煤炭港口皮带秤空载检测的节能控制系统概述

王琦

摘 要 对于煤炭港口而言，堆场中的煤炭运输依靠皮带运煤系统在各个煤炭港口中被广泛应用，为企业创造了极大的经济效益。本次设计的皮带秤空载检测的节能控制系统是基于改善常规生产中出现的种种情况。秦港二公司作为运行30余年的煤炭运输公司，受建港时技术水平的制约，生产作业线运行采用了半自动化半人工控制方式。虽然经过多次设备改造，但是对生产设备的控制，只能局限于生产单线，由人工参与状态判断和管理。随着近年来港口经营趋向于精细化、流程化，对设备能源单耗要求的逐年严格，这种单向设备控制方式，已经不能满足公司经营的要求。因此，在现有设备、通信手段的基础上，提出了一种以电子皮带秤为媒介、对现场物料输送作业线进行自动控制的设备改造方案，即基于皮带秤空载检测的节能控制系统。

关键词 皮带秤;PLC;节能;过程

1建设原则

基于皮带秤空载检测的节能控制系统的主要目标是以电子皮带秤为媒介，建设一套完整的现场物料输送作业线运行状态信息传输、分析、处理和反馈的自动化控制渠道，将设备瞬时运行情况实时传输，并做出及时自动调整，真正实现生产设备的全闭环控制。因此，相比原有的生产管理系统，该项目应该更稳定、更高效、更安全以及具有普遍的推广意义[1]。

2控制原理

皮带秤空载检测的节能控制系统建设目的是为建立一个以电子皮带秤为媒介、有效地对现场物料输送作业线实现自动化闭环控制的管理模式。改造前运输带的运行状态是经由煤炭管理系统向业务管理人员作数据显示，工作人员按照操作规程自行或通知值班人员对设备进行启停及其他控制。这种控制方式的最大缺陷在于设备管理很大程度上取决于工作人员的经验、水平以及沟通，造成状态误判、时间延误，为生产、设备带来巨大隐患。基于皮带秤空载检测的节能控制系统在控制流程中增加了自动判断功能，系统提取皮带秤运行瞬时数据，由服务器根据判断条件，自行判断运输带运行状态，并将该状态反馈回皮带秤控制PLC，以实现对运输带的最终控制。

3系统架构

3.1 系统体系结构

基于皮带秤空载检测的节能控制系统在原有皮带秤管理系统的基础上，增加了数据判断功能及状态反馈功能。在原有皮带秤管理系统中，取装线皮带秤数据由现场总线进入工业以太网，通过交换机将数据传输进皮带秤服务器，并入企业煤炭管理系统，形成运输带作业状态生产信息。基于皮带秤空载检测的节能控制系统体系结构中新增电子皮带秤数据判定转发服务器。系统采集皮带秤服务器中皮带秤相关数据，传输至电子皮带秤数据判定转发服务器，该服务器对数据进行整理判断，并将判定结果发送至皮带秤控制PLC，对输送带进行控制[2]。

3.2 数据传输结构

（1）数据传输功能模块。基于皮带秤空载检测的节能控制系统根据功能需要，划分为三大功能模块，分别为：电子皮带秤数据采集转发模块、皮带秤数据及空载处理模块、皮带秤状态判定及与PLC通讯模块。①电子皮带秤数据采集转发模块部署于皮带秤服务器，负责提取皮带秤系统中皮带的瞬时运行数据，并将该数据传输至电子皮带秤数据判定转发服务器。②皮带秤数据及空载处理模块位于电子皮带秤数据判定转发服务器，用于接受皮带秤瞬时数据，并对这些数据进行整理分析，形成判定所需的有效信息，并将该信息传递至皮带秤状态判定及与PLC通讯模块。③皮带秤状态判定及与PLC通讯模块同样位于电子皮带秤数据判定转发服务器，该模块根据分析结果与配置文件进行比对，对皮带秤状态做出最终判定，并负责将结论传递给皮带秤控制PLC，完成闭环控制流程。

（2）数据传输方式。在系统运行中，为了保证信息的时效性、准确性和安全性等，采取了基于winsock建构、UDP协议的多进程并行处理的数据传输方式。①多进程并发处理的系统架构。在皮带秤服务器——电子皮带秤数据采集转发模块通讯部分，本段通讯主要用于获取皮带秤服务器内关于现场皮带秤瞬时运行相关记录。系统提取数据包括各秤的皮带秤号、累积量、瞬时量、皮带秤运行速度、重置累积量等。每终端每频率共采集五组数据。由于这些数据需要同步接收处理，因此系统必须进行多并发运行处理，将所有皮带秤分为不同进程进行单独处理，这样的好处是不影响每一台设备的状态判定，同时对于程序来说，降低系统压力与响应速度。②基于winsock建构。系统数据传递主要通过Winsock进行通讯。WinSock接口是网络编程（通常是TCP/IP协议）的API。作为windows环境下网络应用程序的编程接口标准，存在于通信区域中，主要用于将套接字通信进程的共有特性综合在一起，负责控制数据的发送、设备运行参数的接受，是系统的核心技术。系统在皮带秤服务器端采用Winsock控件技术建立与数据采集模块的连接，利用Winsock控件在客户端建立双缓存区，把通过传输过来的现场数据及时传输给信息处理服务器，进行实时数据分析处理。利用WinSock通信，完全可以实现皮带秤服务器与模块的数据传输，易于操作和系统维护，能够保障数据通信的可靠性和正确性。

4應用情况

基于皮带秤空载检测的节能控制系统使用管理涉及单位包括生产业务调度部门、电子皮带秤维护管理部门、软件系统管理维护部门等。基于皮带秤空载检测的节能控制系统调试完毕后，完全无须人工干预操作、管理。可以有效检测、判断运输带运行状态，并做出及时反馈。使用效果良好，提高了取装作业线运行的稳定性，有效地降低了取装设备的空载率，设备用电单耗，公司设备自动化管理水平得到极大提升，同时为能源管理提供了新的管理思路。事实证明，该系统达到了设计构想，实现了运输带——皮带秤——皮带机控制PLC——运输带的闭环管理，减轻了调度控制的工作压力，有效地降低了设备空载率和单耗。为公司现有设备全自动化升级提供了一种信息化的创新、有效的技术思路，并为今后其他设备的改造升级奠定了基础，是公司利用设备信息化带动控制自动化的一种全新的探索，是设备管理方式的一种创新，有效地推进了公司在管理观念、管理手段等方面的水平提升。

参考文献

[1] 姜来福.煤炭港口皮带机料流追踪系统设计[J].水运工程刊，2020（3）：121-128.

[2] 张良，唐蒙.基于配煤应用的电子皮带秤可变调速系统[J].衡器，2018，47（2）：16-18.