金龍選廠破碎系統電氣自動化改造工程

馮永鵬 杜以慶

【摘要】

破碎工序是選礦作業的第一道工序，該工序能否穩定正常的工作直接影響后續作業。破碎自動化控制，系統通過對油溫、油壓的檢測，實施對破碎機安全工作狀態的分析和報警；通過對破碎機啟動停止實行遠程控制，對破碎工序主要設備的負荷的檢測和分析，實施破碎機優化給礦的控制；通過對料倉料位的檢測和各破碎機能力的分析，實施自動布料和破碎機 負荷優化平衡控制；此外還對所有運輸皮帶的啟停，跑偏、打滑實施控制，以及對相關設備實施邏輯連鎖與保護控制。確保整個系統安全、穩定、高效的運行。通過破碎系統自動化改造，進一步推進“機械化換人、自動化減人”管理理念，為選礦系統自動化改造打開新的篇章。該項目總投資費用大約15-20萬元。

技術改造方案

一、自動化控制系統集成本著以下設計原則：

1、綜合自動化系統在滿足工藝要求的基礎上能長期穩定運行，并具有抗各種干擾的能力，穩定可靠的、采用符合工業標準。具有較強的抗干擾能力，保證破碎系統的獨立性和安全性。

2、系統具有易于維護，操作簡便的特點。具有靈活的擴展能力。以保證今后擴建或改造時，滿足對控制系統的擴容要求。

二、破碎系統控制目標：

1、實現破碎生產過程順序控制

粗碎、篩分、中碎、細碎、輸送皮帶、給礦機、除塵器之間的電氣設備的連鎖保護。設備啟動順序原則上按照物料走向的逆向順序依次啟動，正常停機的順序按照物料走向的正向順序依次延時停車，延時時間間隔應足以能處理該設備上的剩余物料；根據工藝要求對皮帶運輸機和破碎等設備實施設備運行檢測、啟停控制和連鎖保護，實現生產過程的集中監視和集中管理。

2、破碎生產的安全監控，顎式破碎機、圓錐破碎機等主要設別的工作狀態監控、各礦倉料位的實時檢測、運輸皮帶的狀態監控。

礦倉料位檢測、顯示及報警礦倉的料位分布情況直接反映目前的礦源情況，要對粗碎礦倉、緩沖倉、粉礦倉的料位實行檢測，及時反饋給控制系統。對于礦倉料位的檢測，選用雷達物位計，它適合工況惡劣的環境，測量精度高，直接標準模擬信號輸出。系統檢測各個礦倉料位，當礦倉料位接近料位上限和料位下限時候，系統將立刻報警提示礦倉料位情況，并且根據工藝要求和供礦、排礦設備情況作出相對應控制，避免影響生產和損壞生產設備。

顎式破碎機、圓錐破碎機等主要是設備的工作狀態監控：圓錐破碎機自身設備的保護多由其自身自帶的控制系統完成，設備參數保護系統，綜合判斷、及時報警、潤滑系統的油溫、油壓檢測作出保護納入在破碎實時監控。

皮帶運輸機工作狀態檢測，皮帶運輸機是選礦廠實現礦料運輸的關鍵性設備，通過對皮帶運輸機的工作狀態進行監控，保證選礦廠礦料的物流正常，對皮帶運輸機實現打滑、跑偏、急停實現皮帶運輸機的工作狀態監測和達到安全保護。

除塵風機、電子皮帶秤、除鐵器等輔助設備的自動化檢測。破碎監控系統。

三、自動化改造主要內容

1、設備選型

結合金龍破碎系統現場情況，實現破碎生產過程的模擬顯示、操作指令下達、報警顯示、歷史記錄、報表分析、數據存儲等功能。

中央控制系統采用DVP28SV控制系統和另一套DVP28SV控制子站組成。上位機系統與控制器采用1G帶寬工業以太網，通過工業交換機連接。采用DVP-EN01通訊模塊，通過以太網與各自的控制器進行實時通訊，開關量和模擬量模塊分別采用DVP06AD模塊和DVP04PT模塊，它主要功能是：采集現場電機電流、軸承溫度、變頻器頻率等信號，通過以太網接口模塊將現場數字量或模擬量信號傳送到中央控制站，同時將中央控制器發送來的控制信號送至現場。

2、系統編程、系統組態

系統編程采用臺達公司的WPLSoft Version 2.42標準軟件包作為編程軟件。“組態王”軟件包符合面向圖形和對象的Windows操作原則，可運行在Windows7、windows10下，為適應不同的應用對象，可選擇不同的版本。

系統組態選擇“組態王”作為組態軟件。組態軟件是在計算機終端上顯示現場設備的狀態和運行參數的軟件，設備的運行狀態多采用圖形方式和動畫方式來顯示，檢測量采用統計曲線和柱狀圖的形式來表現，直觀方便，在組態軟件中可以對運行參數進行實時更改，因此，它是自動控制系統中重要的人機交互手段，也是自動化系統正常運行的重要組成部分。“組態王”運行于個人計算機環境，可以與多種自動化設備及控制軟件集成，具有豐富的設置項目、可形成所需的操作畫面、監視畫面、控制畫面、報警畫面、實時趨勢曲線、歷史趨勢曲線和打印報表等。它為操作者提供了圖文并茂，而且提高了工作效率。

監控層，為了便于現場操作人員及時準確的了解現場設備運行狀態、各工藝參數，采用控制室配置了1臺集中控制柜， 1套視頻監控系統。操作員站可以實現流程數據監控、操作控制、畫面瀏覽、數據曲線顯示、報警記錄和用戶登錄等功能。

3、遠程自動控制

遠程自動控制模式由上位機完成，操作人員可通過上位機畫面的自動方式啟動按鈕來啟動預選生產線實現“一鍵啟停”功能。具體如下：

流程設備的選擇，可以通過對上位機上設備畫面的點擊操作，來選擇相關設備組成作業流程，控制系統對選擇的生產流程，并根據工藝的要求，實現對破碎生產處理的自動控制。

流程的啟動處理，在選擇處于“自動”控制方式下的設備構成流程組合后，控制系統將按工藝流程逆料流方向，逐段、分延時的啟動設備。設備啟動間隔延時可以根據實際需要進行設定。在啟動過程中，如果發生故障，則該設備的上游設備不再啟動。

流程的停止功能 ，正常停車功能：停止順序為順料流方向，逐段、分延時的停止各設備，各設備停車間隔延時可以根據實際需要進行設定，以放空流程上的礦料。

遠程手動控制模式由上位機完成，可實現設備的單機啟停。在遠程手動控制方式下，由操作人員直接點擊畫面上的設備，在彈出的單個設備啟停對話框上直接進行設備的控制。

4、系統對生產的保護與處理

當設備發生啟車故障時，啟車過程暫停。與此同時，監控畫面上彈出相應的報警信息。

在生產過程中，當生產流程發生故障停車或重要設備傳感器監測報警時，系統會自動的根據停車的設備和部位，迅疾的切斷給料，并使相應的設備進行聯鎖停機處理，避免事故擴大。與此同時，監控畫面上彈出相應的報警信息。

其他各種保護：

（1）信號線路設計抗干擾，采用信號線不與動力線平行敷設，使信號線免于強磁場的干擾；采用屏蔽電線（纜）。

（2）針對短路、過載、三相電流平衡等實現保護設計。

系統接地設計，一定要求有一個良好的接地系統，因為良好接地系統可以解決工業自動化控制系統的防雷、防干擾、防靜電等問題，保護設備和人身安全。

5、就地控制模式由安裝在設備附近的就地按鈕站或設備自帶的控制箱來完成，可通過“就地”／“遠程”切換開關切換設備的控制方式。將選擇開關的“自動”/“手動”位置信號接入PLC，在操作臺監控觸摸屏上顯示其允許操作的選擇方式。只有當切換開關放在遠程位置時，中控室才能遠程操作設備，當切換開關放在就地位置時，只能在就地手動操作設備；就地手動操作方式具有最高的操作權限。就地“手動”操作不經過PLC，僅在控制箱上操作。就地“手動”控制方式主要作為檢修試車操作。此時，自動控制系統不能對其進行控制，但可通過上位機上監視其工作狀態。當現場因某種原因不具備起動流程的條件時，崗位操作人員可通過就地操作箱發出禁啟信號，即：將某個重要設備操作箱上的選擇開關打到 “手動”的位置，使該設備不能進入流程選擇，從而使生產流程配置不完整，系統將取消或暫停起動流程，等待查明原因及排除故障。當某臺故障設備檢修完畢需要試車操作時，崗位操作人員可通過就地操作箱上的啟/停按鈕，進行試車操作（必須將就地操作箱的轉換開關打到“手動”的位置）。排除故障后，崗位操作人員通過就地操作箱發出可啟信號即：將就地操作箱的轉換開關打到“自動”的位置，控制系統可以允許對設備進行起車。

6、監控系統實現了如下功能：

（1）總控室能綜合顯示字符和圖象信息，操作人員通過總控室實現對控制系統生產過程的操作和監視。每幅畫面能顯示過程變量的實時數據和運行設備的狀態。

（2）操作顯示采用多層顯示結構，顯示的層數可根據工藝過程和運行要求來確定，這種多層顯示可使運行人員方便地翻頁。