基于大型礦山倉儲管理的自動化控制系統設計及應用

韓 勇

（河北鋼鐵集團礦業有限公司機電檢修分公司，河北 唐山 063000）

為了提高礦產物流的效率，各種新型技術被運用在礦山物流的各個環節當中。信息化的發展大致為自上而下想現場層擴展滲透。而自動化則是自下而上，從底層局部自動化想車間乃至整個礦產企業經營決策的自動化方向發展。使得自動化倉庫常成為信息化與自動化的交匯點和信息集成環節[1]。礦山倉儲管理實現自動化是網絡與硬件設備的集成，同時也是信息與應用的集成，最終實現礦山倉儲管理的功能集成。本文對礦山倉儲管理自動化進行分析，加強對倉儲管理自動化控制的穩定性，可以很好的降低人力資源成本。

1 倉儲管理運行現狀

礦體在碎礦車間進行破碎處理后，經皮帶傳送至礦倉內，由布料小車和振動篩對各個礦倉的布料和卸料進行自動控制，再進入球磨車間。生產中發現，礦倉料位信息對于布料小車自動控制至關重要。小車要根據料位信息，對料位不足的礦倉進行布料，料滿后停止，繼續對其他礦倉加料。礦倉下方用于卸料的振動篩也需要根據料位情況，來確定哪些開啟，哪些關閉。如果料位不準，則很難對布料小車和振動篩進行自動控制。

由于現場工況惡劣，操作不當，維護不便，運行設備易損等一系列因素，目前無法穩定的通過料位計來反映實際料位，布料小車以及振動篩也無法連續進行自動運行。因此現場需要安排大量人力看守設備，如果料位計出現問題，則需手動操縱布料小車和振動篩，以滿足生產的連續性。大大提高了人力成本，降低了自動化水平，同時現場高粉塵環境對工人的健康也會產生不利影響。

綜合上述分析，大型礦山倉儲管理自動化水平高，但是自動化穩定性和連續性差，因此需要人員長期駐守設備旁，以免因為自動化設備故障導致的停產狀況發生。而倉儲管理環節自動化穩定性及連續性差的關鍵在于料位監測環節，因此若要改善這一點，則必須從礦產料位監測這一環節入手。

2 倉儲管理監測現狀及不同料位計的對比分析

2.1 研山倉儲材料監測方法

礦產當前料位監測采用雷達料位計，其原理如下

雷達料位計的發射裝置發出高頻脈沖電磁波，電磁波遇到物體表面反射，產生回波，回波回傳至料位器傳感器，傳感器接收到信號后，由其內部的處理器對此信號進行計算處理，得出當前料位位置。如圖1所示，礦倉滿位距離物料表面的距離D與脈沖的時間行程T之間的關系為：D=C×T/2，其中C代表光速。由于空罐的高度E已知，則料位L為：L=E-D=E-C×T/2。

通過在控制系統中輸入料位計距離礦倉底部的高度E，滿倉高度F以及其他相關參數，系統將自動對料位計發出及返回的信號進行處理，轉換為4mA～20mA的電信號輸出。信號傳遞到控制室，由計算機統一處理，自動控制布料小車及振動篩工作。

圖1 雷達料位計原理

2.2 不同倉儲位置優缺點對比

雖然市場上料位計種類眾多，方法不一，但是礦山倉儲位置，筒倉高，粉塵多，擾動強，維護不便，顧此處只討論適合高粉塵環境下的非接觸式倉儲位計。

（1）雷達料位計。研山礦產倉儲管理目前即采用雷達料位計監測礦倉內料位，其優缺點如下。優點：①非接觸式測量，部件不易損壞。②可以適應高溫、高壓、蒸汽及粉塵等惡劣的生產環境。③精度高，壽命長，可靠性好。缺點：①雷達料位計需安裝在礦倉頂部，出現故障維修不便。②礦山倉儲儲物一般為固態，導致料位計需要根據固體物堆角的角度安裝，安裝不便，并且每個礦倉堆角不盡相同，安裝時無法統一，導致實際測量料位并不準確。③料位計距離進料口過近或罐內有其他結構時，會產生虛假反射，影響實際測量。

圖2 雷達料位計安裝示意圖

（2）稱重式料位計。稱重料位計同樣可以用于高粉塵的料位監測，分為稱重式和貼附式兩種，其優缺點對如下。優點：①對罐體內部結構無要求。②不受筒倉高度限制。③監測料位的同時可以測量質量/體積。④貼附式安裝更換簡便缺點：①對罐體支撐有要求，需要有明確的主受力支撐結構。②只能根據重量推算物料面，真實物料面狀況無法得知。

（3）γ射線料位計。γ射線料位計，是利用物料對γ射線的阻擋作用進行物位測量的儀表。優點：①不受被測物體形態影響，被測物質既可以為粉末或顆粒固體，也可以為液體。②對溫度、壓力、粉塵、粘度、腐蝕的適應性在所有料位計中最高。缺點：①存在安全隱患，放射源污染環境。②放射源衰減使料位控制不可靠。③受筒倉高度影響大。

3 倉儲管理自動控制優化方案

3.1 設計思路

綜合以上分析，結合實際情況，礦山倉儲管理自動控制優化設計的思路應為：沿用當前自動化控制方式，加裝雙重料位計監測設計，將現場駐守人員撤銷，改為中控室統一控制，維修人員定期巡檢的模式。

3.2 方案簡介

通過對不同料位計優勢和不足的分析發現，采用雷達料位計+貼附式稱重料位計的方式組合為最優方式。其中雷達料位計為主監測料位計，同時根據稱重傳感器的數據對雷達料位計的監測進行修正，兩者配合提高準確率。當其中一者出現問題，不能正常工作時，整個流程依然可以根據另外一個料位計的監測反饋繼續工作，不會中斷。

4 結論

自動化程度高，但是自動化穩定性低，系統采用了應用廣泛的快速交換式技術實現自動化倉儲管理與監控系統應用，通過軟件集成實現了倉儲管理與控制的高度自動化，可提高自動化倉儲的效率。在自動化技術越來越先進的同時，注重自動化的穩定性設計，尤其是在惡劣工況及維護不易的情況下，如何保證自動化控制流程的持續運轉，對降低人力成本將起到越來越重要的作用。