煤炭港口皮帶秤空載檢測的節能控制系統概述

王琦

摘 要 對于煤炭港口而言，堆場中的煤炭運輸依靠皮帶運煤系統在各個煤炭港口中被廣泛應用，為企業創造了極大的經濟效益。本次設計的皮帶秤空載檢測的節能控制系統是基于改善常規生產中出現的種種情況。秦港二公司作為運行30余年的煤炭運輸公司，受建港時技術水平的制約，生產作業線運行采用了半自動化半人工控制方式。雖然經過多次設備改造，但是對生產設備的控制，只能局限于生產單線，由人工參與狀態判斷和管理。隨著近年來港口經營趨向于精細化、流程化，對設備能源單耗要求的逐年嚴格，這種單向設備控制方式，已經不能滿足公司經營的要求。因此，在現有設備、通信手段的基礎上，提出了一種以電子皮帶秤為媒介、對現場物料輸送作業線進行自動控制的設備改造方案，即基于皮帶秤空載檢測的節能控制系統。

關鍵詞 皮帶秤;PLC;節能;過程

1建設原則

基于皮帶秤空載檢測的節能控制系統的主要目標是以電子皮帶秤為媒介，建設一套完整的現場物料輸送作業線運行狀態信息傳輸、分析、處理和反饋的自動化控制渠道，將設備瞬時運行情況實時傳輸，并做出及時自動調整，真正實現生產設備的全閉環控制。因此，相比原有的生產管理系統，該項目應該更穩定、更高效、更安全以及具有普遍的推廣意義[1]。

2控制原理

皮帶秤空載檢測的節能控制系統建設目的是為建立一個以電子皮帶秤為媒介、有效地對現場物料輸送作業線實現自動化閉環控制的管理模式。改造前運輸帶的運行狀態是經由煤炭管理系統向業務管理人員作數據顯示，工作人員按照操作規程自行或通知值班人員對設備進行啟停及其他控制。這種控制方式的最大缺陷在于設備管理很大程度上取決于工作人員的經驗、水平以及溝通，造成狀態誤判、時間延誤，為生產、設備帶來巨大隱患。基于皮帶秤空載檢測的節能控制系統在控制流程中增加了自動判斷功能，系統提取皮帶秤運行瞬時數據，由服務器根據判斷條件，自行判斷運輸帶運行狀態，并將該狀態反饋回皮帶秤控制PLC，以實現對運輸帶的最終控制。

3系統架構

3.1 系統體系結構

基于皮帶秤空載檢測的節能控制系統在原有皮帶秤管理系統的基礎上，增加了數據判斷功能及狀態反饋功能。在原有皮帶秤管理系統中，取裝線皮帶秤數據由現場總線進入工業以太網，通過交換機將數據傳輸進皮帶秤服務器，并入企業煤炭管理系統，形成運輸帶作業狀態生產信息。基于皮帶秤空載檢測的節能控制系統體系結構中新增電子皮帶秤數據判定轉發服務器。系統采集皮帶秤服務器中皮帶秤相關數據，傳輸至電子皮帶秤數據判定轉發服務器，該服務器對數據進行整理判斷，并將判定結果發送至皮帶秤控制PLC，對輸送帶進行控制[2]。

3.2 數據傳輸結構

（1）數據傳輸功能模塊。基于皮帶秤空載檢測的節能控制系統根據功能需要，劃分為三大功能模塊，分別為：電子皮帶秤數據采集轉發模塊、皮帶秤數據及空載處理模塊、皮帶秤狀態判定及與PLC通訊模塊。①電子皮帶秤數據采集轉發模塊部署于皮帶秤服務器，負責提取皮帶秤系統中皮帶的瞬時運行數據，并將該數據傳輸至電子皮帶秤數據判定轉發服務器。②皮帶秤數據及空載處理模塊位于電子皮帶秤數據判定轉發服務器，用于接受皮帶秤瞬時數據，并對這些數據進行整理分析，形成判定所需的有效信息，并將該信息傳遞至皮帶秤狀態判定及與PLC通訊模塊。③皮帶秤狀態判定及與PLC通訊模塊同樣位于電子皮帶秤數據判定轉發服務器，該模塊根據分析結果與配置文件進行比對，對皮帶秤狀態做出最終判定，并負責將結論傳遞給皮帶秤控制PLC，完成閉環控制流程。

（2）數據傳輸方式。在系統運行中，為了保證信息的時效性、準確性和安全性等，采取了基于winsock建構、UDP協議的多進程并行處理的數據傳輸方式。①多進程并發處理的系統架構。在皮帶秤服務器——電子皮帶秤數據采集轉發模塊通訊部分，本段通訊主要用于獲取皮帶秤服務器內關于現場皮帶秤瞬時運行相關記錄。系統提取數據包括各秤的皮帶秤號、累積量、瞬時量、皮帶秤運行速度、重置累積量等。每終端每頻率共采集五組數據。由于這些數據需要同步接收處理，因此系統必須進行多并發運行處理，將所有皮帶秤分為不同進程進行單獨處理，這樣的好處是不影響每一臺設備的狀態判定，同時對于程序來說，降低系統壓力與響應速度。②基于winsock建構。系統數據傳遞主要通過Winsock進行通訊。WinSock接口是網絡編程（通常是TCP/IP協議）的API。作為windows環境下網絡應用程序的編程接口標準，存在于通信區域中，主要用于將套接字通信進程的共有特性綜合在一起，負責控制數據的發送、設備運行參數的接受，是系統的核心技術。系統在皮帶秤服務器端采用Winsock控件技術建立與數據采集模塊的連接，利用Winsock控件在客戶端建立雙緩存區，把通過傳輸過來的現場數據及時傳輸給信息處理服務器，進行實時數據分析處理。利用WinSock通信，完全可以實現皮帶秤服務器與模塊的數據傳輸，易于操作和系統維護，能夠保障數據通信的可靠性和正確性。

4應用情況

基于皮帶秤空載檢測的節能控制系統使用管理涉及單位包括生產業務調度部門、電子皮帶秤維護管理部門、軟件系統管理維護部門等。基于皮帶秤空載檢測的節能控制系統調試完畢后，完全無須人工干預操作、管理。可以有效檢測、判斷運輸帶運行狀態，并做出及時反饋。使用效果良好，提高了取裝作業線運行的穩定性，有效地降低了取裝設備的空載率，設備用電單耗，公司設備自動化管理水平得到極大提升，同時為能源管理提供了新的管理思路。事實證明，該系統達到了設計構想，實現了運輸帶——皮帶秤——皮帶機控制PLC——運輸帶的閉環管理，減輕了調度控制的工作壓力，有效地降低了設備空載率和單耗。為公司現有設備全自動化升級提供了一種信息化的創新、有效的技術思路，并為今后其他設備的改造升級奠定了基礎，是公司利用設備信息化帶動控制自動化的一種全新的探索，是設備管理方式的一種創新，有效地推進了公司在管理觀念、管理手段等方面的水平提升。

參考文獻

[1] 姜來福.煤炭港口皮帶機料流追蹤系統設計[J].水運工程刊，2020（3）：121-128.

[2] 張良，唐蒙.基于配煤應用的電子皮帶秤可變調速系統[J].衡器，2018，47（2）：16-18.