矩阵式矿仓助流清堵系统PLC电气控制

沈 臻 杨书春 王一鸣 陶经纬 梁湖生

(马鞍山市天工科技股份有限公司)

近年来，为响应矿山行业节能减排的号召，不少选矿厂采用高压辊磨细碎流程降低能耗，提高生产效率。高压辊磨产品粒度一般为-3 mm粉料，不宜露天堆放，需存储在缓冲仓中。由于粉状物料粒度细、水分大，在缓冲仓内流动时易粘壁、棚料，影响后续磨矿。如厦门某公司选矿厂V型矿仓经常发生堵塞、棚料，影响生产顺利进行，需进行清堵。

1 原因分析

大量现场调研结果显示，一般料仓发生堵塞、棚料的主要原因如下：

(1)高压辊磨-3 mm粉料产品含水率高，黏性较大，容易粘附在矿仓下部锥形面上，形成粘壁棚料。

(2)粉料在矿仓锥形面上越粘越多，使出料口尺寸变小，最终形成井状棚料。

2 矩阵式助流清堵系统自动控制技术选择

针对该矿仓结构特点和生产实际需要，拟采用矩阵式助流清堵系统对矿仓进行清堵。目前常见的自动控制技术有如下几种[1]。

(1)继电器接触器控制技术。该控制技术较为传统，容易被掌握，由各种各样的低压电器元件组成硬接线逻辑电路，抗干扰性能强、电路直观性好，容易查找故障。缺点是控制电路更改困难，不利于技术升级和电路改造，工作可靠性较差，控制精度不高，噪音大，占用空间大，元器件维护量也较大，正逐步被其他控制技术取代。

(2)单片机控制技术。该控制技术是在计算机技术基础上发展起来的先进技术，通过计算机语言(如汇编语言、C语言等)进行编程，能够实现精准控制要求，体积小，便于嵌入系统。缺点是单片机抗干扰能力很差，对使用现场环境有较高的要求，并且控制程序的修改比较困难，控制参数也不容易调试，因此直接用于工业现场控制并不多见。

(3)DCS控制技术。该技术以微型计算机为基础，擅长仪表使用过程控制，在模拟量处理、回路调节方面具有优势，是一种适用于工业现场的集散控制系统，但占用空间相对较大，编程相对复杂，现场修改参数不易，在处理开关量数据方面没有优势。

(4)工业计算机控制技术。该技术是由通用微型计算机发展而来的控制技术，有多种高级语言支持，采用标准化总线结构，功能强大，兼容各种机型，具有专门的抗干扰接口，可与其他工业控制装置联网，组成兼容的集群控制网络，适用于工业现场控制和群控。缺点是采用计算机高级语言编写程序，控制算法非常复杂，需要由专业的软件程序员来编程。

(5)可编程控制器技术，也称PLC技术，是采用微电子技术制作的一种可编程的工业控制器。PLC有类似于微型计算机的构造，但又不同于一般的微型机。PLC采用特殊的抗干扰接口技术，可靠性高，接口能力强， 系列完整，尤其适用于不同规模大小的工业现场控制。在软件编程方面，PLC采用类似于继电控制电路的梯形图语言编程，容易被熟悉电路图而不熟悉计算机语言的广大电气工程技术人员掌握。PLC具有强大的编程软件应用平台，可通过个人电脑预先进行编程，模拟现场情景实现仿真调试控制。编程与施工可同时进行，大大缩短技术改造周期。另外，通过通讯接口，PLC还可以在工业现场修改和调试各种控制参数，实现最佳控制效果。

综合分析以上控制技术，充分考虑工业现场复杂的电磁环境对抗干扰及可靠性的苛刻要求，反复对比各种控制装置的技术特点和性价比，参考料仓现场可利用空间和工艺要求，选择PLC电气控制技术进行矩阵式料仓助流清堵系统的自动控制。

3 矩阵式料仓助流清堵PLC电气控制系统

生产实践表明，采用PLC电气控制方案的矩阵式料仓助流清堵系统性能优越，清堵效果明显，工作稳定可靠，操作简单方便，占用空间小。安装使用该矩阵式助流清堵系统后，彻底解决生产现场矿仓粘料、棚料问题，大大提高了矿仓使用率，保证正常生产。

3.1 控制原理

矩阵式料仓助流清堵PLC电气控制系统由输入部分、控制部分和输出部分3大部分组成，其中输入部分负责对来自现场的各种输入指令和检测信号进行采样处理；控制部分核心是PLC，担负着用户控制程序的运算处理；输出部分主要是执行PLC发出的驱动信号，完成指定的清堵任务[2]。PLC电气控制方案原理见图1。

图1 矩阵式料仓助流清堵PLC控制框图

3.2 清堵模式

矩阵式料仓助流清堵PLC电气控制系统可以根据现场具体要求实现以下模式化控制：

(1)本地/远程模式。可以通过选择开关指定本地/远程模式，本地模式是指在现场实现近程控制，操作人员可以通过安装在现场的控制箱直接对料仓进行清堵控制；远程模式是通过中央控制室对料仓进行远距离清堵控制。

(2)手动/自动控制模式。手动模式下，操作人员可以在机旁或者中控室直接通过按钮、触摸屏或电脑屏幕对指定的喷嘴层下达清堵命令；自动模式下，操作人员只需要选定合适的参数，就可以定时定点定层自动进行预防性清堵控制。

(3)模式化清堵控制。

(4)多系统融合控制。

矩阵式料仓助流清堵PLC电气控制系统通过编码和解码，将可控的输入和输出信号反馈给其他控制系统并与其融合，使其他控制系统也能方便地参与清堵控制。在宁化行洛坑钨矿山原料仓清堵改造应用中，PLC控制系统与该公司远程控制系统高度融合，既能各自独立控制，又可以合二为一，大大增强了实时监控、实时干预清堵的控制效果。

4 结 论

矩阵式料仓助流清堵PLC电气控制系统可靠性高、操作简单、占用空间小，可将可控的输入和输出信号反馈给其他控制系统并与之融合，实现其他控制系统与PLC电气控制系统联合进行清堵控制，能有效疏通料仓堵塞、提高料仓使用率和生产效率。矩阵式料仓助流清堵系统将基于控制技术的发展，不断向系统化、智能化、网络化、模块化、一体化的可嵌入式方向发展，为工业正常生产提供保障。