砂石生產(chǎn)系統(tǒng)中智能化控制系統(tǒng)的應用

砂石生產(chǎn)系統(tǒng)中智能化控制系統(tǒng)的應用摘要：水電九局有限公司觀音巖砂石生產(chǎn)線自動化采用PLC智能化控制系統(tǒng)，對砂石工藝制砂生產(chǎn)過程中人工砂細度模數(shù)、石粉含量、含水率進行自動控制，實現(xiàn)PLC+上位計算機控制。關鍵詞：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)設備（制砂機，篩分機，膠帶輸送機，給料器），智能化控制設備（PLC控制系統(tǒng)，電動閥，電磁閥，電子式皮帶秤，在線含水率檢測儀，可編程終端HMI，X業(yè)計算機，交換機）。含水率智能化控制工藝流程如下：當系統(tǒng)運行過程中，如果42號皮帶機開始運行系統(tǒng)則開始含水率自動監(jiān)測控制，此時安裝于42號皮帶出料位置的在線式含水率監(jiān)測儀對系統(tǒng)成品砂含水率進行實時監(jiān)測，并將含水率實時送入PLC控制系統(tǒng)。細碎車間廣4號破碎機運行時將自動打開位于各自供水支管上的電磁閥，并將電動閥開至50%開度，然后通過在線式含水率實時監(jiān)測成品砂含水率后，PLC根據(jù)含水率的目標值，通過內部PID快速運算得到輸出量，通過控制供水電動閥的開度調整給水水量，達到自動控制目的。電動閥的供水量應保證能滿足含水率要求和破碎機能正常運行2個前提條件。細度模數(shù)及石粉含量智能化控制工藝流程如下：當系統(tǒng)運行過程中，如果23號皮帶和42號皮帶機均運行時系統(tǒng)則開始細度模數(shù)的自動監(jiān)測控制，根據(jù)23#膠帶機電機皮帶稱和42#膠帶機電機皮帶稱檢測數(shù)據(jù)在計算機機上進行比較計算，根據(jù)工藝要求PLC通過控制制砂車間進料給料機電機轉速而控制進料量的大小，這樣PLC根據(jù)級配比例通過變頻器調整制砂車間進料給料機電機轉速按給定的比例進行給料。如果所開破碎機的數(shù)量過多或過少從而導致細度模數(shù)過高或過低的時候將在中控室計算機上自動彈出對話框并發(fā)出語音提示，通知中控操作人員啟動或停止相關破碎系統(tǒng)。破碎機和給料機的開啟全部由中控室人員執(zhí)行。細碎車間和23號皮帶的來料總量不應超過42號皮帶機運輸能力。2、砂石系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)構成（1）概述3300噸/小時砂石生產(chǎn)線智能化控制系統(tǒng)構成：中碎1#工作站、細碎2#工作站、3#工作站，三個大型遠程控制站。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。中央控制室由四臺操作控制計算機、一臺系統(tǒng)語言廣播計算機、一臺視頻監(jiān)控計算機，辦公樓設置兩臺計算機（只能瀏覽不能控制）通過辦公樓web瀏覽現(xiàn)場生產(chǎn)情況。（2）控制站功能每個控制室內PLC工作站能完成中央控制室發(fā)出的指令，通過PLC系統(tǒng)I/O處理控制設備、設備運行數(shù)據(jù)通過PLC數(shù)據(jù)采集、模擬量控制和順序控制。包括破碎機油溫、軸承溫度監(jiān)測、主破設備運行時間、設備運行電流、膠帶機輸送骨料流量、及骨料含水率、骨料加水水流量的的檢測、監(jiān)視、PID調節(jié)和各種復雜調節(jié)，給料機閥門的開關，各種膠帶輸送機及破碎篩分設備的啟停等順序控制，各種設備運行狀態(tài)的監(jiān)視及聯(lián)鎖保護等?？梢詫崿F(xiàn)一鍵自動起機、停機。同時，控制站還可完成生產(chǎn)報表，生產(chǎn)曲線，設備檢修等自動生成報表，減少人員勞動強度，提供更為準確的維護數(shù)據(jù)。3、系統(tǒng)結構系統(tǒng)由中央控制室、現(xiàn)場PLC站、現(xiàn)場操作員控制站、過程控制網(wǎng)絡等組成。5、網(wǎng)絡結構系統(tǒng)采用兩層網(wǎng)絡結構:第一層網(wǎng)絡是過程控制網(wǎng)連接了系統(tǒng)的PLCX作站、中央控制室、辦公樓運行監(jiān)控、通信接口單元等，是傳送過程控制實時信息的通道。第二層網(wǎng)絡是控制站內部I/O控制總線，稱為SBUS控制站內部I/O控制總線。主控制卡、數(shù)據(jù)轉發(fā)卡、I/O卡件都是通過SBUS進行信息交換的。SBUS總線分為兩層：雙重化總線SBUS-S2和SBUS-S1網(wǎng)絡。主控制卡通過它們來管理分散于各個機籠內的I/O卡件。6、系統(tǒng)配置（1）PLC采用通用集團GE系統(tǒng)產(chǎn)品，該系統(tǒng)要求最低IO配置：數(shù)字信號輸入模塊（DI）32點，數(shù)字信號輸出模塊（DO）32點，模擬信號輸入模塊（AI）15路，模擬信號輸出模塊（A0）12路。并接入光纖以太網(wǎng)與中控計算機進行通訊。（2）電動線性球閥。管徑50mm，具有4~20mA輸入（閥門開度控制）和4?20mA輸出（閥門開度反饋）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，瞬時流量輸出轉化成電流信號通過標準RS232C或RS485C通訊接口，傳輸給后臺儀表與PLC進行通訊。（5）在線式含水率監(jiān)測儀應采用對皮帶機非接觸式在線連續(xù)測量，測量對象：成品砂，檢測儀不受空氣濕度影響，具備4?20mA輸出功能。（6）可編程終端（HMI）應選用國外名牌產(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備控制分現(xiàn)場閉環(huán)控制、中控室遠程監(jiān)控記錄、辦公樓web瀏覽等三部分。1）現(xiàn)場閉環(huán)控制現(xiàn)場閉環(huán)控制由位于2號配電室智能控制PLC柜實現(xiàn)，具有最高的控制優(yōu)先級。當現(xiàn)場含水率、破碎機運行等信號傳入智能控制PLC柜后，PLC將自動根據(jù)設定程序執(zhí)行開啟電磁閥，開（關）電動閥，含水率自動監(jiān)測遠傳等功能?，F(xiàn)場運行人員不需要對其進行操作，系統(tǒng)將自動運行以達到含水率的控制目標。2）中控室遠程監(jiān)控記錄中控室遠程監(jiān)控記錄在中控室內計算機上實現(xiàn)。中央控制室內計算機將自動監(jiān)視并記錄成品砂的含水率，并以曲線方式進行存儲，并可實現(xiàn)歷史查詢，曲線打印等功能。3）辦公樓web瀏覽用戶無需添加任何設備即可通過綜合辦公樓實現(xiàn)遠程IE瀏覽成品砂含水率控制設備運行畫面、含水率等信息。系統(tǒng)運行時，現(xiàn)場造作人員可通過智能控制PLC柜上的HMI對成品砂的含水率進行實時觀察。（2）細度模數(shù)智能化設備控制分現(xiàn)場閉環(huán)控制、中控室遠程監(jiān)控記錄、辦公樓web瀏覽等三部分。1）現(xiàn)場閉環(huán)控制現(xiàn)場閉環(huán)控制系統(tǒng)由位于2號控制室內的PLC柜和中央控制室共同實現(xiàn)，具有最高優(yōu)先控制。當皮帶秤數(shù)據(jù)、破碎機運行信號、變頻器運行數(shù)據(jù)等信號傳入智能控制PLC柜后，PLC將自動根據(jù)設定程序執(zhí)行調整變頻給料量，啟停設備提示、電子秤數(shù)據(jù)自動監(jiān)測遠傳等功能?，F(xiàn)場運行人員不需要對其進行操作，系統(tǒng)將自動運行以達到細度模數(shù)的控制目標。2）中控室遠程監(jiān)控記錄中控室遠程監(jiān)控記錄在中控室內計算機上實現(xiàn)。中央控制室內計算機將自動監(jiān)視并記錄成品砂的細度模數(shù)、成品砂產(chǎn)量，并以曲線方式進行存儲，并可實現(xiàn)歷史查詢，曲線打印等功能。辦公樓web瀏覽用戶無需添加任何設備即可通過綜合辦公樓實現(xiàn)遠程IE瀏覽成品砂細度模數(shù)控制設備運行畫面、石粉含量等信息。系統(tǒng)運行時，現(xiàn)場造作人員可通過智能控制PLC柜上的HMI對細度模數(shù)的含水率進行實時觀察，并可在經(jīng)授權的情況下對細度模數(shù)配比值進行輸入操作。8、小結通過觀音巖水電站砂石加工系統(tǒng)對半干式人工砂智能化控制系統(tǒng)的應用及工藝的改造，生產(chǎn)的人工砂的細度模數(shù)、石粉含量和含水率通過自動化控制達到砼用砂的最優(yōu)標準，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，生產(chǎn)出合格的人工砂，通過一年多的生產(chǎn)運行，成品砂的各項技術指標規(guī)滿足相關規(guī)范的要求，檢測合格率達到100%。沒有出現(xiàn)一次成品砂不合格清倉處理的事件發(fā)生。智能化制砂系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了人工制砂含水率、細度模式、含粉率均得到最佳控制，而且消除制砂過程中粉塵污染，節(jié)約用水等，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和環(huán)保雙豐收。參考文獻【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)設計.中國市政工程.2015-01-01【2】沈石水，陸宗磐,楊英武.馬山埠閘樞紐監(jiān)控