◎ 馬 飛

（連云港東糧碼頭有限公司，江蘇 連云港 222000）

1 項目背景和意義

在港口散糧作業(yè)中，門機是卸船作業(yè)中的主要設(shè)備，門機抓料直接進(jìn)入氣墊皮帶機中，進(jìn)而進(jìn)入后續(xù)流程。由于門機作業(yè)的不連續(xù)性，流量與下序設(shè)備不匹配，出現(xiàn)不足或過載，在遇到更換流程、故障時，溝通操作不當(dāng)會造成故障擴大，門機散糧作業(yè)流量及保護(hù)問題成為影響卸船效率的一大瓶頸。本文提出了應(yīng)用無線通信技術(shù)將門機與中控室的控制系統(tǒng)實現(xiàn)一體化的設(shè)計與應(yīng)用，努力破解效率不足且存在安全生產(chǎn)的問題。

2 現(xiàn)狀

為了滿足生產(chǎn)需要，實現(xiàn)流量自動匹配，同時滿足安全保護(hù)的功能，就必須對門機及中央控制系統(tǒng)進(jìn)行融合，進(jìn)行自動控制和聯(lián)鎖保護(hù)的改造。

2.1 門機控制系統(tǒng)

連云港東糧碼頭有限公司采用3臺青島海西MQS型25 t門座起重機，在船舶滿倉時，平均可以達(dá)到430 t·h-1的作業(yè)效率，如果匹配1 000 t·h-1的氣墊皮帶機，則需要3臺門機。抑塵漏斗采用西門子S300控制系統(tǒng)，在駕駛室設(shè)置操作臺，通過實時通信實現(xiàn)人工的遠(yuǎn)程操作。流量控制上，通過電動流量閘門來實現(xiàn)，采用手動控制方式進(jìn)行操作。

2.2 中央控制系統(tǒng)

連云港東糧碼頭有限公司中控室采用施耐德昆騰系列，上位機采用西雅特組態(tài)，在下序皮帶機中，安裝皮帶流量秤，通過上位機組態(tài)實時觀察皮帶機流量，在轉(zhuǎn)換流程及流量異常時，通過對講機與司機進(jìn)行溝通，實現(xiàn)流量調(diào)節(jié)。在下序設(shè)備發(fā)生故障時，通過對講機通知司機停止作業(yè)，關(guān)閉流量閥門。

3 改造方案

為了節(jié)省改造成本，利用現(xiàn)有系統(tǒng)實現(xiàn)門機中控的融合，通過流量閘門自動控制，實現(xiàn)流量匹配且安全可控。因此，需要實現(xiàn)西門子S300CPU（圖1）與施耐德昆騰67160CPU（圖2）的通信。門機是移動作業(yè)的，設(shè)計階段未設(shè)計通信電纜卷筒，因此在不增加改造費用的情況下，采用達(dá)泰無線傳輸模塊，實現(xiàn)漏斗西門子與中控室施耐德的開關(guān)量及模擬量的信號傳輸。實現(xiàn)系統(tǒng)融合，不但可以實現(xiàn)保護(hù)聯(lián)鎖，還可以在作業(yè)流程設(shè)置階段，預(yù)設(shè)各臺門機作業(yè)量及流量閘門的開度，更能及時根據(jù)流量情況及漏斗料位開關(guān)，實現(xiàn)閘閥門自動調(diào)節(jié)，達(dá)到額定作業(yè)效率。改造后的自動控制流程如圖3。

圖1 西門子S300控制系統(tǒng)圖

圖2 施耐德67160CPU圖

圖3 自動控制流程圖

4 方案實施

4.1 流量控制改造

4.1.1 流量閘門編碼器

購置編碼器、轉(zhuǎn)換器，將編碼器的信號轉(zhuǎn)換并傳輸至PLC內(nèi)，再通過距離轉(zhuǎn)換，在駕駛室的操作面板上及中控室界面上（圖4）顯示出來，可以直觀地看到流量閘門的位置，如圖5所示。在流量閥門關(guān)門到位的位置上，設(shè)置一個接近開關(guān)，作為零點校準(zhǔn)位置。在每個班次作業(yè)完成后，流量閘門觸碰至關(guān)門到位的限位信號后，實現(xiàn)零點校準(zhǔn)，確保開度準(zhǔn)確。

圖4 中控室上位機界面圖

圖5 流量閘門圖

4.1.2 流量測試

連云港東糧碼頭有限公司抑塵漏斗采用流量閘門尺寸為800 mm×600 mm，流量通過能力為1 000 t·h-1。首選對皮帶機秤進(jìn)行精確校驗，在作業(yè)期間，通過流量閘門的開度位置進(jìn)行流量測試，得出滑動門開度與流量的關(guān)系，再通過軟件的編輯，繪制開度與流量的界面。

4.1.3 門機料位監(jiān)測

在門機抑塵漏斗內(nèi)安裝兩個螺旋料位儀，分別為低料位與高料位，實時監(jiān)測門機漏斗內(nèi)糧食情況，是否積料或不足，將信號傳輸至門機駕駛室及中控室，司機及中控室人員可以隨時掌握門機作業(yè)情況。

4.1.4 秤上斗料位監(jiān)測

連云港東糧碼頭有限公司采用托利多斗秤，作業(yè)額定效率為1 000 t·h-1，在秤上斗內(nèi)安裝兩個螺旋料位儀，分別為低料位與高料位，實時監(jiān)測秤上斗的料位情況，判斷卸船效率與進(jìn)倉效率是否匹配，在換倉情況下，料位達(dá)到中料位后，中控PLC自動減少門機流量閘門的開度，來確保安全。

4.1.5 流量預(yù)設(shè)

在作業(yè)前，根據(jù)船舶艙內(nèi)貨物情況，為了做好卸船期間，船舶的平穩(wěn)，實現(xiàn)高效卸船，提前預(yù)設(shè)3臺門機的作業(yè)量。通過在中控室上位機組態(tài)中設(shè)置該倉的作業(yè)量，系統(tǒng)會調(diào)整3臺門機的流量閘門開度，即可實現(xiàn)作業(yè)量預(yù)設(shè)。

4.1.6 控制方式選擇

門機駕駛室漏斗操作柜上設(shè)置一個“中控/現(xiàn)場”的旋鈕開關(guān)，當(dāng)開關(guān)旋轉(zhuǎn)至中控室，即可被中控室自動控制；旋轉(zhuǎn)至現(xiàn)場位置后，由駕駛室司機進(jìn)行操作。

4.1.7 流量自動控制

流量刻度通過預(yù)設(shè)，司機在作業(yè)期間如操作不當(dāng)造成效率低下或高料位，就會發(fā)出流量異常的報警信號。如有特殊原因造成流量不足后，即可通知中控室，中控室根據(jù)情況，設(shè)定臨時作業(yè)量，系統(tǒng)自動進(jìn)行流量調(diào)整。

4.2 聯(lián)鎖保護(hù)改造

4.2.1 下序設(shè)備故障保護(hù)

在門機的下序設(shè)備發(fā)生故障時，上游設(shè)備立即停機，對應(yīng)停機信號通過無線傳輸給門機，使得門機流量閘門自動關(guān)閉，并報警。

4.2.2 漏斗系統(tǒng)故障保護(hù)

門機防塵漏斗包含除塵器2臺、排灰絞龍及關(guān)風(fēng)機、排水氣動翻板、倉壁振動器和電動閘門，當(dāng)發(fā)生故障時，漏斗控制系統(tǒng)會發(fā)出報警信號，并關(guān)閉流量閥門，同時通信至中控系統(tǒng)。

5 改造實施效果

通過對控制系統(tǒng)的改造，在使用初期經(jīng)過不斷試驗與調(diào)試，達(dá)到了預(yù)期的效果，可以實現(xiàn)船艙作業(yè)量的預(yù)設(shè)、門機流量閘門的自動控制、聯(lián)鎖保護(hù)，完成了門機作業(yè)流量自動控制的改造工程。目前，連云港東糧碼頭有限公司32#泊位卸船效率達(dá)到了1 000 t·h-1。

6 改造成本

購置絕對值編碼器3個，共計1萬元；SM331模擬量模塊3個，共計0.8萬元；達(dá)泰通信模塊5萬元；螺旋料位器5個，共計1.2萬元；北京申克皮帶秤1 000 t·h-1費用11.6萬元；安裝改造費用15萬元。

7 結(jié)論

通過集中設(shè)備管理系統(tǒng)與自動控制系統(tǒng)的改造結(jié)合，不但提高了設(shè)備管理效率，可及時發(fā)現(xiàn)問題，做好預(yù)防性維修，同時也能通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷及節(jié)能的方向，為散糧系統(tǒng)節(jié)能降耗做好基礎(chǔ)，為實現(xiàn)四化建設(shè)做好基礎(chǔ)技術(shù)。