王琦

摘 要 對(duì)于煤炭港口而言，堆場(chǎng)中的煤炭運(yùn)輸依靠皮帶運(yùn)煤系統(tǒng)在各個(gè)煤炭港口中被廣泛應(yīng)用，為企業(yè)創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)的皮帶秤空載檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)是基于改善常規(guī)生產(chǎn)中出現(xiàn)的種種情況。秦港二公司作為運(yùn)行30余年的煤炭運(yùn)輸公司，受建港時(shí)技術(shù)水平的制約，生產(chǎn)作業(yè)線運(yùn)行采用了半自動(dòng)化半人工控制方式。雖然經(jīng)過(guò)多次設(shè)備改造，但是對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的控制，只能局限于生產(chǎn)單線，由人工參與狀態(tài)判斷和管理。隨著近年來(lái)港口經(jīng)營(yíng)趨向于精細(xì)化、流程化，對(duì)設(shè)備能源單耗要求的逐年嚴(yán)格，這種單向設(shè)備控制方式，已經(jīng)不能滿足公司經(jīng)營(yíng)的要求。因此，在現(xiàn)有設(shè)備、通信手段的基礎(chǔ)上，提出了一種以電子皮帶秤為媒介、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物料輸送作業(yè)線進(jìn)行自動(dòng)控制的設(shè)備改造方案，即基于皮帶秤空載檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞 皮帶秤;PLC;節(jié)能;過(guò)程

1建設(shè)原則

基于皮帶秤空載檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)的主要目標(biāo)是以電子皮帶秤為媒介，建設(shè)一套完整的現(xiàn)場(chǎng)物料輸送作業(yè)線運(yùn)行狀態(tài)信息傳輸、分析、處理和反饋的自動(dòng)化控制渠道，將設(shè)備瞬時(shí)運(yùn)行情況實(shí)時(shí)傳輸，并做出及時(shí)自動(dòng)調(diào)整，真正實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備的全閉環(huán)控制。因此，相比原有的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，該項(xiàng)目應(yīng)該更穩(wěn)定、更高效、更安全以及具有普遍的推廣意義[1]。

2控制原理

皮帶秤空載檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)建設(shè)目的是為建立一個(gè)以電子皮帶秤為媒介、有效地對(duì)現(xiàn)場(chǎng)物料輸送作業(yè)線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化閉環(huán)控制的管理模式。改造前運(yùn)輸帶的運(yùn)行狀態(tài)是經(jīng)由煤炭管理系統(tǒng)向業(yè)務(wù)管理人員作數(shù)據(jù)顯示，工作人員按照操作規(guī)程自行或通知值班人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟停及其他控制。這種控制方式的最大缺陷在于設(shè)備管理很大程度上取決于工作人員的經(jīng)驗(yàn)、水平以及溝通，造成狀態(tài)誤判、時(shí)間延誤，為生產(chǎn)、設(shè)備帶來(lái)巨大隱患?；谄С涌蛰d檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)在控制流程中增加了自動(dòng)判斷功能，系統(tǒng)提取皮帶秤運(yùn)行瞬時(shí)數(shù)據(jù)，由服務(wù)器根據(jù)判斷條件，自行判斷運(yùn)輸帶運(yùn)行狀態(tài)，并將該狀態(tài)反饋回皮帶秤控制PLC，以實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸帶的最終控制。

3系統(tǒng)架構(gòu)

3.1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

基于皮帶秤空載檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)在原有皮帶秤管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了數(shù)據(jù)判斷功能及狀態(tài)反饋功能。在原有皮帶秤管理系統(tǒng)中，取裝線皮帶秤數(shù)據(jù)由現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)入工業(yè)以太網(wǎng)，通過(guò)交換機(jī)將數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)皮帶秤服務(wù)器，并入企業(yè)煤炭管理系統(tǒng)，形成運(yùn)輸帶作業(yè)狀態(tài)生產(chǎn)信息?；谄С涌蛰d檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中新增電子皮帶秤數(shù)據(jù)判定轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。系統(tǒng)采集皮帶秤服務(wù)器中皮帶秤相關(guān)數(shù)據(jù)，傳輸至電子皮帶秤數(shù)據(jù)判定轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，該服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理判斷，并將判定結(jié)果發(fā)送至皮帶秤控制PLC，對(duì)輸送帶進(jìn)行控制[2]。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)傳輸功能模塊?；谄С涌蛰d檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)根據(jù)功能需要，劃分為三大功能模塊，分別為：電子皮帶秤數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊、皮帶秤數(shù)據(jù)及空載處理模塊、皮帶秤狀態(tài)判定及與PLC通訊模塊。①電子皮帶秤數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊部署于皮帶秤服務(wù)器，負(fù)責(zé)提取皮帶秤系統(tǒng)中皮帶的瞬時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)傳輸至電子皮帶秤數(shù)據(jù)判定轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器。②皮帶秤數(shù)據(jù)及空載處理模塊位于電子皮帶秤數(shù)據(jù)判定轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，用于接受皮帶秤瞬時(shí)數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，形成判定所需的有效信息，并將該信息傳遞至皮帶秤狀態(tài)判定及與PLC通訊模塊。③皮帶秤狀態(tài)判定及與PLC通訊模塊同樣位于電子皮帶秤數(shù)據(jù)判定轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)器，該模塊根據(jù)分析結(jié)果與配置文件進(jìn)行比對(duì)，對(duì)皮帶秤狀態(tài)做出最終判定，并負(fù)責(zé)將結(jié)論傳遞給皮帶秤控制PLC，完成閉環(huán)控制流程。

（2）數(shù)據(jù)傳輸方式。在系統(tǒng)運(yùn)行中，為了保證信息的時(shí)效性、準(zhǔn)確性和安全性等，采取了基于winsock建構(gòu)、UDP協(xié)議的多進(jìn)程并行處理的數(shù)據(jù)傳輸方式。①多進(jìn)程并發(fā)處理的系統(tǒng)架構(gòu)。在皮帶秤服務(wù)器——電子皮帶秤數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)模塊通訊部分，本段通訊主要用于獲取皮帶秤服務(wù)器內(nèi)關(guān)于現(xiàn)場(chǎng)皮帶秤瞬時(shí)運(yùn)行相關(guān)記錄。系統(tǒng)提取數(shù)據(jù)包括各秤的皮帶秤號(hào)、累積量、瞬時(shí)量、皮帶秤運(yùn)行速度、重置累積量等。每終端每頻率共采集五組數(shù)據(jù)。由于這些數(shù)據(jù)需要同步接收處理，因此系統(tǒng)必須進(jìn)行多并發(fā)運(yùn)行處理，將所有皮帶秤分為不同進(jìn)程進(jìn)行單獨(dú)處理，這樣的好處是不影響每一臺(tái)設(shè)備的狀態(tài)判定，同時(shí)對(duì)于程序來(lái)說(shuō)，降低系統(tǒng)壓力與響應(yīng)速度。②基于winsock建構(gòu)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞主要通過(guò)Winsock進(jìn)行通訊。WinSock接口是網(wǎng)絡(luò)編程（通常是TCP/IP協(xié)議）的API。作為windows環(huán)境下網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的編程接口標(biāo)準(zhǔn)，存在于通信區(qū)域中，主要用于將套接字通信進(jìn)程的共有特性綜合在一起，負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)的發(fā)送、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的接受，是系統(tǒng)的核心技術(shù)。系統(tǒng)在皮帶秤服務(wù)器端采用Winsock控件技術(shù)建立與數(shù)據(jù)采集模塊的連接，利用Winsock控件在客戶端建立雙緩存區(qū)，把通過(guò)傳輸過(guò)來(lái)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸給信息處理服務(wù)器，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析處理。利用WinSock通信，完全可以實(shí)現(xiàn)皮帶秤服務(wù)器與模塊的數(shù)據(jù)傳輸，易于操作和系統(tǒng)維護(hù)，能夠保障數(shù)據(jù)通信的可靠性和正確性。

4應(yīng)用情況

基于皮帶秤空載檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)使用管理涉及單位包括生產(chǎn)業(yè)務(wù)調(diào)度部門、電子皮帶秤維護(hù)管理部門、軟件系統(tǒng)管理維護(hù)部門等?；谄С涌蛰d檢測(cè)的節(jié)能控制系統(tǒng)調(diào)試完畢后，完全無(wú)須人工干預(yù)操作、管理?？梢杂行z測(cè)、判斷運(yùn)輸帶運(yùn)行狀態(tài)，并做出及時(shí)反饋。使用效果良好，提高了取裝作業(yè)線運(yùn)行的穩(wěn)定性，有效地降低了取裝設(shè)備的空載率，設(shè)備用電單耗，公司設(shè)備自動(dòng)化管理水平得到極大提升，同時(shí)為能源管理提供了新的管理思路。事實(shí)證明，該系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)構(gòu)想，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸帶——皮帶秤——皮帶機(jī)控制PLC——運(yùn)輸帶的閉環(huán)管理，減輕了調(diào)度控制的工作壓力，有效地降低了設(shè)備空載率和單耗。為公司現(xiàn)有設(shè)備全自動(dòng)化升級(jí)提供了一種信息化的創(chuàng)新、有效的技術(shù)思路，并為今后其他設(shè)備的改造升級(jí)奠定了基礎(chǔ)，是公司利用設(shè)備信息化帶動(dòng)控制自動(dòng)化的一種全新的探索，是設(shè)備管理方式的一種創(chuàng)新，有效地推進(jìn)了公司在管理觀念、管理手段等方面的水平提升。

參考文獻(xiàn)

[1] 姜來(lái)福.煤炭港口皮帶機(jī)料流追蹤系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].水運(yùn)工程刊，2020（3）：121-128.

[2] 張良，唐蒙.基于配煤應(yīng)用的電子皮帶秤可變調(diào)速系統(tǒng)[J].衡器，2018，47（2）：16-18.