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摘要：对水泥原料辅料破碎及输送系统的主要设备、工艺流程、操作方法作了详细说明，并对系统的控制系统中间控制层软件编程，中间控制层和上位机的通讯设计，上位机画面的设计作了详细介绍，使操作维护人员对该系统有了充分认识。
关键词：原料辅料破碎；输送；工艺流程；中间控制层；上位机
水泥企业在我们国家建设、基础设施、房地产等相关行业来说是必不可少的单元，直接为相关方面的建设提供原料。水泥原料辅料破碎作为水泥生产原料部分的配料部分对水泥熟料的成分、质量起到比较关键的作用，进而影响到国家、民用建筑等各种项目建设的质量。因此，对于水泥生产来说，辅料破碎及输送非常重要，好的控制系统对稳定生产、提高产量、保护设备以及操作和维护来说非常关键。操作和维护技术人员对控制系统有一个充分了解，对整个生产线来说非常必要。下边就水泥原料辅料破碎及输送控制系统的设计及应用作以详细介绍。
1 工艺流程
矿山开采的粒度为800mm以下的砂岩/页岩/石灰石（简称辅料）由矿用自卸卡车运至辅料破碎车间，卸入辅料受料仓，经可调速板式喂料机（02.01）将辅料喂入反击式破碎机（02.02）。经过破碎后的砂岩/页岩（粒度50mm）经胶带输送机（02.03）及胶带输送机（03b.01）送到辅料堆棚。经过破碎后的石灰石（粒度50mm）经胶带输送机（02.03）及胶带输送机（02.11）送到石灰石露天堆场。本破碎车间设有袋式收尘器（02.04）及脉冲单机袋收尘器（02.05）各一台，抽取破碎机进料处及胶带输送机（02.03）、胶带输送机（02.11）、胶带输送机（03b.01）、下料处的含尘气体，净化后的气体由风机（02.12）排出。收集下的灰尘经灰斗下的排灰阀卸入胶带输送机（02.03）。本系统采用的反击式破碎机（02.02）最大入料粒度800mm，生产能力300t/h。本系统设有破碎机负荷自动调节回路，根据破碎机（02.02）的负荷自动控制板喂机（02.01）的速度。当破碎机超负荷时，板喂机的速度会自动降低，喂料量减少，当破碎机负荷低于额定值80%时，板喂机会自动加速，以保证破碎机工作在最佳状态。
2 操作流程
2.1 系统启动操作
本系统PLC启动，启动顺序及连锁关系见电气部分。有关PLC集中控制的具体操作见电气说明。在正常启动前，必须做好系统启动前的所有准备工作，确认各主机系统及各辅机系统能正常运行，确认供水系统工作正常，确认设备润滑正常。另外，在系统启动后，要勤观察各设备、仪表及系统的运行状况，发现问题及时处理。
表1 辅料破碎及输送系统生产启动操作顺序表
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注意：当组内有数台大电机时，应分别延时启动，以避免启动电流过大，造成总降跳闸。2.2 系统运行过程中的检查与调整操作
破碎系统在生产中应严格按每台设备要求作好检查，主要检查项目见表2。
表2 检查调整项目表
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2.3 系统正常停车操作
把决定要停止的设备所在组的启动开关按流程顺序逐一延时打到“停止”位置，此组内设备再按停车顺序逐一延时停车。每次停车前，确保输送系统（如辅料输送系统等）设备正常停车时应卸空设备上的物料，以便下次正常启动。另外，为了设备安全保护需要，注意各设备的润滑、冷却按各设备要求进行操作，并勤于检查和维护。在正常情况下，停车顺序为启动顺序的逆顺序。
表3 辅料破碎系统生产停车操作顺序表
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2.4 设备故障停车和紧急停车的处理
在系统运行过程中，由于设备发生故障、电机过载跳闸、机电保护跳闸及其事故，现场的部分或全部设备会联锁停车。在某种紧急情况下，为了保证设备及人身安全，还会采用紧急停车按钮使系统紧急停车，为了保证能够顺利地再次启动，故障停车或紧急停车后必须进行处理操作。
2.4.1 本系统可能出现的需要进行人为紧急停车的情况有以下几种
⑴ 板喂机（02.01）突然卡死。
⑵ 破碎机腔内混入大块铁件。
⑶ 破碎机严重堵塞。
⑷ 胶带严重跑偏或打滑。
⑸ 胶带接头撕裂或脱开。
2.4.2 设备突然停车的基本处理方法
马上停止向已停车设备供料的相关设备。尽快查清原因，判断能否在短时间（30分钟）内处理完，以决定再次启动时间，并进行相应的操作。
2.4.3 紧急停车操作
当出现紧急情况时，需要全部停车，按紧急停车键，设备急停后，应对设定值、阀门等进行调整。如润滑设备没有问题，立即启动，并尽快处理，恢复系统运行。
3 控制系统网络结构
上位机IP地址为：192.168.2.12通过该以太网卡与中间控制层05aPLC（CPU410-5H）建立通讯连接，中间控制层PLC IP地址为192.168.2.2，中间控制层同远程I/O站之间通过DP网络进行数据交换，此时中间控制层PLC为主站，站地址为2，波得率1.5Mbps；从站地址分别为3、4、5，波得率也为1.5Mbps。见图1，图2，
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图1 中间控制层PLC通讯网络
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图2 中间控制层PLC同远程I/O站之间通讯
3.1 中间控制层设计
中间控制层主要采用西门子S7-400PLC对整个工艺线设备进行控制，其通讯网络图见上图2。具体远程I/O从站硬件组态见3.1.1。
3.1.1 中间控制层硬件设计
中间控制层部分主要包括控制器PLC和远程I/O站及其模块。远程I/O站主要有远程通讯模块IM153-2、模拟量输入模块AI8x12Bit、模拟量输出模块AO8x12Bit、数字量输入模块DI16xDC24V、数字量输出模块DO16xDC24V/0.5A组成。从站见图2。
3.1.2 中间控制层软件设计
对于中间控制层来说主要是通过软件编程来实现整个设备的工艺控制。针对水泥辅料破碎与输送系统来说，整个系统的控制主要是设备之间的相互协调、顺序启动。该部分主
要完成对整个系统设备的联锁启动顺序、联锁故障跳停、模拟量数据处理、开关量信号处理
等工作，以满足整个系统上位机操作要求，为上位机操作画面提供驱动连接变量以及为上位
机数据采集、运行、故障、报警等提供采集信号。具体程序编辑，参考上边控制工艺。
3.2 上位机画面设计及系统实现
上文对辅料破碎控制系统中间控制层硬件、软件设计做了详细介绍，就控制和操作方面进行了叙述，但最终的监控和操作最终由上位机画面来实现。通过画面我们可以监控设备的运行状况、报警、故障等信息，对设备进行单独操作或整组启动。对于设备的相关模拟量参数不但可以显示，而且可以查看实时曲线和历史曲线。可以查找相关时间段的报警、故障以及操作记录。
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图4 上位机监控画面
4 结论
上文对水泥辅料破碎控制系统的网络结构、中间控制层硬件和软件以及上位机画面设计进行了详细介绍，对系统的操作流程和联锁结构进行了叙述。通过以上介绍，使我们对整个工艺流程有了充分认识。上边系统经过实际应用，完全能够达到整个系统工艺设计和生产要求。相信通过以上叙述能够为水泥辅料破碎相关技术人员提供一个比较系统的资料。
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