智能控制系统在砂石骨料行业中的应用

邱小云

（南昌矿山机械有限公司，南昌 330004）

1 砂石骨料生产线早期生产状态

早期的砂石骨料生产线无法进行自主生产。砂石骨料行业中的集成、智能以及环保化的生产控制，大多是简单地在砂石骨料生产线中的一些设备附近固定搭设一些设备来实现对其的控制，进而停止和启动设备。若不规划好接线方式，这种方式会导致各种线路交织在一起，当线路出现问题时，需要大量时间理清线路。由于没有控制监控系统，生产线上的胶带传输机容易出现打滑和撕裂等现象；喂料机会出现无法均匀喂料的现象，有时甚至会发生堵塞；生产线中的振动筛容易出现振动频率不均、下料不均的现象；无法准确得出存品库中现有存料的总计数量；售料系统容易发生作弊的现象等。这些现象都会影响砂石骨料的生产，使得生产砂石骨料的成本增加，无法保障企业的经济收益。早期砂石骨料整个生产线都需要依靠生产管理人员的生产经验和职责心来进行生产，严重影响了生产效率和质量，而且在绿色环保方面存有一定的弊端，造成了严重的环境污染[1]。

2 砂石骨料生产线中运用的相关设备

2.1 破碎机

砂石骨料生产线中最常见的粗碎设备为反击破碎机、锤式破碎机、颚式破碎机以及旋回破碎机等。其中，反击破碎机和锤式破碎机只适合运用在石灰岩类中软硬度矿石中。单段锤式破碎机是锤式破碎机的一种，其生产工艺流程极为简单，在破碎石灰岩这类材质时具有极大的优势，但是在使用它破碎生产砂石骨料时往往会产生较多的细粉料，会影响之后使用的机制砂系统，导致生产效率降低。颚式破碎机对矿石种类没有特别高的要求，破碎矿石的方式为挤压破碎，因此它的损件具有较长的使用寿命。与其他破碎机设备相比，它的优势明显，装机功率较低，因此获得了较多砂石骨料生产企业的青睐。旋回破碎机较常运用于大型金属矿山，能够处理大量矿石，同时具备较强的进料能力，可以很好地适应不同种类的矿石。这一破碎机的运用无需搭配给料设备，可以直接运用卡车给料，但造价费用高、安装要求高以及需要较大的空间进行摆放，还需要应用混凝土，导致建设成本高昂，对设备的操作维护具有较高的要求，往往仅应用于大型砂石骨料生产线。

2.2 除泥筛分设备

在粗碎阶段，一般都会设置除泥筛分设备。因为开采的矿石往往带有泥土，若不将其筛分出去，极易影响砂石骨料的品质。在粗碎阶段，需运用经棒条式给料机筛除小于筛条缝隙的物料给入除泥筛，因此需要依据矿石含泥量和泥块大小选择除泥筛，从而将矿石上的泥土除去干净后再将其返回到生产系统中进行生产，并将筛除下来的泥块进行抛废处理。需要注意，在除泥筛运作中不可避免会有一些尺寸较小的矿石被筛除出去。

3 智能控制系统组成部分

砂石骨料行业中使用的智能控制系统主要使用分布式控制结构，能够提高控制系统的实用性，便于后期的维修和调试。这一结构包括工程师操控管理站、操作人员控制站、检测仪表以及执行仪表等。工程师操控管理站主要由多媒体计算机组成，主要负责系统中的参数设定、切换控制行为、显示实时数据以及收集历史数据进行管理等功能。操作人员控制站则由西门子S7-400PLC 组成，主要负责数据的收集和整理。操作人员控制站可以脱离工程师操控管理站独立运行。检测仪表主要负责检测系统中的各个数据和参数。执行仪表主要执行控制信号所传出的指令，从而对各个参数进行管控。

3.1 砂石骨料行业中引入智能控制系统

砂石骨料行业中引进智能控制系统，能够连接砂石骨料生产线中涉及的各个设备，从而实现集成控制和无人化操作，提高生产效率和质量。

3.2 智能控制系统介绍

智能控制系统主要采用德国西门子工业自动化家族软硬件设施设备。主控制器以西门子高级可编程控制的S7-1500CPU 系列为核心。现场级通过拓展西门子分布式远程IO 分为电力室的分站点，其中主机CPU 与电力室分站点采用的是快速、稳定以及防干扰的PROFINET 现场总线技术来进行衔接，运用光纤环网作为传输媒介。系统运用西门子软件连接CPU 与中控室上位机软件，使其具备无限兼容性[2]。

3.3 智能系统采用的控制模式

砂石骨料生产线的智能系统主要运用3 种控制模式。一是上位机自动控制，也是一种连锁控制。整个砂石骨料生产线中所运用的设备都存在一种连锁关系，如开机连锁，只有当砂石骨料生产线中的下游区域设备开启后才能够开启上游区域设备。关机连锁是指只有当上游区域设备关闭后才能够关闭下游区域设备。若生产时发生不正常情况，它可以及时停止生产线运作。连锁控制的优势在于能够极大减少因工作人员操作不当而引发的安全事故，保障砂石骨料生产线正常运行。连锁控制在智能控制系统中还拥有自行检测功能，能够时刻向工作人员反映当前生产线的状况，使相关人员能够在生产线运行之前发现和解决生产线存在的故障，进而避免造成损失。二是上位机手动控制。在引入智能控制系统后，生产线中的每台可控设备在自行操作的基础上还存有手动功能。这一功能能够更好地作用在生产线初期调试阶段和后期某一设备出现故障需要维修的阶段，是对生产线自行启动不成功的一种补充。三是现场操作箱控制。这一控制方法主要运用在检修、维护以及调试阶段。在生产线现场，维护人员通过将现场箱上面的旋钮打到现场级，能够使用现场操作箱对生产线上的设备进行启动或停止控制操作。

4 砂石骨料售料系统的智能控制

我国在生产砂石骨料时通常采用露天生产方式，会导致现场生产与售料系统之间出现紊乱，因此需设计刷卡装料系统。利用刷卡装料系统不需要人员看守，只需要在刷卡操作完成后将砂石骨料通过自动化装料设备进行装料，减少了人工投入，避免了作弊现象的发生。

无需人员看守装料系统是依据砂石骨料多年的生产经验进行设计的一种无需人员看守的自动过磅系统，能够实现装料卡车的自动称重，并及时、准确地记录称重的数据，节省了人力。利用系统内安装的详细报表统计软件，相关人员能够查询到每一趟卡车装料的称重记录，极大地方便了财务人员的财务统计工作。此外，该系统拥有多种检测算法，能够有效避免作弊现象的发生。

4.1 刷卡制作

刷卡制作需要卡车司机将自己未装有任何物品的卡车驾驶到地磅上，后由相关人员将称重数据（卡车皮重）、车号以及ID 卡的卡号等各种信息录入系统。录入成功后，需将ID 卡发放到卡车司机手中。

4.2 安装ID 卡

当ID 卡发放到卡车司机手中后，卡车司机需要安装此ID 卡，将ID 卡粘贴到卡车前挡风玻璃中间部位。卡车装料完成行至地磅进行称重时，系统会自行对其扫描并进行记录。

4.3 地磅称重

当司机将卡车开至地磅上方时，系统会自动扫描读取卡车ID 卡的卡内信息，然后将这一次的地磅称重记录反馈到数据库中进行记录，以便后续的查询。在地磅称重这一区域旁还设置有一个LED 显示屏，以提醒司机上磅和下磅，同时实时反映此次卡车装载的砂石骨料重量。同时，地磅旁设置有摄像机对卡车整体进行拍照，并将这一照片上传至服务器。

4.4 打票

当上述所有操作完成，司机离开地磅出发运用砂石骨料时，系统会自动生成一张小票。司机可以在过磅完成后到磅房领取属于自己的小票，也可以在系统中设置批量打印小票，然后在下班前取走全部的小票。

5 砂石骨料生产未来发展趋势

回归生态环境建设、落实产业结构调整以及推行新型“工业-信息-产业”化战略发展，对于砂石骨料生产有着更高的要求。砂石骨料生产需要引入信息技术，以完善自身的产业结构，不断改善生产线中的落后技术和管理方式。想要达到上述的发展水平，还有满足一些前提条件。例如，生产砂石骨料的企业应当具备完整的生产经营手续，开采矿山也应当符合相关的法律法规及政府对其的审批流程，运用科学合理的开采方式开发矿山资源。另外，在矿山生产规模中应当依据整个城市对砂石骨料的市场需求建设砂石骨料供应基地。对于一些小规模、生产技艺水平落后的砂石骨料生产企业，需实施关闭和整合处理，以满足规模化发展要求。

6 结语

在砂石骨料生产线中引入智能控制系统，能够有效提升生产线的生产效率和质量，进而满足市场的需求。智能控制系统能够有效且全面地控制砂石骨料生产线中的所有设备，实现生产线的集成、集中化管理，避免因人工误操导致重大失误，节省成本投入，提高生产线的经济效益。此外，通过使用智能控制系统能够提高生产质量，有效减轻环境污染，满足绿色经济化发展需求。