皮帶集中智能管控系統(tǒng)

山信軟件股份有限公司 李 俠

皮帶集中智能管控系統(tǒng)

山信軟件股份有限公司 李 俠

為了減少維檢人員，降低維檢成本和設(shè)備故障率的目標(biāo)，提高設(shè)備運行水平，開發(fā)了基于透明工廠理念的企業(yè)皮帶集中智能管控系統(tǒng)。

減少；降低；透明；集中智能

一、概述

皮帶運輸機是工業(yè)生產(chǎn)連接各道工序的紐帶，在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，目前皮帶機的運行均采用人員現(xiàn)場管理，設(shè)有皮帶工崗位，負(fù)責(zé)皮帶的看護(hù)點檢、衛(wèi)生清掃及緊急情況的處置，勞動強度大。存在的主要問題有：機械設(shè)備運行基本正常，但皮帶跑偏、堵料、漏料和撕裂常有發(fā)生；部分皮帶檢測手段不全，如跑偏、堵料、打滑等；少量皮帶有零星的監(jiān)控攝像，但環(huán)境粉塵大，監(jiān)控效果差；專職點檢人員無法定量分析，只能根據(jù)經(jīng)驗定性評估，常發(fā)生因漏檢、錯檢引發(fā)的皮帶機故障。

隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大和自動化生產(chǎn)水平的提高，沿用傳統(tǒng)的生產(chǎn)運行管理模式即采用人海戰(zhàn)術(shù)和救火式的故障處理模式，已無法滿足高效穩(wěn)定的生產(chǎn)需求。皮帶集中智能管控系統(tǒng)可有效減少操作人員，提高勞動生產(chǎn)率。以集中智能管控為基礎(chǔ)，可以實現(xiàn)皮帶機按流程自動控制，從而減輕工人的勞動強度。以皮帶集中智能管控全自動穩(wěn)定運行為目標(biāo)，補充完善皮帶機的保護(hù)檢測點，并通過視頻監(jiān)控集中巡檢，提升設(shè)備安全運行水平。

二、系統(tǒng)構(gòu)成

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，完善工藝設(shè)備檢測和自動化控制。在皮帶機的下料口安裝自制的防堵料開關(guān)，皮帶的受料口上托輥處安裝壓感式皮帶撕裂檢測裝置，頭輪底皮帶處安裝光感式皮帶撕裂檢測裝置，皮帶機頭輪處增加打滑檢測開關(guān)，皮帶機的頭部、尾部、中段安裝跑偏檢測開關(guān)，皮帶機尾輪墜砣處加裝行程開關(guān)檢測皮帶堵料或壓料。健全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，增加部分交換機、敷設(shè)光纖等。完善視頻監(jiān)控系統(tǒng)。優(yōu)化控制程序，針對增加的檢測設(shè)備對基礎(chǔ)自動化控制程序進(jìn)行完善。進(jìn)行皮帶運維管理系統(tǒng)開發(fā)，開發(fā)基礎(chǔ)參數(shù)診斷系統(tǒng)、工藝點檢維護(hù)系統(tǒng)、皮帶清掃管理、皮帶消耗管理、能耗成本分析統(tǒng)計等。皮帶集中智能管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 皮帶集中智能管控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

三、實現(xiàn)功能

1、皮帶集中智能管控系統(tǒng)

通過監(jiān)控畫面和鍵盤、鼠標(biāo)完成對皮帶運輸全過程的監(jiān)視和控制?？梢赃x擇自動、手動、非常手動等模式操作皮帶機運輸設(shè)備。在自動模式下，實現(xiàn)流程設(shè)備的逆啟順停。所有運行數(shù)據(jù)和報警及事件信息均能自動生成報表，并通過打印機打印。當(dāng)檢測到皮帶打滑、溜槽堵料、皮帶撕裂時，畫面報警并連鎖設(shè)備停機。當(dāng)檢測到皮帶跑偏時，一度報警，二度延時連鎖設(shè)備停機。實現(xiàn)皮帶機各種保護(hù)開關(guān)的集中監(jiān)視，當(dāng)某個保護(hù)開關(guān)出現(xiàn)故障時，集中監(jiān)視計算機能準(zhǔn)確顯示故障所在部位。系統(tǒng)自動生成的生產(chǎn)報表如圖2所示。

1）控制系統(tǒng)靈活操作簡單

皮帶集中智能管控系統(tǒng)在組態(tài)系統(tǒng)時具有極大的靈活性，具有極強的處理能力，以及大的I/O容量。適應(yīng)性好可編程控制器是通過程序?qū)崿F(xiàn)控制的。當(dāng)用戶要求發(fā)生變化時，只需改變程序即可。因此能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同規(guī)模、不同功能的控制系統(tǒng)，適應(yīng)能力非常強，既可控制一臺單機，又可控制一條生產(chǎn)線，同時多種操作模式，操作簡單靈活既可現(xiàn)場控制，又可遠(yuǎn)距離控制。

2）程序維護(hù)簡單

PLC程序簡單、直觀，面向用戶。程序編寫簡單易學(xué)，可以很方便的進(jìn)行程序修改，調(diào)整計時器、計數(shù)器的值來適應(yīng)現(xiàn)場設(shè)備運行的要求。

3）系統(tǒng)保護(hù)功能

皮帶急停保護(hù)：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)危害設(shè)備和人身的危險時，運行人員可通過現(xiàn)場控制臺或者操作界面HMI上的停止按鈕使流程瞬間全停。運行人員復(fù)位緊急停止按鈕后，通知主控室操作人員重新啟動流程。

皮帶撕裂保護(hù)：縱向撕裂傳感器安裝在皮帶下方，當(dāng)皮帶發(fā)生縱向撕裂故障時，運送的物料落在傳感器上面，傳感器動作報警并急停。

皮帶跑偏保護(hù)：可采用跑偏開關(guān)用于皮帶運輸跑偏監(jiān)測和保護(hù)。

皮帶打滑保護(hù)：采用速度傳感器探測皮帶輸送機速度及加速度，實現(xiàn)打滑保護(hù)。

流量監(jiān)測功能：采用接觸式料流傳感器，可使皮帶系統(tǒng)在自動狀態(tài)下根據(jù)物料的情況啟、停皮帶，節(jié)省了電能。

當(dāng)發(fā)生輕度故障如皮帶輕度跑偏HMI顯示故障報警，此時設(shè)備還可以繼續(xù)正常運轉(zhuǎn)，只發(fā)出報警提示操作人員；皮帶發(fā)生打滑、嚴(yán)重跑偏故障時，故障點及其上游設(shè)備瞬時停機，故障點下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變。待故障解除后，可以從故障點向上游重新啟動設(shè)備，也可以在故障未解除時，從故障點下游開始延時停設(shè)備。在HMI上可以看到滾動條和報表的形式實時顯示當(dāng)前最新故障和設(shè)備啟停狀態(tài)；

如果現(xiàn)場遇到緊急情況，現(xiàn)場人員可以立即拉事故拉繩開關(guān)，此時故障點及其上游設(shè)備瞬時停機，故障點下游設(shè)備保持原工作狀態(tài)不變。事故開關(guān)復(fù)位后，通知主控室人員按“順始”按鈕，此時從故障點自動恢復(fù)生產(chǎn)。

圖2 系統(tǒng)自動生成的生產(chǎn)報表

4）HMI交互功能強大

皮帶智能管控系統(tǒng)報警顯示有以下功能，狀態(tài)顯示：在HMI可顯示各皮帶機的啟停狀態(tài)、電源指示等。故障指示：在HMI上可顯示各皮帶機跑偏、閉鎖、縱撕、超溫、打滑、堆料、灑水、電機故障等信號，可查詢皮帶保護(hù)點并顯示。通訊及啟動告警功能：系統(tǒng)配置擴音電話和起動前的語言告警裝置。

維修人員可通過皮帶沿線設(shè)置的擴音電話與各皮帶分站聯(lián)系，故障保護(hù)時，系統(tǒng)通過沿線語言裝置，進(jìn)行語言報警，便于維修工查找故障點，節(jié)省故障查詢時間。自動運行方式時，根據(jù)PLC內(nèi)部設(shè)定的程序自動啟停設(shè)備；還可根據(jù)需要使設(shè)備單機運行，當(dāng)對設(shè)備進(jìn)行檢修時還可將運行方式轉(zhuǎn)換到檢修狀態(tài)，檢修人員可通過機頭、機尾安放的本安就地箱啟停設(shè)備。

2、皮帶機運維管理功能

通過對設(shè)備運行狀態(tài)和皮帶保護(hù)動作信息的統(tǒng)計分析，動態(tài)更新點檢內(nèi)容，減少錯檢和漏檢。通過人工錄入，對點檢信息進(jìn)行歸檔管理，通過設(shè)備基礎(chǔ)參數(shù)診斷模塊對點檢數(shù)據(jù)進(jìn)行評價，自動生成檢修計劃。實現(xiàn)皮帶清掃等級管理：根據(jù)皮帶的使用情況對其進(jìn)行整編分類，建立皮帶等級管理標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定清掃等級，針對每次清掃，操作人員將執(zhí)行情況錄入到系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)實際運行情況，動態(tài)調(diào)整皮帶的清掃等級和清掃計劃，最終實現(xiàn)皮帶清掃間隔時間的持續(xù)提高。皮帶機運行日志中系統(tǒng)自動記錄每條皮帶機的運行電流、運行時間和故障停機時間。系統(tǒng)自動記錄每條皮帶機的保護(hù)動作次數(shù)。通過人工錄入，記錄每個班發(fā)生的皮帶機運行故障和處理方法。

3、皮帶機運行能效

通過對皮帶機運行電流歷史數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，對皮帶機電機容量設(shè)計的合理性進(jìn)行評價，解決皮帶機因“大馬拉小車”導(dǎo)致的運行效率降低問題。通過對每條皮帶機安全運行公里數(shù)和故障停機時間的統(tǒng)計，對設(shè)備運行的可靠性進(jìn)行量化評價。按流程對皮帶的能耗和運輸?shù)奈锪现亓窟M(jìn)行統(tǒng)計，得出每個班組噸料耗電量，對運輸量和能源消耗進(jìn)行量化考核，減少因皮帶空轉(zhuǎn)導(dǎo)致的能耗增加。皮帶能耗趨勢如圖3所示。

圖3 能耗趨勢

4、皮帶消耗管理

通過人工錄入，記錄皮帶的撕裂消耗，自動更新每月（或季度）的每萬噸料皮帶撕裂消耗，通過對標(biāo)，提高皮帶運行管理水平。

四、結(jié)論

皮帶集中智能管控系統(tǒng)提高皮帶機系統(tǒng)運行可靠性，出現(xiàn)問題時及時預(yù)警，避免因跑偏、打滑、堵料、撕裂造成的事故，節(jié)約相關(guān)設(shè)備檢修費用。減少了因皮帶撒漏造成的清掃工作，降低了崗位勞動強度，改善了職工工作環(huán)境，為合并崗位、減員增效創(chuàng)造條件。該系統(tǒng)通過采集大量生產(chǎn)及自動化設(shè)備參數(shù)，并進(jìn)行專家分析，實現(xiàn)了皮帶集中智能管控的集約化、透明化、扁平化管理。

[1]薛興昌．鋼鐵工業(yè)自動化的現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展[C]．第四屆工業(yè)儀表與自動化學(xué)術(shù)會議,2001年9月18號．

[2]韓精華,自動化網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用[J]．中國冶金,2005年12月,第15卷第12期．

李俠（1979—），女，大學(xué)本科，工程師，現(xiàn)供職于山信軟件股份有限公司，主要從事冶金等領(lǐng)域電氣自動化方面的研究與應(yīng)用。