皮帶電流處進(jìn)行設(shè)定，高1 設(shè)定為報(bào)警值，不連鎖停機(jī)，高2 設(shè)定為連鎖停機(jī)3#皮帶，如果不使用此功能可將高2 設(shè)定為不可能達(dá)到數(shù)值。

4.5 中碎主軸調(diào)整

點(diǎn)擊中碎機(jī)數(shù)據(jù)頁(yè)面，可以看到此功能。功能詳細(xì)介紹可以查看幫助頁(yè)面。

4.6 視頻切換

可通過(guò)點(diǎn)擊主畫(huà)面右下側(cè)按鈕選擇投入和解除，投入使用時(shí)點(diǎn)擊電機(jī)控制圈時(shí)自動(dòng)切換大屏幕設(shè)備攝像頭。

4.7 安全保障

控制系統(tǒng)在電腦重啟后自動(dòng)進(jìn)入，需要進(jìn)行操作時(shí)請(qǐng)登錄操作員賬戶，否則不予操作權(quán)限。生產(chǎn)4 個(gè)班組共設(shè)6 組登錄賬號(hào)，供4 班及維護(hù)人員使用。設(shè)置全部設(shè)備急停系統(tǒng)，用于事故緊急停機(jī)。用于因外部事故、人員事故等緊急停機(jī)處理，同時(shí)也可用于停產(chǎn)狀態(tài)下防止設(shè)備誤啟動(dòng)。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文詳細(xì)闡述了砂石骨料行業(yè)生產(chǎn)模式現(xiàn)狀，結(jié)合砂石骨料行業(yè)基本情況和現(xiàn)有技術(shù)水平，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的智能化砂石骨料生產(chǎn)控制系統(tǒng)，希望可以對(duì)我國(guó)砂石骨料行業(yè)的發(fā)展起到一定的借鑒作用，提高砂石骨料行業(yè)綜合生產(chǎn)效率，為我國(guó)建筑工程行業(yè)以及城市化建設(shè)提供更多的助力。