砂石廠上料系統(tǒng)
更新時(shí)間：2020-12-18 16:46:45 字號：T|T
對傳統(tǒng)的礦山給料輸送作業(yè)進(jìn)行分析可知，其大都需要人工看守與輔助，不僅作業(yè)環(huán)境較為惡劣，而且具有較大的勞動(dòng)強(qiáng)度，一旦發(fā)生人為失誤和突發(fā)蓬礦時(shí)，難以及時(shí)中斷故障設(shè)備，從而增加安全隱患?？紤]到PLC，即可編程邏輯控制器具有兼容性好、成本低、******性強(qiáng)等特點(diǎn)，且具有較強(qiáng)的程序編寫與通信功能，因此，將其引入到礦山破碎給料輸送系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對給料系統(tǒng)的******控制，無疑對提高礦山作業(yè)的自動(dòng)化程度和安全性具有重要促進(jìn)作用。
1. 給料輸送系統(tǒng)構(gòu)成
礦山破碎給料輸送系統(tǒng)主要由半固定式破碎站、單斗挖掘機(jī)、自卸卡車、原礦倉、顎式破碎機(jī)、鏈板式給料機(jī)、中碎設(shè)備以及傳送帶、干選機(jī)、振動(dòng)篩、和篩分倉與細(xì)碎設(shè)備和緩沖倉等部分共同構(gòu)成。在露天坑中，采剝礦石由自卸卡車運(yùn)至破碎站，而后進(jìn)行給料輸送，原礦石經(jīng)裝載機(jī)添加至原礦倉后，給料電動(dòng)機(jī)便開始帶動(dòng)鏈板將與原礦石輸送至顎式破碎機(jī)中進(jìn)行一級破碎。由于一級破碎后得到的礦石，粒度大小并不均勻，因此，利用傳送帶將其輸送至中碎設(shè)備，進(jìn)行二級破碎。而后，中碎后的礦石經(jīng)與中碎設(shè)備相連的傳送帶被送至篩選機(jī)中進(jìn)行篩分，從而得到當(dāng)前礦內(nèi)屬性礦石，未達(dá)標(biāo)的礦石則被直接傳入篩分倉，經(jīng)振動(dòng)篩進(jìn)行篩揀，進(jìn)一步獲得粒度大小達(dá)標(biāo)的礦石并儲存，而粒度較大的礦石則經(jīng)由緩沖倉傳至細(xì)碎設(shè)備中進(jìn)行三級破碎，進(jìn)而使其粒度均達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
2. PLC控制系統(tǒng)的硬件配置
基于PLC的礦山破碎給料輸送控制系統(tǒng)硬件的核心部分主要包括PLC控制器、A/D轉(zhuǎn)換器以及D/A轉(zhuǎn)換器和料位傳感器。
2.1 PLC控制器
選取西門子S7-200型號的PLC作為控制系統(tǒng)的PLC控制器，以礦山破碎作業(yè)的現(xiàn)場的實(shí)際情況為依據(jù)，選擇輸入/輸出點(diǎn)數(shù)并加以分配。通常，礦山破碎給料輸送系統(tǒng)所需的實(shí)際輸入與輸入點(diǎn)數(shù)分別為19點(diǎn)和15點(diǎn)，而對S7-200PLC進(jìn)行分析可知，其輸入和輸入點(diǎn)數(shù)分別為24和16點(diǎn)，滿足控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)需求。此外，對S7-200PLC進(jìn)行分析可知，其還具有2個(gè)RS485通信接口以及7個(gè)功能擴(kuò)展模塊，因此，其在具有良好通信功能的同時(shí)，能夠較好地實(shí)現(xiàn)對數(shù)字量與模擬量的控制[2]。
2.2 A/D與D/A轉(zhuǎn)換器
在檢測篩分倉料位過程中，大都以料位傳感器的輸出對礦料高低的模擬量信號予以反映，因此，有必要也必須在PLC控制器與料位傳感器間設(shè)置模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換裝置——A/D轉(zhuǎn)換器，從而使PLC實(shí)現(xiàn)對篩分倉料位的數(shù)字處理。可選取型號為EM231-4的A/D轉(zhuǎn)換器，其外接輸入電壓和電流分別為5V和20mA，且具有4個(gè)可進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換的輸入通道，能夠較好地實(shí)現(xiàn)礦料高低位置模擬量信號的數(shù)字轉(zhuǎn)換。此外，對變頻電動(dòng)機(jī)進(jìn)行分析可知，其在PLC的作用下，將數(shù)字信號經(jīng)由D/A模塊又轉(zhuǎn)變?yōu)橐噪妷簽橹鞯哪M量信號，并傳至變頻器當(dāng)中，當(dāng)變頻器接收信號后，便會(huì)根據(jù)相關(guān)信號對給料電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速進(jìn)行控制，從而對給料的速度予 以調(diào)節(jié)?？蛇x取型號為EM232-2的D/A轉(zhuǎn)換器，更氣外接輸 出電壓與電流分別為 5V 和 20mA，且具有 2 個(gè)能夠進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換的輸出通道，能夠?qū)o料電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速控制予以良好支持。
2.3 料位傳感器
對礦山破碎給料輸送控制系統(tǒng)進(jìn)行分析可知，其篩分倉 料位的******控制不僅需要避免篩分倉在欠載狀態(tài)下工作，又 需要避免礦料發(fā)生冒頂，因此，需引入料位傳感器實(shí)現(xiàn)對篩分倉料位的自動(dòng)檢測，并將作業(yè)過程中的料位情況及時(shí)傳至 PLC 可編程控制器，以使工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，防患于未然。通常，實(shí)際礦山破碎作業(yè)給料輸送控制系統(tǒng)中算用的傳感器大都分為垂錘式料位傳感器、超聲波料位傳感器以及核輻射和電容式料位傳感器，在實(shí)際作業(yè)過程中，需要以篩分倉的實(shí)際情況確定出***終的料位傳感器類型，實(shí)現(xiàn)對篩分倉料位的實(shí)時(shí)監(jiān)測。
3 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
基于PLC的礦山破碎給料輸送控制系統(tǒng)的軟件部分主要 以篩分倉料位檢測子程序以及蓬礦報(bào)警子程序?yàn)橹?。在料?檢測時(shí)，PLC 先將料傳感器的信號進(jìn)行邏輯運(yùn)算并向鏈板式 給料機(jī)輸出，從而控制其發(fā)出相關(guān)動(dòng)作。當(dāng)所檢測到的料位 處于高、低位之間時(shí)，給料輸送系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)則維持所設(shè)定 的速度進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。而當(dāng)檢測到的料位高于設(shè)定上限時(shí)，則PLC便降低變頻器頻率以達(dá)到降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度的目的，從而 放慢給料速度，降低料位。當(dāng)所檢測的料位低于設(shè)定料位的下限時(shí)，PLC 則提高變頻器頻率，進(jìn)而提升給料電動(dòng)機(jī)的速 度，加速給料，提高料位。在發(fā)生蓬礦現(xiàn)象時(shí)，對顎式破碎 機(jī)進(jìn)行分析可知，其電流會(huì)迅速上升，并達(dá)到極限值，此極限值即蓬礦報(bào)警的臨界條件。借助電流傳感器對電流高、低位予以設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)對顎式破碎機(jī)的實(shí)時(shí)控制。當(dāng)所檢測的電流值超出設(shè)定上限或低于設(shè)定下限時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警，PLC實(shí)現(xiàn)對顎式破碎機(jī)的急?？刂啤?/span>
硬件設(shè)計(jì)，系統(tǒng)編程的總體框架，并且通過 WINCC在上位機(jī)和下位機(jī)在電腦屏幕上組態(tài)畫面，把生產(chǎn)過程和操作員的視覺習(xí) 慣相結(jié)合，從而優(yōu)化方案，更加符合大多數(shù)操作員的習(xí)慣。
在破碎機(jī) PLC 控制系統(tǒng)研制方面，下位機(jī)程序分別講述了 STEP 開發(fā)，破碎機(jī)的程序設(shè)計(jì)，液壓泵的程序設(shè)計(jì)，油加熱器的程序設(shè)計(jì)，模擬量標(biāo)定的程序設(shè)計(jì)。上位機(jī)畫面開發(fā)分別講述了開發(fā)環(huán)境，變量管理，圖形編輯，全局腳本，報(bào)警記錄等，進(jìn)而開發(fā)系統(tǒng)縱覽界面如破碎機(jī)控制界面設(shè)計(jì)、歷史趨勢、 報(bào)警畫面組態(tài)設(shè)計(jì)等。破碎機(jī)的PLC可編程的軟件系統(tǒng)是由上位機(jī)組態(tài)畫面和下位機(jī)西門子程序構(gòu)成的。
3.1冗余系統(tǒng)及PLC介紹
在工程事例中應(yīng)用合理的冗余設(shè)計(jì)將很大程度上優(yōu)化和提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性 和******性，能避免人員傷亡或生產(chǎn)損失，那些因PLC系統(tǒng)出現(xiàn)軟硬件損壞而引起的減產(chǎn)、停機(jī)或設(shè)備報(bào)廢等造成的經(jīng)濟(jì)損失。所以研究冗余技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義是旨 在工程技術(shù)上的應(yīng)用。
3.1.1 冗余系統(tǒng)
應(yīng)用冗余技術(shù)，不但可以在線維護(hù)，修復(fù)有故障部件及時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行正常， 不受某個(gè)故障的影響，而且在維護(hù)維修故障部件時(shí)不影響整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。 所以常常在PLC系統(tǒng)的軟硬件應(yīng)用及設(shè)計(jì)中采用冗余技術(shù)，以達(dá)到******性高、低 故障率相統(tǒng)一的目的。
自上世紀(jì)后頁，生產(chǎn)線的自動(dòng)化，智能安裝對自控設(shè)備的要求越來越高。貴 金屬生產(chǎn)等一些高要求的企業(yè)則無法采用一般的工控技術(shù)，高******性高穩(wěn)定性， 是未來發(fā)展的一個(gè)趨勢。故冗余技術(shù)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，解決工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際問題。
3.1.2冗余技術(shù)的發(fā)展
冗余技術(shù)在應(yīng)用早期主要應(yīng)用在微機(jī)上，比如：為實(shí)現(xiàn)和******數(shù)據(jù)安全，通 過數(shù)據(jù)備份，用工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)并聯(lián)系統(tǒng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)以微機(jī) 為基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。冗余技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用也是適應(yīng)時(shí)代要求，已廣泛應(yīng) 用到生產(chǎn)各領(lǐng)域
3.1.3冗余系統(tǒng)的分類及優(yōu)缺點(diǎn)
西門子自控系統(tǒng)的硬件冗余，其中央處理器自帶冗余，由CPU硬件進(jìn)行冗余，監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行及故障，主從CPU的運(yùn)行和系統(tǒng)掃描同步，這種冗余成本相對較高，但適應(yīng)對時(shí)間有嚴(yán)格要求的生產(chǎn)場合。西門子自控系統(tǒng)的軟件冗余，是指通過工 業(yè)以太網(wǎng)、多點(diǎn)接口等冗余，必須要軟件包的支持，是實(shí)現(xiàn)冗余功能的一種低成 本的措施，報(bào)警事件有可能在主從切換過程中丟失，所以軟件冗余切換在時(shí)間要 求不是很高的自控系統(tǒng)中運(yùn)用的多。時(shí)間的差異主要受中央處理器型號和同步數(shù) 據(jù)量影響較大。
Siemens系統(tǒng)的平均無故障時(shí)間，CPU 十五年，I/O五十年，修復(fù)時(shí)間約為平均4h。除了現(xiàn)場環(huán)境特別惡劣的企業(yè)，一般更換系統(tǒng)硬件的時(shí)間為10年。要增加穩(wěn)定性，也可從下面的各個(gè)主體層面考慮：1、設(shè)備生產(chǎn)商使用高質(zhì)量更高標(biāo)準(zhǔn)的 部件，經(jīng)過抗過載保護(hù)等生產(chǎn)質(zhì)量控制；2、工廠設(shè)計(jì)人員優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，細(xì)化冗 余安裝，并符合安裝條件需要，在合適的環(huán)境條件下使用；3、快速故障診斷及快 速修復(fù)，訓(xùn)練熟練的專業(yè)技術(shù)人員。
3.2 破碎機(jī)控制系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝與控制功能
圓錐破碎機(jī)控制： 在圓錐破碎機(jī)的日常工作過程中，動(dòng)錐、靜錐的多次擠壓 及撞擊物料，***后破碎。偏心套在電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)裝置帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，在動(dòng)錐偏心軸套的迫動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)。動(dòng)錐離開這個(gè)區(qū)段時(shí)，在自身重力作用下，在錐底排 出該處已破碎至要求粒度的物料。等待破碎的大料從進(jìn)料口處裝入。圓錐破碎機(jī)的控制主要是控制主電機(jī)?，F(xiàn)場圓錐破碎機(jī)有4臺，3臺同時(shí)運(yùn)行，1臺待機(jī)以備用。對于破碎機(jī)，破碎機(jī)有設(shè)備操作箱，值班人員對設(shè)備的操作有***地及遠(yuǎn)程，現(xiàn)場控制柜的轉(zhuǎn)換按鈕轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)程，設(shè)備控制為遠(yuǎn)程控制，現(xiàn)場啟停等開關(guān)量信號傳輸?shù)阶詣?dòng)控制系統(tǒng)。
液壓泵的控制：液壓泵是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，是液壓系統(tǒng)的核心，推動(dòng)執(zhí)行元件 對外做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，給液壓系統(tǒng)輸送壓力油。對于液壓泵有設(shè)備 操作箱，值班人員對設(shè)備的操作有***地及遠(yuǎn)程，現(xiàn)場控制柜的轉(zhuǎn)換按鈕轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)程，設(shè)備控制為遠(yuǎn)程控制，現(xiàn)場啟停等開關(guān)量信號傳輸?shù)阶詣?dòng)控制系統(tǒng)。
油加熱器的控制：油加熱器是熱油溫控設(shè)備，加熱功率高。此破碎廠油加熱 器電加熱，利用循環(huán)油泵強(qiáng)制循環(huán)的溫度控制設(shè)備。電機(jī)啟動(dòng)前或嚴(yán)寒季節(jié)，一 般油箱溫度較低，將油加熱到規(guī)定溫度后才能對機(jī)械設(shè)備進(jìn)行潤滑作用。對于油加熱器有設(shè)備操作箱，值班人員對設(shè)備的操作有***地及遠(yuǎn)程，現(xiàn)場控制柜的轉(zhuǎn)換 按鈕轉(zhuǎn)向遠(yuǎn)程，設(shè)備控制為遠(yuǎn)程控制，現(xiàn)場啟停等開關(guān)量信號傳輸?shù)阶詣?dòng)控制系統(tǒng)。
