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(xì)度模數(shù)、石粉含量、含水率進(jìn)行自動控制，實現(xiàn)PLC+上位計算機控制。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，篩分機，膠帶輸送機，給料器），智能化控制設(shè)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(dāng)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(jìn)行實時監(jiān)測，并將含水率實時送入PLC控制系統(tǒng)。細(xì)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(biāo)值，通過內(nèi)部PID快速運算得到輸出量，通過控制供水電動閥的開度調(diào)整給水水量，達(dá)到自動控制目的。電動閥的供水量應(yīng)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(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(xì)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(jìn)行比較計算，根據(jù)工藝要求PLC通過控制制砂車間進(jìn)料給料機電機轉(zhuǎn)速而控制進(jìn)料量的大小，這樣PLC根據(jù)級配比例通過變頻器調(diào)整制砂車間進(jìn)料給料機電機轉(zhuǎn)速按給定的比例進(jìn)行給料。如果所開破碎機的數(shù)量過多或過少從而導(dǎo)致細(xì)度模數(shù)過高或過低的時候?qū)⒃谥锌厥矣嬎銠C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(guān)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(xì)碎車間和23號皮帶的來料總量不應(yīng)超過42號皮帶機運輸能力。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(shè)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(nèi)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(shè)備、設(shè)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(shè)備運行時間、設(shè)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(diào)節(jié)和各種復(fù)雜調(diào)節(jié)，給料機閥門的開關(guān)，各種膠帶輸送機及破碎篩分設(shè)備的啟停等順序控制，各種設(shè)備運行狀態(tài)的監(jiān)視及聯(lián)鎖保護(hù)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(shè)備檢修等自動生成報表，減少人員勞動強度，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PLC站、現(xiàn)場操作員控制站、過程控制網(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(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)。主控制卡通過它們來管理分散于各個機籠內(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(jìn)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(zhuǎn)化成電流信號通過標(biāo)準(zhǔn)RS232C或RS485C通訊接口，傳輸給后臺儀表與PLC進(jìn)行通訊。（5）在線式含水率監(jiān)測儀應(yīng)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(yīng)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(shè)備控制分現(xiàn)場閉環(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(dāng)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(shè)定程序執(zhí)行開啟電磁閥，開（關(guān)）電動閥，含水率自動監(jiān)測遠(yuǎn)傳等功能?，F(xiàn)場運行人員不需要對其進(jìn)行操作，系統(tǒng)將自動運行以達(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)計算機上實現(xiàn)。中央控制室內(nèi)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(jìn)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(shè)備即可通過綜合辦公樓實現(xiàn)遠(yuǎn)程IE瀏覽成品砂含水率控制設(shè)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(jìn)行實時觀察。（2）細(xì)度模數(shù)智能化設(shè)備控制分現(xiàn)場閉環(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(nèi)的PLC柜和中央控制室共同實現(xiàn)，具有最高優(yōu)先控制。當(dāng)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(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)自動監(jiān)測遠(yuǎn)傳等功能?，F(xiàn)場運行人員不需要對其進(jìn)行操作，系統(tǒng)將自動運行以達(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)計算機上實現(xiàn)。中央控制室內(nèi)計算機將自動監(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，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(shè)備即可通過綜合辦公樓實現(xiàn)遠(yuǎn)程IE瀏覽成品砂細(xì)度模數(shù)控制設(shè)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(xì)度模數(shù)的含水率進(jìn)行實時觀察，并可在經(jīng)授權(quán)的情況下對細(xì)度模數(shù)配比值進(jìn)行輸入操作。8、小結(jié)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(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自動化控制達(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，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(shù)指標(biāo)規(guī)滿足相關(guān)規(guī)范的要求，檢測合格率達(dá)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(xì)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(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.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