金龙选厂破碎系统电气自动化改造工程

冯永鹏 杜以庆

【摘要】

破碎工序是选矿作业的第一道工序，该工序能否稳定正常的工作直接影响后续作业。破碎自动化控制，系统通过对油温、油压的检测，实施对破碎机安全工作状态的分析和报警；通过对破碎机启动停止实行远程控制，对破碎工序主要设备的负荷的检测和分析，实施破碎机优化给矿的控制；通过对料仓料位的检测和各破碎机能力的分析，实施自动布料和破碎机 负荷优化平衡控制；此外还对所有运输皮带的启停，跑偏、打滑实施控制，以及对相关设备实施逻辑连锁与保护控制。确保整个系统安全、稳定、高效的运行。通过破碎系统自动化改造，进一步推进“机械化换人、自动化减人”管理理念，为选矿系统自动化改造打开新的篇章。该项目总投资费用大约15-20万元。

技术改造方案

一、自动化控制系统集成本着以下设计原则：

1、综合自动化系统在满足工艺要求的基础上能长期稳定运行，并具有抗各种干扰的能力，稳定可靠的、采用符合工业标准。具有较强的抗干扰能力，保证破碎系统的独立性和安全性。

2、系统具有易于维护，操作简便的特点。具有灵活的扩展能力。以保证今后扩建或改造时，满足对控制系统的扩容要求。

二、破碎系统控制目标：

1、实现破碎生产过程顺序控制

粗碎、筛分、中碎、细碎、输送皮带、给矿机、除尘器之间的电气设备的连锁保护。设备启动顺序原则上按照物料走向的逆向顺序依次启动，正常停机的顺序按照物料走向的正向顺序依次延时停车，延时时间间隔应足以能处理该设备上的剩余物料；根据工艺要求对皮带运输机和破碎等设备实施设备运行检测、启停控制和连锁保护，实现生产过程的集中监视和集中管理。

2、破碎生产的安全监控，颚式破碎机、圆锥破碎机等主要设别的工作状态监控、各矿仓料位的实时检测、运输皮带的状态监控。

矿仓料位检测、显示及报警矿仓的料位分布情况直接反映目前的矿源情况，要对粗碎矿仓、缓冲仓、粉矿仓的料位实行检测，及时反馈给控制系统。對于矿仓料位的检测，选用雷达物位计，它适合工况恶劣的环境，测量精度高，直接标准模拟信号输出。系统检测各个矿仓料位，当矿仓料位接近料位上限和料位下限时候，系统将立刻报警提示矿仓料位情况，并且根据工艺要求和供矿、排矿设备情况作出相对应控制，避免影响生产和损坏生产设备。

颚式破碎机、圆锥破碎机等主要是设备的工作状态监控：圆锥破碎机自身设备的保护多由其自身自带的控制系统完成，设备参数保护系统，综合判断、及时报警、润滑系统的油温、油压检测作出保护纳入在破碎实时监控。

皮带运输机工作状态检测，皮带运输机是选矿厂实现矿料运输的关键性设备，通过对皮带运输机的工作状态进行监控，保证选矿厂矿料的物流正常，对皮带运输机实现打滑、跑偏、急停实现皮带运输机的工作状态监测和达到安全保护。

除尘风机、电子皮带秤、除铁器等辅助设备的自动化检测。破碎监控系统。

三、自动化改造主要内容

1、设备选型

结合金龙破碎系统现场情况，实现破碎生产过程的模拟显示、操作指令下达、报警显示、历史记录、报表分析、数据存储等功能。

中央控制系统采用DVP28SV控制系统和另一套DVP28SV控制子站组成。上位机系统与控制器采用1G带宽工业以太网，通过工业交换机连接。采用DVP-EN01通讯模块，通过以太网与各自的控制器进行实时通讯，开关量和模拟量模块分别采用DVP06AD模块和DVP04PT模块，它主要功能是：采集现场电机电流、轴承温度、变频器频率等信号，通过以太网接口模块将现场数字量或模拟量信号传送到中央控制站，同时将中央控制器发送来的控制信号送至现场。

2、系统编程、系统组态

系统编程采用台达公司的WPLSoft Version 2.42标准软件包作为编程软件。“组态王”软件包符合面向图形和对象的Windows操作原则，可运行在Windows7、windows10下，为适应不同的应用对象，可选择不同的版本。

系统组态选择“组态王”作为组态软件。组态软件是在计算机终端上显示现场设备的状态和运行参数的软件，设备的运行状态多采用图形方式和动画方式来显示，检测量采用统计曲线和柱状图的形式来表现，直观方便，在组态软件中可以对运行参数进行实时更改，因此，它是自动控制系统中重要的人机交互手段，也是自动化系统正常运行的重要组成部分。“组态王”运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂，而且提高了工作效率。

监控层，为了便于现场操作人员及时准确的了解现场设备运行状态、各工艺参数，采用控制室配置了1台集中控制柜， 1套视频监控系统。操作员站可以实现流程数据监控、操作控制、画面浏览、数据曲线显示、报警记录和用户登录等功能。

3、远程自动控制

远程自动控制模式由上位机完成，操作人员可通过上位机画面的自动方式启动按钮来启动预选生产线实现“一键启停”功能。具体如下：

流程设备的选择，可以通过对上位机上设备画面的点击操作，来选择相关设备组成作业流程，控制系统对选择的生产流程，并根据工艺的要求，实现对破碎生产处理的自动控制。

流程的启动处理，在选择处于“自动”控制方式下的设备构成流程组合后，控制系统将按工艺流程逆料流方向，逐段、分延时的启动设备。设备启动间隔延时可以根据实际需要进行设定。在启动过程中，如果发生故障，则该设备的上游设备不再启动。

流程的停止功能 ，正常停车功能：停止顺序为顺料流方向，逐段、分延时的停止各设备，各设备停车间隔延时可以根据实际需要进行设定，以放空流程上的矿料。

远程手动控制模式由上位机完成，可实现设备的单机启停。在远程手动控制方式下，由操作人员直接点击画面上的设备，在弹出的单个设备启停对话框上直接进行设备的控制。

4、系统对生产的保护与处理

当设备发生启车故障时，启车过程暂停。与此同时，监控画面上弹出相应的报警信息。

在生产过程中，当生产流程发生故障停车或重要设备传感器监测报警时，系统会自动的根据停车的设备和部位，迅疾的切断给料，并使相应的设备进行联锁停机处理，避免事故扩大。与此同时，监控画面上弹出相应的报警信息。

其他各种保护：

（1）信号线路设计抗干扰，采用信号线不与动力线平行敷设，使信号线免于强磁场的干扰；采用屏蔽电线（缆）。

（2）针对短路、过载、三相电流平衡等实现保护设计。

系统接地设计，一定要求有一个良好的接地系统，因为良好接地系统可以解决工业自动化控制系统的防雷、防干扰、防静电等问题，保护设备和人身安全。

5、就地控制模式由安装在设备附近的就地按钮站或设备自带的控制箱来完成，可通过“就地”／“远程”切换开关切换设备的控制方式。将选择开关的“自动”/“手动”位置信号接入PLC，在操作台监控触摸屏上显示其允许操作的选择方式。只有当切换开关放在远程位置时，中控室才能远程操作设备，当切换开关放在就地位置时，只能在就地手动操作设备；就地手动操作方式具有最高的操作权限。就地“手动”操作不经过PLC，仅在控制箱上操作。就地“手动”控制方式主要作为检修试车操作。此时，自动控制系统不能对其进行控制，但可通过上位机上监视其工作状态。当现场因某种原因不具备起动流程的条件时，岗位操作人员可通过就地操作箱发出禁启信号，即：将某个重要设备操作箱上的选择开关打到 “手动”的位置，使该设备不能进入流程选择，从而使生产流程配置不完整，系统将取消或暂停起动流程，等待查明原因及排除故障。当某台故障设备检修完毕需要试车操作时，岗位操作人员可通过就地操作箱上的启/停按钮，进行试车操作（必须将就地操作箱的转换开关打到“手动”的位置）。排除故障后，岗位操作人员通过就地操作箱发出可启信号即：将就地操作箱的转换开关打到“自动”的位置，控制系统可以允许对设备进行起车。

6、监控系统实现了如下功能：

（1）总控室能综合显示字符和图象信息，操作人员通过总控室实现对控制系统生产过程的操作和监视。每幅画面能显示过程变量的实时数据和运行设备的状态。

（2）操作显示采用多层显示结构，显示的层数可根据工艺过程和运行要求来确定，这种多层显示可使運行人员方便地翻页。