石人溝鐵礦尾砂充填集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

【摘要】本文介紹了一種建立在PLC控制基礎(chǔ)上的基于石人溝鐵礦尾砂充填集控系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，主要從項(xiàng)目概況、項(xiàng)目建設(shè)等內(nèi)容進(jìn)行了闡述，包括現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備構(gòu)成、硬件搭建方式、以及軟件功能、系統(tǒng)建成后取得的實(shí)際效果等內(nèi)容。

【關(guān)鍵詞】充填系統(tǒng)；PLC；主從站

The Design Based on the ShiRenGou- Iron-Mine about BACK Filling System and centralized control

Abstract：In this paper introduces a kind of based on PLC control of construction and application of Shirengou Iron Mine Tailings Filling Control System Based on the foundation， mainly from the general situation of the project， the project construction are described in detail， including the equipment， hardware， and software have build method， the system obtainedafter a good actual effect etc.

Key Words：BACK Filling System；PLC ；Master-slave Station

1、系統(tǒng)現(xiàn)狀

石人溝鐵礦坐落在河北省唐山遵化市，1970年8月開工建設(shè)，1975年7月投產(chǎn)，2001年開始井下建設(shè)，露天采礦已全部轉(zhuǎn)為井下采礦，一、二期井下采礦工程已投產(chǎn)，三期工程正在建設(shè)，2010年投產(chǎn)。礦石資源儲(chǔ)量1.7億噸，現(xiàn)年產(chǎn)鐵精粉40萬噸，三期投產(chǎn)后年產(chǎn)鐵精粉70萬噸。充填系統(tǒng)采用全尾砂及水泥作為充填料，充填站設(shè)置兩套可獨(dú)立運(yùn)行的充填系統(tǒng)。每套系統(tǒng)主體設(shè)施包括兩個(gè)尾砂倉、一個(gè)水泥倉、一套攪拌機(jī)、兩個(gè)充填鉆孔及相應(yīng)的井下管道。選礦尾砂經(jīng)砂倉沉降放砂至攪拌桶，水泥則由螺旋給料機(jī)、螺旋電子秤添加至攪拌桶。料漿經(jīng)攪拌桶攪拌后，經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入料斗，最終經(jīng)充填管路輸送至井下采場(chǎng)充填，目前的操作方式全部為人工手動(dòng)操作，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)進(jìn)度和效率，同時(shí)增大的礦上的管理成本和安全隱患，如圖1所示。

2、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)在經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地充分調(diào)研的實(shí)地基礎(chǔ)之上，采用西門子S7系列可編程控制器作為控制核心，通過部署在現(xiàn)場(chǎng)的控制主站和控制分站對(duì)現(xiàn)場(chǎng)傳感器及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的信號(hào)采集，從而實(shí)現(xiàn)地面遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)集中控制，其中主站為S7-300系統(tǒng)，從站為S7-200系統(tǒng)。

具體方案實(shí)施：

1）傳感器信號(hào)采集：對(duì)調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)、密度計(jì)、進(jìn)水調(diào)節(jié)閥、安裝射流泵及電動(dòng)球閥，實(shí)現(xiàn)雙管路射流的電動(dòng)控制，并實(shí)現(xiàn)清水、高壓水及風(fēng)射流的自動(dòng)選擇。

2）球閥門狀態(tài)控制：對(duì)調(diào)節(jié)閥、進(jìn)水調(diào)節(jié)閥、溢水閥、進(jìn)沙閥、進(jìn)水閥、反沖水閥、進(jìn)氣電磁閥組等球閥門設(shè)備進(jìn)行控制；

3）水泵電機(jī)控制：對(duì)3臺(tái)加壓電機(jī)和2臺(tái)水泵進(jìn)行開?？刂?；

4）通信控制設(shè)計(jì)：在集控中心一樓配電室部署1臺(tái)控制主站，在現(xiàn)場(chǎng)平臺(tái)部署1臺(tái)控制分站，通過架空鋼管，敷設(shè)通信光纜，實(shí)現(xiàn)主從控制站數(shù)據(jù)通信。

5）在地面配置集中控制計(jì)算機(jī)，控制主站與集控中心上位機(jī)通過敷設(shè)網(wǎng)線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行工況監(jiān)測(cè)、設(shè)備遠(yuǎn)程控制及相關(guān)歷史數(shù)據(jù)記錄。

現(xiàn)場(chǎng)通訊結(jié)構(gòu)圖如下：

3、系統(tǒng)功能

系統(tǒng)建成后實(shí)現(xiàn)了尾砂充填系統(tǒng)自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備各種運(yùn)行參數(shù)；根據(jù)攪拌桶密度計(jì)控制填充系統(tǒng)自動(dòng)化工作，實(shí)現(xiàn)地面集控中心對(duì)系統(tǒng)控制的各項(xiàng)操作。具體包含以下幾個(gè)方面：

3.1控制模式

系統(tǒng)有二種控制方式：遠(yuǎn)程手動(dòng)、遠(yuǎn)程自動(dòng)。

1）遠(yuǎn)程手動(dòng)由地面計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制采用手動(dòng)操作時(shí)，實(shí)現(xiàn)單臺(tái)設(shè)備啟停，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行檢修操作運(yùn)行。

2）遠(yuǎn)程自動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)攪拌桶密度計(jì)的參數(shù)設(shè)定，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)填充系統(tǒng)自動(dòng)化控制。由于PID控制算法是一種應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟的控制方法，它能滿足一般工業(yè)過程控制的要求，其優(yōu)點(diǎn)已為人們所共識(shí)，所以該系統(tǒng)主要是利用了西門子200PLC程序的PID算法，根據(jù)液位、濃度、配比來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，達(dá)到了很好的效果。

3.2軟件監(jiān)控功能

1）提供用戶管理并具備相應(yīng)的權(quán)限，具有安全密碼，沒有權(quán)限的人員不能對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行查詢、設(shè)置、刪除文件等操作。如圖3：

2）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)尾砂填充系統(tǒng)各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和各個(gè)實(shí)時(shí)參數(shù)。

3）顯示各個(gè)參數(shù)的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線：實(shí)時(shí)曲線動(dòng)態(tài)顯示，對(duì)重要的電機(jī)參數(shù)以曲線方式實(shí)時(shí)在線動(dòng)畫顯示，便于跟蹤故障分析動(dòng)態(tài)參數(shù)，根據(jù)歷史曲線可以查詢每個(gè)參數(shù)在一段時(shí)間內(nèi)的變化趨勢(shì)，并能生成報(bào)表；

4）實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)各類故障狀態(tài)顯示、報(bào)警和歷史報(bào)警查詢：當(dāng)有報(bào)警產(chǎn)生時(shí)，可通過組態(tài)畫面顯示的報(bào)警信息方式提示操作人員有報(bào)警發(fā)生，以便操作人員能及時(shí)了解各個(gè)設(shè)備的運(yùn)行情況；

5）能夠動(dòng)態(tài)顯示管路水流動(dòng)畫、動(dòng)態(tài)顯示倉位等。

4、系統(tǒng)運(yùn)行效果

2014年3月投入運(yùn)行至今，該系統(tǒng)使用效果良好，平均開機(jī)時(shí)間降低了50%，現(xiàn)在的系統(tǒng)只需操作人員通過電腦就可以進(jìn)行進(jìn)砂管路閥門等設(shè)備開關(guān)，既節(jié)約了操作時(shí)間，又降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)減少了設(shè)備故障率，提高設(shè)備開機(jī)率和生產(chǎn)效率，值得推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]崔鵬，劉文，胡志勇.銅綠山礦全尾砂充填系統(tǒng)的改造工程.企業(yè)開發(fā)技術(shù)，2010（3）.

作者簡(jiǎn)介

王海君（1983-），男，工程師，河北玉田人，徐州中礦大華洋通信設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)部工作，目前主要從事礦山綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)研設(shè)計(jì)工作.

基金項(xiàng)目

江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化資金項(xiàng)（BA2010058）.