智能控制系统在砂石骨料行业中的应用分析

刘占波，刘建强

（河北钢铁集团矿业有限公司矿山新事业分公司，河北 唐山 063000）

在我国城市化建设进程不断加快的背景下，城市建筑工程施工、基础设施建设等多个方面对于砂石骨料的需求量不断提高，砂石骨料行业发展正处于关键转型阶段。砂石骨料需求量的提高推动了该行业生产模式的转型，因为传统的砂石骨料生产模式难以满足基本需求，需要通过结合现代信息技术、智能化技术、自动化技术等对生产模式进行改造升级，使砂石骨料生产效率能够得到提高，从而满足社会建设对砂石骨料的需求。为此，需要加强智能控制系统的应用研究，解决当前砂石骨料自动化生产系统中存在的问题，全面提高智能化控制系统的应用效率。

1 传统砂石骨料行业生产基本情况

砂石骨料作为建筑工程、基础设施建设工程中的重要材料，是建筑工程等能够施工建设的基础。我国砂石骨料行业发展已有多年的历史，且近些年来砂石骨料行业生产水平得到了很大的提高。传统的砂石骨料生产线难以实现全自动化生产模式，砂石骨料生产系统集成化、智能化、自动化、环保化控制要求较为简单，一般都是通过生产设备周围的现场控制箱完成自动化控制，但是该模式容易导致砂石骨料生产现场线路错综复杂，增加了意外事故和安全隐患。除此之外，传统的砂石骨料生产线中没有监控控制系统，从而导致砂石骨料在生产过程中容易出现跑偏、打滑、撕裂等问题；在没有监控控制系统的情况下，喂料机口较为容易出现喂料不均匀的问题，从而导致成品率较低。传统的砂石骨料生产方式基本以人力为主，需要借助人工生产技术和经验对砂石骨料进行管理，而人力管理模式存在着诸多不稳定的因素，容易导致生产过程出现意外事故，在很大程度上制约了砂石骨料生产效率的提高。传统的砂石骨料生产模式总体机械化水平不高、自动化水平较低，且智能化控制技术应用不足，需要加强现代信息技术的应用，设计全新的智能化控制系统。

2 砂石骨料行业智能化控制系统设计分析

为了进一步提高砂石骨料行业的生产效率，提高砂石骨料行业的机械化、自动化、智能化水平，需要对智能化控制系统进行全面。科学的设计。根据对我国当前砂石骨料行业生产线存在的主要问题分析，经过大量的研究和实践后设计了相应的智能化控制系统。本次砂石骨料生产智能化控制系统实现了生产线中各个环节的高效连接，采用集成化的控制方式，能够基本实现无人化自动控制。下图为本次砂石骨料生产智能化控制系统的基本架构。在该架构中，采用了两台工业级计算机，二者之间互为冗余系统，供电方式为UPS 不简单供电，该模式的好处是即使厂区发生了停电、断电，中控室计算机也不会受到影响，工业级计算机能够正常运行，从而能够避免出现数据丢失等意外生产事故。

图1 砂石骨料生产智能化控制系统基本架构

3 砂石骨料行业智能化控制系统具体功能分析

3.1 设备及流程生产过程监控

在DCS 系统设置的中控室内，通过计算机屏幕可以观看到组态操作画面，可以根据画面对整个生产线设备进行启停及添加物料、运送成品料等操作，中控室成为整个运转系统监控设备及操控设备、管理生产调度、接受和发布生产信息的。在主操作界面显示设备的运转状态以及各种数据的监视，提供设备运转时对设备的监视以及控制，能及时响应设备运转状态发生变化，以便操作员及时进行运转干涉以及故障分析。

3.2 设备故障自动警报功能

在新型智能化生产线上，几乎所有的设备上都添加了自动警报模块，针对设备上出现问题的情况，可以及时发出故障警报，并关停对应的设备和生产流程。对于大型机械设备的轴承、电机等对温度保护要求比较高的零部件，将监测点引入到中控，加入到逻辑连锁调停的程序中，当温度超过报警值时，通过自动化控制系统自动调停主电机及关联设备，避免设备故障及造成安全事故。

图2 操作界面

3.3 设备故障自动检测功能

在生产线生产的各个设备上添加了故障警报模块，针对生产中设备出现故障的情况，设备会自动发出警报并关停对应的设备。

3.4 设备自动维护警报功能

针对生产线设备的日常维护工作，在设备上添加各种类型的维护模块，例如轴承温度自动检测模块、振动检测模块、磨损检测模块等等，针对需要养护的设备，会发出相应的提醒。

3.5 轴承润滑油自动加注功能

传统润滑油加注方式落后，需要人工加入润滑油，智能化砂石骨料生产线设备采用内部稀油润滑系统，针对轴承的运行情况，及时自动加注润滑油。

3.6 AI/AO 量程设定

此页面用于电气维修维护人员使用，在设定页面中主要显示PLC 柜内模拟量数据，对模拟量数据进行量程修改、量程设定、偏移修正、报警设定等功能。

3.7 历史数据

历史趋势页面用于对现场设备数据的存储以及曲线显示，通过右侧趋势选择可查看不同的趋势曲线。

图3 趋势曲线

曲线上方提供了丰富的功能按钮，用于对趋势的历史查看，具体使用方法可点击趋势左上角的按钮查看具体使用方法。

3.8 累计数据、时间记录、变频软起

累计数据提供各种料品使用及生产总量的累计处理，分为三组独立显示，可分组单独清零。

时间记录为现场大型设备的开机计时，用于设备的定期维护使用。

变频软起页面显示低压驱动设备的当前状态。

3.9 开关量数据

开关量数据页面显示PLC 柜开关量模块的输入输出状态，用于电气维修使用。

3.10 其他页面

控制系统右下方提供了报警记录查询、用户登录、帮助以及退出系统功能，退出系统功能在本项目中已被禁用。

在帮助页面中详细的描述了此项目的连锁关系。

在帮助页面所画箭头，起始端为连锁信号，箭头端为连锁设备，可以理解为起始端的状态限制箭头端设备运转，当多个设备限制同一设备时，需要所有起始端设备全部运行才能满足箭头端设备连锁条件。

4 砂石骨料行业智能化控制系统关键技术及创新点

4.1 一键启停

图4 帮助页面

一键启停页面用于在生产和停产时的设备顺序控制，点击时间设定按钮可对启停间隔进行调整，单位为MS（毫秒，1s=1000MS）。启动时需要总备妥以及无总故障信号，按住一键开机3s 后进行自动开机，停机时按住一键停机按钮3s后进行自动停机，其他功能按钮可按字面意思理解。

4.2 料流调整

此功能用于通过1#皮带计量秤反馈数值与期望流量值对比，通过PID 功能进行棒条给料机频率干涉实现稳定流量给定功能，需要使用时可点击自动调整按钮，输入合适的期望流量值。自动调整幅度可以在AO 量程设定页面进行修改。

4.3 细碎电机电流差值预警

此功能通过对比两台细碎高压电机电流差值，与设定的差值报警设定对比，大于设定值后进行报警，通知操作人员查看现场设备的具体问题。

4.4 4#皮带电流连锁停机3#皮带

此功能用于防止4#皮带压料压停预警保护功能，报警停机值可在AI 量程设备页面4#皮带电流处进行设定，高1 设定为报警值，不连锁停机，高2 设定为连锁停机3#皮带，如果不使用此功能可将高2 设定为不可能达到数值。

4.5 中碎主轴调整

点击中碎机数据页面，可以看到此功能。功能详细介绍可以查看帮助页面。

4.6 视频切换

可通过点击主画面右下侧按钮选择投入和解除，投入使用时点击电机控制圈时自动切换大屏幕设备摄像头。

4.7 安全保障

控制系统在电脑重启后自动进入，需要进行操作时请登录操作员账户，否则不予操作权限。生产4 个班组共设6 组登录账号，供4 班及维护人员使用。设置全部设备急停系统，用于事故紧急停机。用于因外部事故、人员事故等紧急停机处理，同时也可用于停产状态下防止设备误启动。

5 结语

综上所述，本文详细阐述了砂石骨料行业生产模式现状，结合砂石骨料行业基本情况和现有技术水平，设计了相应的智能化砂石骨料生产控制系统，希望可以对我国砂石骨料行业的发展起到一定的借鉴作用，提高砂石骨料行业综合生产效率，为我国建筑工程行业以及城市化建设提供更多的助力。