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铁矿粗破碎系统的自动化改造
【摘 要】本文用可编程序控制器实现对粗破碎系统的连续监控,解决了破碎机持续挤满给料问题,提高了破碎效率。
  【关键词】颚式破碎机;自动化;plc
  富全矿业井下粗破碎系统主要设备包括板式给矿机及颚式破碎机各一台。为保证下道工序的流畅性,破碎机的破碎矿石粒度需控制在200mm以内。根据颚式破碎机的工作原理,板式给矿机的给料量达到破碎腔容积的2/3时,破碎机的工作效率最高,能较好的控制矿石粒度。
  1 粗破碎系统原控制系统存在的不足
  1.1 所有设备均采用单一接触器式启停控制回路,控制方式为手动分散控制,破碎机与给矿机只设有简单的启停控制联锁,自动化程度偏低。
  1.2 手动给定频率调节板式给矿机转速,控制精度低,无法持续保证破碎腔的料位,导致破碎矿石粒度变化较大,有时超出规定要求。
  1.3 完全依靠现场人员进行监控,系统受人为因素影响较大。如果系统中的某个环节出现问题没有及时发现,就可能导致破碎矿石粒度过大、破碎机堵矿停机,甚至造成设备损坏,影响各工序正常生产。
  1.4 由于现场粉尘多、噪声高、机械振动大,导致电气故障的发生率偏高。
  1.5 各设备电气保护可靠性较低,操作人员无法直观获取设备运行参数及报警信息,造成设备故障率偏高。
  2 自动化控制要求
  为了提高粗破碎系统的可靠性、安全性、可扩展性和自动化程度,实现粗破工序的生产自动控制,建立以可编程序控制器plc为核心的控制系统,具有操作简单、控制功能强、可靠性高等特点。Www.11665.COM
  2.1 自动延时顺序启动和停机
  启动流程:1)首先判断下部矿仓料位是否是高料位;2)判断主溜井料位是否是低料位;3)然后启动破碎机;4)当有破碎机运行反馈信号10s后再启动板式给料机及变频风扇电机。
  停止流程:1)先停止板式给矿机;2)延时30s停止破碎机。
  2.2 状态监测和故障报警
  实时监测下部矿仓料位、主溜井料位、颚口料位、破碎机和板式给料机电流及温度。
  当检测到破碎机和板式给料机电流突然增大时,则按顺序停车,保证设备的安全运行。
  当检测到破碎机飞轮侧、惯性轮测轴承和动颚基座的油温超过70℃时,发出报警信号。实时监测破碎机,当检测到某部位出现故障时,相关设备必须按顺序及时停机,以免故障范围扩大。
  2.3 破碎机挤满给料
  根据长期观察,当破碎腔内料位达到2/3高度时,能实现矿石间的互相挤压,提高破碎效率,最大限度避免大块矿石的出现。
  实时监测破碎腔内料位高度,将料位高度送入到plc中,plc进行a/d转换后,根据料位的设定值,实现闭环调节板式给矿机变频器频率,从而达到料稳定在设定值范围内。
  2.4 手动和自动切换
  手动控制方式用于单独启停各设备,自动控制方式用于根据系统工作需要实现生产过程自动控制。生产过程以自动控制为主,手动方式仅在应急操作、单机调试和检修等情况下使用。若遇紧急情况,则按急停按钮停机。
  2.5 针对352破碎硐室粉尘较多的情况,为降低粉尘,保护操作人员及减少设备因粉尘引起的故障,在下部矿仓下料口添加喷雾除尘装置,可根据矿石的湿度及粉尘情况,设定手动或自动启动喷雾除尘装置。
  3 plc控制硬件设计
  控制系统由执行机构、模拟量的传感器、变送器、开关量输入输出设备、一台程控柜和两台动力柜组成。其中执行机构有电动机、变频调速电机、电磁阀、指示灯、组态软件、工控机等,输入设备有主令开关、启停和复位按钮,电流、温度和压力传感器等,输出设备主要有接触器、变频器、电磁阀、指示灯、报警器等。动力柜中配置电源开关、交流接触器、变频器等,程控柜中配置可编程序控制器、控制操作台。
  系统以plc为控制核心,专门用于工业过程自动化控制的新一代工业控制装置,plc编程简单,功能强大,能够满足破碎站控制系统长期稳定运行、干扰源多、运行环境差的要求。
  系统采用西门子公司生产的s7-200系列小型plc。plc硬件选择:cpu226单元;em231模拟量输入模块;cp243-1以太网通讯模块。系统通过红外料位计、红外测温仪、电流变送器、频率信号变送器等装置,采集各部位料位信号、电流信号、温度信号和频率信号送入plc参与系统控制。同时为将破碎自动化系统融入公司集控系统,达到远程控制的目的

系统通过以太网通讯模块,将采集到的信号先经光电转换后,再通过光缆传输至井上调度集控中心,进入公司集控系统,实现与公司自动化集控系统的完美融合。
  图1
  图2
  4 plc程序设计
  系统采用模块化结构方式设计破碎站控制程序,以提高程序的编程效率和可读性。设计时尽可能提高系统的自动化程度,简化操作步骤,给操作人员提供基于wincc组态软件的人机操作界面。该界面功能强大,操作简单,最大程度上减少人为因素对设备的影响及操作人员的工作量。同时考虑系统应有足够的灵活性,以适应复杂的现场运行情况。plc程序采用梯形图编制,程序包含手动和自动方式切换。其中手动方式主要用于单体设备的调试和检修。
  系统在自动运行时,受控于上位计算机,上位计算机将初始化流程和取消流程,通过采集到的主溜井及下部矿仓料位及各设备状态信号,经plc分析判断后给出控制命令,并由操作人员确认后设备进入自动运行状态。设备运行中,破碎机颚口料位实时反馈至plc,经分析判断后,根据设定的料位值闭环控制板式给矿机的给矿频率,保持颚口料位稳定,实现挤满给矿。同时操作人员可根据破碎机衬板磨损情况,修改板式给矿机运行频率上限设定值,从而保证给料速度满足颚口料位要求。具体流程见图2。
  设备自动和手动运行中均能实时采集设备运行参数,主要有各设备的运行电流、频率、各部分温度,并实时反馈到人机界面,同时生成并保存历史曲线以备查询。各参数出现异常时系统自动弹出报警信息并发出报警声响,严重异常时系统自动停机。
  喷雾除尘装置有解锁(手动)和联锁运行两种方式,操作人员可根据矿石湿度及粉尘情况,选择运行方式。联锁运行时的联锁设备为板式给矿机,投入联锁时,板式给矿机运行,喷雾装置同步运行。解锁运行时,可远程手动启停喷雾装置。
  系统运行界面如图3所示。
  另外,在破碎机下料口上方安装监控摄像头,方便操作人员监控实际颚口料位,并与料位计采集的信号做出对比,以便及时调整板式给矿机给料频率的上限值,使破碎腔料位始终维持在2/3料位水平,保证矿石的破碎粒度,提高设备破碎效率。
  5 系统优点
  5.1 系统自动运行时能连续保持颚式破碎机破碎腔高料位,实现挤满给矿,增大破碎比,提高破碎效率,减少衬板磨损,降低材料消耗
  5.2 提高了设备运行的自动化水平,降低了操作人员的劳动强度,改善了劳动环境
  5.3 系统配备了完善的保护及设备联锁,避免了人员过多参与操作时造成的误操作,实现设备故障及料位报警时能及时停机,避免设备损坏和故障范围的扩大,减少损失
  5.4 系统具备设备报警信息和参数曲线历史查询功能,有助于技术人员分析故障现象,找出故障原因,及时找出处理方法,从而避免类似故障的再次发生
  [责任编辑:王迎迎]
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  •  更新时间:2013-09-01 23:31:25  作者:佚名 [标签: 破碎 自动化 电力系统自动化 技术 破碎 ]
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