矩陣式礦倉助流清堵系統(tǒng)PLC電氣控制

沈 臻 楊書春 王一鳴 陶經(jīng)緯 梁湖生

(馬鞍山市天工科技股份有限公司)

近年來，為響應(yīng)礦山行業(yè)節(jié)能減排的號(hào)召，不少選礦廠采用高壓輥磨細(xì)碎流程降低能耗，提高生產(chǎn)效率。高壓輥磨產(chǎn)品粒度一般為-3 mm粉料，不宜露天堆放，需存儲(chǔ)在緩沖倉中。由于粉狀物料粒度細(xì)、水分大，在緩沖倉內(nèi)流動(dòng)時(shí)易粘壁、棚料，影響后續(xù)磨礦。如廈門某公司選礦廠V型礦倉經(jīng)常發(fā)生堵塞、棚料，影響生產(chǎn)順利進(jìn)行，需進(jìn)行清堵。

1 原因分析

大量現(xiàn)場調(diào)研結(jié)果顯示，一般料倉發(fā)生堵塞、棚料的主要原因如下：

(1)高壓輥磨-3 mm粉料產(chǎn)品含水率高，黏性較大，容易粘附在礦倉下部錐形面上，形成粘壁棚料。

(2)粉料在礦倉錐形面上越粘越多，使出料口尺寸變小，最終形成井狀棚料。

2 矩陣式助流清堵系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)選擇

針對(duì)該礦倉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和生產(chǎn)實(shí)際需要，擬采用矩陣式助流清堵系統(tǒng)對(duì)礦倉進(jìn)行清堵。目前常見的自動(dòng)控制技術(shù)有如下幾種[1]。

(1)繼電器接觸器控制技術(shù)。該控制技術(shù)較為傳統(tǒng)，容易被掌握，由各種各樣的低壓電器元件組成硬接線邏輯電路，抗干擾性能強(qiáng)、電路直觀性好，容易查找故障。缺點(diǎn)是控制電路更改困難，不利于技術(shù)升級(jí)和電路改造，工作可靠性較差，控制精度不高，噪音大，占用空間大，元器件維護(hù)量也較大，正逐步被其他控制技術(shù)取代。

(2)單片機(jī)控制技術(shù)。該控制技術(shù)是在計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)技術(shù)，通過計(jì)算機(jī)語言(如匯編語言、C語言等)進(jìn)行編程，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)控制要求，體積小，便于嵌入系統(tǒng)。缺點(diǎn)是單片機(jī)抗干擾能力很差，對(duì)使用現(xiàn)場環(huán)境有較高的要求，并且控制程序的修改比較困難，控制參數(shù)也不容易調(diào)試，因此直接用于工業(yè)現(xiàn)場控制并不多見。

(3)DCS控制技術(shù)。該技術(shù)以微型計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，擅長儀表使用過程控制，在模擬量處理、回路調(diào)節(jié)方面具有優(yōu)勢，是一種適用于工業(yè)現(xiàn)場的集散控制系統(tǒng)，但占用空間相對(duì)較大，編程相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)場修改參數(shù)不易，在處理開關(guān)量數(shù)據(jù)方面沒有優(yōu)勢。

(4)工業(yè)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)。該技術(shù)是由通用微型計(jì)算機(jī)發(fā)展而來的控制技術(shù)，有多種高級(jí)語言支持，采用標(biāo)準(zhǔn)化總線結(jié)構(gòu)，功能強(qiáng)大，兼容各種機(jī)型，具有專門的抗干擾接口，可與其他工業(yè)控制裝置聯(lián)網(wǎng)，組成兼容的集群控制網(wǎng)絡(luò)，適用于工業(yè)現(xiàn)場控制和群控。缺點(diǎn)是采用計(jì)算機(jī)高級(jí)語言編寫程序，控制算法非常復(fù)雜，需要由專業(yè)的軟件程序員來編程。

(5)可編程控制器技術(shù)，也稱PLC技術(shù)，是采用微電子技術(shù)制作的一種可編程的工業(yè)控制器。PLC有類似于微型計(jì)算機(jī)的構(gòu)造，但又不同于一般的微型機(jī)。PLC采用特殊的抗干擾接口技術(shù)，可靠性高，接口能力強(qiáng)， 系列完整，尤其適用于不同規(guī)模大小的工業(yè)現(xiàn)場控制。在軟件編程方面，PLC采用類似于繼電控制電路的梯形圖語言編程，容易被熟悉電路圖而不熟悉計(jì)算機(jī)語言的廣大電氣工程技術(shù)人員掌握。PLC具有強(qiáng)大的編程軟件應(yīng)用平臺(tái)，可通過個(gè)人電腦預(yù)先進(jìn)行編程，模擬現(xiàn)場情景實(shí)現(xiàn)仿真調(diào)試控制。編程與施工可同時(shí)進(jìn)行，大大縮短技術(shù)改造周期。另外，通過通訊接口，PLC還可以在工業(yè)現(xiàn)場修改和調(diào)試各種控制參數(shù)，實(shí)現(xiàn)最佳控制效果。

綜合分析以上控制技術(shù)，充分考慮工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜的電磁環(huán)境對(duì)抗干擾及可靠性的苛刻要求，反復(fù)對(duì)比各種控制裝置的技術(shù)特點(diǎn)和性價(jià)比，參考料倉現(xiàn)場可利用空間和工藝要求，選擇PLC電氣控制技術(shù)進(jìn)行矩陣式料倉助流清堵系統(tǒng)的自動(dòng)控制。

3 矩陣式料倉助流清堵PLC電氣控制系統(tǒng)

生產(chǎn)實(shí)踐表明，采用PLC電氣控制方案的矩陣式料倉助流清堵系統(tǒng)性能優(yōu)越，清堵效果明顯，工作穩(wěn)定可靠，操作簡單方便，占用空間小。安裝使用該矩陣式助流清堵系統(tǒng)后，徹底解決生產(chǎn)現(xiàn)場礦倉粘料、棚料問題，大大提高了礦倉使用率，保證正常生產(chǎn)。

3.1 控制原理

矩陣式料倉助流清堵PLC電氣控制系統(tǒng)由輸入部分、控制部分和輸出部分3大部分組成，其中輸入部分負(fù)責(zé)對(duì)來自現(xiàn)場的各種輸入指令和檢測信號(hào)進(jìn)行采樣處理；控制部分核心是PLC，擔(dān)負(fù)著用戶控制程序的運(yùn)算處理；輸出部分主要是執(zhí)行PLC發(fā)出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，完成指定的清堵任務(wù)[2]。PLC電氣控制方案原理見圖1。

圖1 矩陣式料倉助流清堵PLC控制框圖

3.2 清堵模式

矩陣式料倉助流清堵PLC電氣控制系統(tǒng)可以根據(jù)現(xiàn)場具體要求實(shí)現(xiàn)以下模式化控制：

(1)本地/遠(yuǎn)程模式?？梢酝ㄟ^選擇開關(guān)指定本地/遠(yuǎn)程模式，本地模式是指在現(xiàn)場實(shí)現(xiàn)近程控制，操作人員可以通過安裝在現(xiàn)場的控制箱直接對(duì)料倉進(jìn)行清堵控制；遠(yuǎn)程模式是通過中央控制室對(duì)料倉進(jìn)行遠(yuǎn)距離清堵控制。

(2)手動(dòng)/自動(dòng)控制模式。手動(dòng)模式下，操作人員可以在機(jī)旁或者中控室直接通過按鈕、觸摸屏或電腦屏幕對(duì)指定的噴嘴層下達(dá)清堵命令；自動(dòng)模式下，操作人員只需要選定合適的參數(shù)，就可以定時(shí)定點(diǎn)定層自動(dòng)進(jìn)行預(yù)防性清堵控制。

(3)模式化清堵控制。

(4)多系統(tǒng)融合控制。

矩陣式料倉助流清堵PLC電氣控制系統(tǒng)通過編碼和解碼，將可控的輸入和輸出信號(hào)反饋給其他控制系統(tǒng)并與其融合，使其他控制系統(tǒng)也能方便地參與清堵控制。在寧化行洛坑鎢礦山原料倉清堵改造應(yīng)用中，PLC控制系統(tǒng)與該公司遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)高度融合，既能各自獨(dú)立控制，又可以合二為一，大大增強(qiáng)了實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)干預(yù)清堵的控制效果。

4 結(jié) 論

矩陣式料倉助流清堵PLC電氣控制系統(tǒng)可靠性高、操作簡單、占用空間小，可將可控的輸入和輸出信號(hào)反饋給其他控制系統(tǒng)并與之融合，實(shí)現(xiàn)其他控制系統(tǒng)與PLC電氣控制系統(tǒng)聯(lián)合進(jìn)行清堵控制，能有效疏通料倉堵塞、提高料倉使用率和生產(chǎn)效率。矩陣式料倉助流清堵系統(tǒng)將基于控制技術(shù)的發(fā)展，不斷向系統(tǒng)化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、一體化的可嵌入式方向發(fā)展，為工業(yè)正常生產(chǎn)提供保障。