DCS砂石骨料生产线中央控制系统

刘辉：集散控制系统在现代化砂石骨料生产线中的应用

2014-12-09 14:00:47

集散控制系统在现代化砂石骨料生产线的应用

刘辉 （黄山晶品建筑集料科技有限公司）

摘要：近年来随着国家城市化步伐的加快，快速化的基础建设催生了大量砂石需求，日益枯竭的天然砂石已经无力支撑起整个市场正常运转，此时以市场为导向的第二波力量促使机制砂石发展步入到一个高速轨道上来，由于各地政府和有关部门加大了对砂石行业的整顿和规范管理力度，采取多项措施管控天然砂采挖，规范机制砂石生产环节等政策，传统的砂石骨料生产线已无法满足市场的需要，随着技术的不断更新发展，砂石骨料的生产方式也在逐步改进并取得了显出的成效，新型的自动化集成化连续高效生产的砂石骨料生产线更多的涌现，砂石骨料工厂也越来越多的运用先进的自动化控制系统来服务生产线，满足企业的高效生产的同时为生产、设备、运营管理提供各种便利。

关键词：砂石骨料 控制手段 集成化自动控制系统

一、砂石骨料行业工艺生产线的发展历程

砂石骨料生产线的第一阶段：以人工开采天然砂石为主，砂石多为自然风化、流水剥蚀而形成；第二阶段：天然砂石实现机械化开采，砂石质量逐步提升；第三阶段：机制砂石骨料的比重快速增加，砂石骨料行业技术标准逐渐完善，砂石是以开采矿山经过加工而制成；第四阶段：砂石骨料的市场逐步细分，高标准要求的精品骨料逐步出现，面向高性能、耐久性混凝土骨料的比重逐步增加。

二、砂石骨料行业工业生产手段的发展情况

早期的砂石骨料生产线大多是业主通过社会关系拿到矿石后找以矿山破碎类为主的设备厂家简单的购置破碎机和皮带机进行简单组合进行生产（台时产量一般为200-300吨/时），生产性能较为低下，台时产量也不能完全受控，成品质量也是较为随意，环保也不能达到要求，设备的周期监控及维护检修均不方便，整个生产线后期运行质量更是每况愈下，实际的生产成本不断增高。

传统的生产线控制系统更是谈不上自动化控制，一般只有有简单的一些单机设备旁边的启停按钮盒控制生产线的启停，没有专业的控制系统，也没有对设备运行的监控手段，也没有设备保护项目，容易发生堵料堆料等生产事故，整个生产只能依靠生产管理人员的责任心及管理经验，严重制约规模化的生产。

目前砂石行业已经过了早期的江河湖泊人工开采和天然砂石机械开采，发展到当前的机制砂石规模化生产阶段，砂石骨料最终将发展成为矿山开采、加工、物料储运高度集成化、自动化、规模化的现代产业。

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传统的砂石骨料生产线，布局较为粗狂随意，对于日益要求严格的环保问题，根本达不到要求

设备布置及电气的控制方案单一，电缆混乱，带来安全隐患的同时更谈不上稳定高效的运行

三、新型砂石骨料生产线上的用到的控制手段

目前，在新型砂石骨料生产线常用的控制手段为集散控制系统(DCS)。基于目前设计的新型骨料生产线生产规模较大，普遍生产线台时500-600吨/时，部分生产线台时产量达到1000吨/时左右，与此同时，大规模的生产线劳动生产率的提高也更加依赖于先进的计算机控制系统 ，集散型控制系统（DCS）是一种采用标准化、模块化和系列化设计，由过程控制级、控制管理级、生产管理级和经营管理级所组成，以通信网络为纽带，具有集中显示操作管理、控制相对分散特点的多级计算机网络系统结构。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。

现代化砂石骨料生产线合理布局，利用地势设置台段，减少施工费用及缩短施工周期，系统能力高，环保达标，打造花园式工厂

中控数据一目了然，各类报警跳停信息清晰可见，各类保护项目设置齐全，利于操作员对全局的把控，实现对产能、质量、能耗的完全控制

各参数趋势的存储记录，利于管理者对生产数据及设备运行状况分析

中控岗位人员利用组态操作画面可集中对整个生产线的设备进行启停及生产喂料、成品发运等信息进行控制。根据DCS系统监控设备的参数跟踪设备运行的情况、根据系统工艺参数的监控判断系统运行情况，具备生产控制的能力。同时DCS系统还提供参数储存功能，通过建立相应的应用曲线，可以提供监控参数的长期运行趋势，对判断设备和系统运行的短期和长期变化提供依据，相应的也可以提供生产统计所需求的基本项目，自动生成班、日、月各类生产信息报表。中控室成为各个系统监控设备运转和故障排除、管理生产调度、接收和发布生产情况信息的控制中心。

四、在生产线中应用的部分自动控制方案

1、皮带机下料口防堵料

自动化方案：在DCS程序中完善相应的控制逻辑联锁，当下游皮带机因故障或其他原因停机时在程序中将下游皮带机的运行信号做到上游皮带机控制程序的运行联锁中，此时当下游皮带机跳停，运行信号丢失，上游皮带立即停机，便不会堵塞下料口，将下游皮带机的运行联锁做到上游皮带机的启动联锁时也同样能防止下游皮带未启动时开启上游皮带，造成下料口堵塞现象。

2、仓满自动停止给料

对于上图操作画面中，缓冲中间仓的设置是为了使破碎机的喂料更加均匀受控，当缓冲中间仓下的喂料机故障或者小仓下料口堵塞时会造成中间仓料位立即上涨，如果不进行及时控制，会造成爆仓的危险，轻者仓下料口爆出变形积一大堆物料，重则有可能把上游喂料皮带头部托辊顶死，划伤皮带或顶翻皮带机头部基础，因此需要一种合理的手段去控制缓冲仓的料位，靠人为是无法看得住，此时DCS 的控制方案是将小仓安装料位计或者仓重仪，并做好仪表标定。当仓内物料达到一定值时立即停止最初端部给料机设备，停止上游系统进料，将皮带上剩余物料下到小仓，此时还应运行一个程序监控如果仓位继续上涨至80%后开始计时5-10S（根据现场调试时观察设置）内如果达到85%，自动跳停小仓前端所有设备禁止往小仓内下料。这里提到为什么不直接设置小仓物料达到80%直接跳停设备，还要做这么一段程序，是因为如果是瞬时的偶尔卡料或其他暂时原因，只要止住首段喂料稍微控制一下，就能过去，等小仓料位降下来就直接启动首段喂料设备，减少为设备停机次数，降低电耗及提高运转率，也不会造成小仓爆仓的后果，实现精细化管理。

另外对于下图中这种缓冲仓较大，料源较稳定的情况可在在上述的基础上在增加仓料位低于30%，自动打开相应的输送皮带机及下料口闸阀，当物料达到要求时，停止喂料，如此程序内部往复运行，喂料基本不用人为关注，即可达到控制目的，只要小仓的传感器不出现故障，定期进行维护检验，便可长期稳定运行。

同时这一环设备的运行效率也较高。该开时就开，该停时就停，有效降低设备电耗。