智能控制系統在砂石骨料行業中的應用分析

劉占波，劉建強

（河北鋼鐵集團礦業有限公司礦山新事業分公司，河北 唐山 063000）

在我國城市化建設進程不斷加快的背景下，城市建筑工程施工、基礎設施建設等多個方面對于砂石骨料的需求量不斷提高，砂石骨料行業發展正處于關鍵轉型階段。砂石骨料需求量的提高推動了該行業生產模式的轉型，因為傳統的砂石骨料生產模式難以滿足基本需求，需要通過結合現代信息技術、智能化技術、自動化技術等對生產模式進行改造升級，使砂石骨料生產效率能夠得到提高，從而滿足社會建設對砂石骨料的需求。為此，需要加強智能控制系統的應用研究，解決當前砂石骨料自動化生產系統中存在的問題，全面提高智能化控制系統的應用效率。

1 傳統砂石骨料行業生產基本情況

砂石骨料作為建筑工程、基礎設施建設工程中的重要材料，是建筑工程等能夠施工建設的基礎。我國砂石骨料行業發展已有多年的歷史，且近些年來砂石骨料行業生產水平得到了很大的提高。傳統的砂石骨料生產線難以實現全自動化生產模式，砂石骨料生產系統集成化、智能化、自動化、環保化控制要求較為簡單，一般都是通過生產設備周圍的現場控制箱完成自動化控制，但是該模式容易導致砂石骨料生產現場線路錯綜復雜，增加了意外事故和安全隱患。除此之外，傳統的砂石骨料生產線中沒有監控控制系統，從而導致砂石骨料在生產過程中容易出現跑偏、打滑、撕裂等問題；在沒有監控控制系統的情況下，喂料機口較為容易出現喂料不均勻的問題，從而導致成品率較低。傳統的砂石骨料生產方式基本以人力為主，需要借助人工生產技術和經驗對砂石骨料進行管理，而人力管理模式存在著諸多不穩定的因素，容易導致生產過程出現意外事故，在很大程度上制約了砂石骨料生產效率的提高。傳統的砂石骨料生產模式總體機械化水平不高、自動化水平較低，且智能化控制技術應用不足，需要加強現代信息技術的應用，設計全新的智能化控制系統。

2 砂石骨料行業智能化控制系統設計分析

為了進一步提高砂石骨料行業的生產效率，提高砂石骨料行業的機械化、自動化、智能化水平，需要對智能化控制系統進行全面。科學的設計。根據對我國當前砂石骨料行業生產線存在的主要問題分析，經過大量的研究和實踐后設計了相應的智能化控制系統。本次砂石骨料生產智能化控制系統實現了生產線中各個環節的高效連接，采用集成化的控制方式，能夠基本實現無人化自動控制。下圖為本次砂石骨料生產智能化控制系統的基本架構。在該架構中，采用了兩臺工業級計算機，二者之間互為冗余系統，供電方式為UPS 不簡單供電，該模式的好處是即使廠區發生了停電、斷電，中控室計算機也不會受到影響，工業級計算機能夠正常運行，從而能夠避免出現數據丟失等意外生產事故。

圖1 砂石骨料生產智能化控制系統基本架構

3 砂石骨料行業智能化控制系統具體功能分析

3.1 設備及流程生產過程監控

在DCS 系統設置的中控室內，通過計算機屏幕可以觀看到組態操作畫面，可以根據畫面對整個生產線設備進行啟停及添加物料、運送成品料等操作，中控室成為整個運轉系統監控設備及操控設備、管理生產調度、接受和發布生產信息的。在主操作界面顯示設備的運轉狀態以及各種數據的監視，提供設備運轉時對設備的監視以及控制，能及時響應設備運轉狀態發生變化，以便操作員及時進行運轉干涉以及故障分析。

3.2 設備故障自動警報功能

在新型智能化生產線上，幾乎所有的設備上都添加了自動警報模塊，針對設備上出現問題的情況，可以及時發出故障警報，并關停對應的設備和生產流程。對于大型機械設備的軸承、電機等對溫度保護要求比較高的零部件，將監測點引入到中控，加入到邏輯連鎖調停的程序中，當溫度超過報警值時，通過自動化控制系統自動調停主電機及關聯設備，避免設備故障及造成安全事故。

圖2 操作界面

3.3 設備故障自動檢測功能

在生產線生產的各個設備上添加了故障警報模塊，針對生產中設備出現故障的情況，設備會自動發出警報并關停對應的設備。

3.4 設備自動維護警報功能

針對生產線設備的日常維護工作，在設備上添加各種類型的維護模塊，例如軸承溫度自動檢測模塊、振動檢測模塊、磨損檢測模塊等等，針對需要養護的設備，會發出相應的提醒。

3.5 軸承潤滑油自動加注功能

傳統潤滑油加注方式落后，需要人工加入潤滑油，智能化砂石骨料生產線設備采用內部稀油潤滑系統，針對軸承的運行情況，及時自動加注潤滑油。

3.6 AI/AO 量程設定

此頁面用于電氣維修維護人員使用，在設定頁面中主要顯示PLC 柜內模擬量數據，對模擬量數據進行量程修改、量程設定、偏移修正、報警設定等功能。

3.7 歷史數據

歷史趨勢頁面用于對現場設備數據的存儲以及曲線顯示，通過右側趨勢選擇可查看不同的趨勢曲線。

圖3 趨勢曲線

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

3.8 累計數據、時間記錄、變頻軟起

累計數據提供各種料品使用及生產總量的累計處理，分為三組獨立顯示，可分組單獨清零。

時間記錄為現場大型設備的開機計時，用于設備的定期維護使用。

變頻軟起頁面顯示低壓驅動設備的當前狀態。

3.9 開關量數據

開關量數據頁面顯示PLC 柜開關量模塊的輸入輸出狀態，用于電氣維修使用。

3.10 其他頁面

控制系統右下方提供了報警記錄查詢、用戶登錄、幫助以及退出系統功能，退出系統功能在本項目中已被禁用。

在幫助頁面中詳細的描述了此項目的連鎖關系。

在幫助頁面所畫箭頭，起始端為連鎖信號，箭頭端為連鎖設備，可以理解為起始端的狀態限制箭頭端設備運轉，當多個設備限制同一設備時，需要所有起始端設備全部運行才能滿足箭頭端設備連鎖條件。

4 砂石骨料行業智能化控制系統關鍵技術及創新點

4.1 一鍵啟停

圖4 幫助頁面

一鍵啟停頁面用于在生產和停產時的設備順序控制，點擊時間設定按鈕可對啟停間隔進行調整，單位為MS（毫秒，1s=1000MS）。啟動時需要總備妥以及無總故障信號，按住一鍵開機3s 后進行自動開機，停機時按住一鍵停機按鈕3s后進行自動停機，其他功能按鈕可按字面意思理解。

4.2 料流調整

此功能用于通過1#皮帶計量秤反饋數值與期望流量值對比，通過PID 功能進行棒條給料機頻率干涉實現穩定流量給定功能，需要使用時可點擊自動調整按鈕，輸入合適的期望流量值。自動調整幅度可以在AO 量程設定頁面進行修改。

4.3 細碎電機電流差值預警

此功能通過對比兩臺細碎高壓電機電流差值，與設定的差值報警設定對比，大于設定值后進行報警，通知操作人員查看現場設備的具體問題。

4.4 4#皮帶電流連鎖停機3#皮帶

此功能用于防止4#皮帶壓料壓停預警保護功能，報警停機值可在AI 量程設備頁面4#皮帶電流處進行設定，高1 設定為報警值，不連鎖停機，高2 設定為連鎖停機3#皮帶，如果不使用此功能可將高2 設定為不可能達到數值。

4.5 中碎主軸調整

點擊中碎機數據頁面，可以看到此功能。功能詳細介紹可以查看幫助頁面。

4.6 視頻切換

可通過點擊主畫面右下側按鈕選擇投入和解除，投入使用時點擊電機控制圈時自動切換大屏幕設備攝像頭。

4.7 安全保障

控制系統在電腦重啟后自動進入，需要進行操作時請登錄操作員賬戶，否則不予操作權限。生產4 個班組共設6 組登錄賬號，供4 班及維護人員使用。設置全部設備急停系統，用于事故緊急停機。用于因外部事故、人員事故等緊急停機處理，同時也可用于停產狀態下防止設備誤啟動。

5 結語

綜上所述，本文詳細闡述了砂石骨料行業生產模式現狀，結合砂石骨料行業基本情況和現有技術水平，設計了相應的智能化砂石骨料生產控制系統，希望可以對我國砂石骨料行業的發展起到一定的借鑒作用，提高砂石骨料行業綜合生產效率，為我國建筑工程行業以及城市化建設提供更多的助力。