魏廣路

摘要：隨著港口煤炭裝卸生產(chǎn)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，如何更好地服務(wù)客戶(hù)、留住客戶(hù)成為港口生產(chǎn)的重中之重。實(shí)施精細(xì)化配煤，提升配煤質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，利用技術(shù)手段滿(mǎn)足客戶(hù)越來(lái)越高的要求成為必要的手段。利用模糊控制理論的精細(xì)化配煤自動(dòng)控制系統(tǒng)的投入很好的解決了傳統(tǒng)配煤比例不夠精確精確、生產(chǎn)效率不高等難題，在滿(mǎn)足客戶(hù)要求的同時(shí)提高了煤炭碼頭運(yùn)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：配煤；精細(xì)化；模糊控制；客戶(hù)需求

秦皇島港股份有限公司負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)的秦皇島港是世界上最大的煤炭輸出港，是我國(guó)“北煤南運(yùn)”大通道的主力樞紐港，現(xiàn)有煤炭泊位21個(gè)，設(shè)計(jì)年通過(guò)能力1.93億噸。秦港第七港務(wù)分公司是秦皇島港煤炭業(yè)務(wù)的主力旗艦單位，2017年煤炭吞吐運(yùn)量近7千萬(wàn)噸。近幾年，隨著周邊煤炭港口的相繼投產(chǎn)，煤炭輸出港的競(jìng)爭(zhēng)壓力越來(lái)越大，隨著2015年在取消配煤費(fèi)用后，配煤業(yè)務(wù)量激增，通過(guò)提高配煤質(zhì)量，最大程度的滿(mǎn)足客戶(hù)的需求成為港口煤炭生產(chǎn)的重中之重。

1.精細(xì)化配煤的必要性

配煤作業(yè)是一種根據(jù)用戶(hù)需求對(duì)不同煤種按一定比例混合的生產(chǎn)工藝，這種生產(chǎn)工藝?yán)脙膳_(tái)取料機(jī)同時(shí)對(duì)不同垛位的不同煤種進(jìn)行取料，并在地面皮帶上進(jìn)行混合來(lái)達(dá)到配置出不同燃燒值的煤碳，然后裝船運(yùn)往目的地。隨著配煤業(yè)務(wù)量的激增以及客戶(hù)對(duì)配煤質(zhì)量的的要求越來(lái)越嚴(yán)格，以前配煤作業(yè)中的諸多問(wèn)題也暴露了出來(lái)。在以前的配煤作業(yè)中完全憑取料司機(jī)的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和操作水平，配煤比例不夠精確，不同煤種的混合也不充分，不能很好的滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)配煤質(zhì)量的要求。同時(shí)由于取料司機(jī)操作水平的差異也會(huì)影響到裝船效率，增加作業(yè)的能耗。針對(duì)以上的問(wèn)題就要求利用技術(shù)手段對(duì)配煤作業(yè)進(jìn)行精細(xì)化管理，達(dá)到滿(mǎn)足客戶(hù)要求，提高生產(chǎn)作業(yè)效率的目的。

2.精細(xì)化配煤技術(shù)的理論基礎(chǔ)

為了解決精細(xì)化配煤作業(yè)的問(wèn)題，我們最終研發(fā)了基于模糊控制理論的精細(xì)化配煤控制系統(tǒng)。這套系統(tǒng)應(yīng)用模糊控制理論通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)皮帶秤數(shù)據(jù)進(jìn)行整合和邏輯運(yùn)算再處理，依靠PLC控制系統(tǒng)和取料上位控制系統(tǒng)將處理過(guò)的數(shù)據(jù)和控制信息傳輸給現(xiàn)場(chǎng)參與配煤流程作業(yè)的取料機(jī)，實(shí)現(xiàn)了配煤作業(yè)全程無(wú)人指導(dǎo)的精細(xì)化自動(dòng)控制。

3.應(yīng)用模糊控制的精細(xì)化配煤實(shí)施方案

配煤作業(yè)是兩臺(tái)取料機(jī)協(xié)同配合作業(yè)，以?xún)膳_(tái)取料機(jī)到裝船機(jī)的距離定義為遠(yuǎn)端取料機(jī)和近端取料機(jī)。為了達(dá)到兩臺(tái)取料機(jī)的料流同時(shí)匯合在一起，遠(yuǎn)端取料機(jī)先啟動(dòng)，近端取料機(jī)后啟動(dòng)。在傳統(tǒng)的配煤作業(yè)中以遠(yuǎn)端取料機(jī)取料量作為基準(zhǔn)，近端取料機(jī)根據(jù)遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)確定取料量，如果近端和遠(yuǎn)端取料機(jī)的工作效率大致相同，那么近端的各種參數(shù)將會(huì)很順利的進(jìn)行隨動(dòng)調(diào)整，但是如果出現(xiàn)遠(yuǎn)端取料機(jī)工作效率遠(yuǎn)大于近端取料機(jī)，那么近端取料機(jī)無(wú)論如何都不可能追趕上遠(yuǎn)端取料機(jī)，這時(shí)就需要調(diào)整為近端作為基準(zhǔn)，遠(yuǎn)端取料機(jī)跟隨調(diào)整。為解決這個(gè)問(wèn)題，我們引入模糊控制理論，通過(guò)數(shù)據(jù)分析智能的選擇作業(yè)中各參數(shù)的參照標(biāo)準(zhǔn)。

如上圖，模糊控制實(shí)質(zhì)上是一種非線(xiàn)性控制，從屬于智能控制的范疇。我們選擇遠(yuǎn)端和近端取料料量累積量差值e（遠(yuǎn)端減近端）和取料料量瞬時(shí)量差值ec（遠(yuǎn)端減近端），做為模糊控制系統(tǒng)的輸入變量。

由于配煤系統(tǒng)沒(méi)有系統(tǒng)函數(shù)，所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法建立如下圖的控制規(guī)則

如圖可知相應(yīng)情況下的控制選擇規(guī)則，并將這些規(guī)則以二維數(shù)組的形式存入PLC內(nèi)部程序中，再通過(guò)計(jì)算e值和ec值實(shí)時(shí)確定所需控制規(guī)則然后進(jìn)行輸出控制。

本套自動(dòng)控制系統(tǒng)以中控室PLC控制系統(tǒng)為依托，實(shí)時(shí)采集皮帶秤相應(yīng)工作數(shù)值，在PLC內(nèi)部進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算后進(jìn)行控制輸出，并在大機(jī)液晶屏上進(jìn)行畫(huà)面提示。

為實(shí)現(xiàn)流程啟動(dòng)后的煤流同時(shí)匯合同時(shí)結(jié)束，需采集遠(yuǎn)端取料機(jī)和近端取料機(jī)工作的垛位號(hào)，計(jì)算出兩臺(tái)取料機(jī)之間的距離再換算出煤流從遠(yuǎn)端到達(dá)近端的時(shí)間。當(dāng)流程啟動(dòng)時(shí)中控室PLC將計(jì)算好的時(shí)間傳送給近端取料機(jī)，近端取料機(jī)接收指令后懸皮和斗輪待命啟動(dòng)，并發(fā)出聲光電提醒，當(dāng)時(shí)間倒計(jì)時(shí)結(jié)束煤流到達(dá)后懸皮和斗輪自動(dòng)運(yùn)行，近端取料機(jī)進(jìn)入工作狀態(tài)。

在配煤作業(yè)過(guò)程中，中控室PLC對(duì)取料機(jī)皮帶秤數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)算再處理。根據(jù)輸入的配煤比例，以遠(yuǎn)端取料機(jī)為基礎(chǔ)，按比例換算出近端取料機(jī)應(yīng)需料量的限定值。之后將此值與近端取料機(jī)的皮帶秤數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，當(dāng)剛剛超出配煤作業(yè)規(guī)定的比例時(shí)系統(tǒng)將會(huì)采取改變皮帶秤數(shù)值顏色的方式提醒司機(jī)，同時(shí)提供超出比例值的顯示。當(dāng)司機(jī)不理會(huì)提醒繼續(xù)當(dāng)前操作，達(dá)到進(jìn)度值相差15%后系統(tǒng)將采取聲光電自動(dòng)報(bào)警，提示司機(jī)進(jìn)行操作修正，當(dāng)報(bào)警持續(xù)10分鐘后，系統(tǒng)將采取強(qiáng)制措施，自動(dòng)限制取料機(jī)的回轉(zhuǎn)。當(dāng)配煤比例恢復(fù)正常設(shè)定值后，系統(tǒng)將停止鎖定，恢復(fù)正常作業(yè)。

4.應(yīng)用模糊控制的精細(xì)化配煤自動(dòng)控制系統(tǒng)后的效果

本系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用以后達(dá)到了以下效果：

（1）在進(jìn)行配煤作業(yè)的過(guò)程中，可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)取料機(jī)的煤流同時(shí)匯合在一起，不同煤種的煤流全程按設(shè)定比例充分混合，作業(yè)結(jié)束時(shí)兩臺(tái)取料機(jī)同時(shí)結(jié)束。

（2）在配煤作業(yè)的過(guò)程中取料司機(jī)可根據(jù)瞬時(shí)取料限量合理控制當(dāng)前的取料料量，使兩臺(tái)取料機(jī)煤流按設(shè)定比例進(jìn)行混合。

（3）通過(guò)取料機(jī)的上位系統(tǒng)提供必要的運(yùn)行參數(shù)給取料司機(jī)，包括兩臺(tái)取料機(jī)的瞬時(shí)料量和累積量、流程取料進(jìn)度、當(dāng)前配煤比例的誤差等。取料司機(jī)可根據(jù)這些數(shù)據(jù)判斷自己是否按規(guī)定比例進(jìn)行操作，司機(jī)可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)做相應(yīng)調(diào)整，使混合煤流能按規(guī)定比例混合。若超出規(guī)定比例的控制要求，司機(jī)未做正常修訂，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)修訂程序。

5.結(jié)語(yǔ)

基于模糊控制理論的精細(xì)化配煤自動(dòng)控制系統(tǒng)的投入最大程度減少人為因素在配煤作業(yè)中的影響，提高了配煤作業(yè)質(zhì)量，提高了裝船作業(yè)效率，贏得了客戶(hù)和市場(chǎng)的好評(píng)。該系統(tǒng)還可以融入到全自動(dòng)化控制的煤炭裝卸作業(yè)中，真正的實(shí)現(xiàn)碼頭生產(chǎn)的智能化、自動(dòng)化。

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