皮带机流程监控操作系统优化研究

马京昊，王凯

中交机电工程局有限公司第一工程分公司 天津 300000

摘要：皮带机流程监控操作系统，是对堆场皮带机实行监控功能的主要系统。可接收港口生产调度管理系统下达的流程作业指令，并执行指令内容。可在中控室由终端操作，实现对现场皮带机的手动、自动启停操作，和皮带机辅助设备的远程操控，同时显示设备报警信息和故障停机指令。

关键词：皮带机流程监控；监控系统，远程操控

引言

干散货港口现场皮带机信号分别由PLC控制机架采集，并在中控室上位机上实现对现场设备的操作。上位机监控画面采用分功能、分层级操作模式。中控室远程手动操作摸式，当现场本地操作箱选择开关处于“远程”位置，且该设备未被流程选中时，中控室操作人员通过CGP界面远程单独启停该设备。该操作方式主要用于非作业工况下使用。中控室远程自动操作模式，当现场本地操作箱选择开关处于“远程”位置，中控室操作人通过HMI界面选择作业流程或者由管理系统自动选择作业流程，设备根据流程连锁关系自动启停。该操作方式用于正常生产作业。中控室急停操作，中控室操作台应设有用于系统紧急停车的急停按钮开关，当按下相应控制系统急停按钮开关后该系统设备全部停机，急停按钮为防误操作形式，急停控制方式为硬线控制回路。

1皮带机流程生产作业操作控制功能

流程控制系统分装船系统和卸车系统，每套系统相互独立运行，系统具有中控室自动操作、中控室集中手动操作两种控制模式，控制工艺设备进行生产作业功能，在各种操作模式中，所有设备的运行状态信号能在CGP画面上显示。

1.1中控室自动操作功能

当中控室选择开关处于自动位置和现场就地操作箱选择开关处于远控位置时，中控室可完成自动操作方式，该操作方式至少能完成下述控制功能：

1.1.1流程设定和选择

中控室操作员根据管理系统的指令,选定流程后,中央控制系统的PLC将把煤种、堆存位置、流程信息等信号送至有关的单机。

1.1.2流程启动

流程设定完成,并确认各单机准备完毕和分叉装置等装置置于正确的位置后,启动流程中的带式输送机系统, 启动前带式输送机沿线扬声器播放流程预告三遍完毕，报警铃给出30秒报警。

1.1.3故障停机和紧急停机

作业过程中如果设备发生故障,故障设备和上游设备立即停机,下游设备待物料排清后顺序停机。中控室操作台上设有紧急停机按钮,当发生紧急情况时,中控室操作员可以操作该按钮,使带式输送机系统紧急停机。停机信号在中控室和相关单机司机室显示。

1.1.4流程停止

中控室操作员所设定的作业量达到时,控制系统使首端机器停止给料,其信号应在相关单机的司机室和中控室显示。正常停机时,流程的停止顺序为顺料流停机,即从上游设备到下游设备顺序停机。

1.1.5流程作业量控制

在流程操作中，中控系统根据作业计划自动设定物料装卸量。流程作业到达设定量前某个提前量时，监控站向操作人员发出声响提示并在监控屏幕作文字提示。到达设定量后，中控室发给始端设备给料机“负荷暂停”信号，始端设备给料机停止给料。操作员根据作业现场情况可重新设定流程或停止流程。如重新设定流程与原运行流程存在切换关系，在运行流程作业到量前(预定提前量)起动新设定流程相关设备，在运行流程作业到量时，工艺流程切换装置动作，完成流程切换。与装船机具备确认作业舱口功能，系统能够根据每舱的作业指令，具备自动给料和自动停料功能。

1.2中控室集中手动操作功能

当中控室选择开关处于集中手动位置和现场就地操作箱选择开关处于远控位置时，中控室可完成集中手动操作方式，操作人员通过CGP的鼠标（或操作键盘）逐个启动设备，该种操作方式下的设备运行应有连锁控制关系。当遇有故障时，其故障处理方式同于中控室自动操作方式。

2皮带机流程监控操作系统上位界面

2.1页面布局

上位机流程操作画面为三级画面布局方式。第一级画面为主画面，第二级画面为流程操作画面，第三级画面为各单机、设备详情画面。

其中主画面分为全场设备总览主画面、卸堆作业操作主画面、取装作业操作主画面三个画面。全场设备总览主画面能够实时显示全场区流程设备的运行状态，该页面没有任何流程作业操作按钮，但可以点击相关单机、设备进入相应的三级详情画面。卸堆作业操作主画面只显示卸堆作业相关单机、设备的总览，可以直观的看到所有卸堆作业设备的运行状态，同时该画面有相关流程的选择和操作功能，以及卸堆相关单机、设备的故障报警详情信息。在卸堆作业主画面也可点击相关单机、设备进入相应的三级详情画面。取装作业操作主画面与卸堆作业操作主画面布局功能相似，包含所有取装作业涉及到的相关单机、设备。

点击相应翻车机或者装船机可以进入相应单机设备的流程操作二级画面，在该二级画面中可以监控相应单机涉及到的流程状态及相关作业信息，并进行相关流程启停操作。在二级画面中，点击相关单机、设备同样可以进入相应的三级详情画面。

三级画面为单机、设备的详情页面，通过点击主画面、二级画面中相关单机、设备即可进入相应三级画面，该画面包含相应单机、设备的所有具体保护、限位状态实时信息。当操作台作业选择模式为手动时，也可以点击三级画面的相关控制按钮，进行相应设备的手动操作。

3卸堆作业操作流程

卸堆作业涉及的单机、设备为：翻车机、伸缩头、卸料小车、堆料机以及相应的转运皮带机、转接机房。由于6-皮带机和5-皮带机之间通过伸缩头连接、5-皮带机和4-皮带机之间通过卸料小车连接，在卸堆作业流程选择时至少需要三次选择才可确定作业的具体流程路径。根据工艺布局和操作习惯，卸堆作业流程以翻车机为发起点，将卸堆作业流程通过翻车机进行大类划分。卸堆作业操作流程图如下：

图1 卸堆作业操作流程图

在卸堆主画面翻车机旁设置各翻车机流程选择按钮，点击该按钮后即可开始该卸车作业流程的选择操作，操作员依据作业指令计划，点选相应的卸料小车和堆料机，即可确定卸堆作业流程，为了方便选择，已锁定的相关单机设备在此次流程选择时将不可见，其他与本翻车机无关的单机设备也会被隐藏。流程锁定后即可以在该翻车机的二级操作画面进行该翻车机相关流程启停操作，此时相关流程设备将按照PLC逻辑依次运行或停止。

由于会有多个上位机工作站，为了避免对卸堆作业流程同时进行操作的情况，在翻车机流程路径选择期间，将对其他翻车机选择画面进行锁定，直到该卸堆作业流程确定后，方可释放对其他翻车机选择画面的锁定。

4取装作业操作流程

取装作业涉及的单机、设备为：取料机、伸缩头、装船机以及相应的转运皮带机、转接机房。由于3-皮带机和2-皮带机之间通过伸缩头连接，而2-皮带机和1-皮带机之间为一对一关系，当取装作业为单线装机时通过两次选择即可确定作业的具体流程路径。根据工艺布局和操作习惯，取装作业流程以装船机为发起点，将取装作业流程通过装船机进行大类划分。取装作业操作流程图如下：

图2 取装作业操作流程图

在取装主画面装船机旁设置各装船机流程选择按钮，点击该按钮后即可开始该取装作业流程的选择操作，操作员依据作业指令计划，点选相应的取料机，即可确定取装作业流程，为了方便选择，已锁定的相关单机设备在此次流程选择时将不可见，其他与本装船机无关的单机设备也会被隐藏。由于装船作业会有多线装机以及同时清垛作业的情况存在，在装船作业流程选择时，选择多个取料机是被允许的，在装船作业流程运行过程中动态增减取料机以及相关皮带机局部流程也是可以的。流程锁定后即可以在该装船机的二级操作画面进行该装船机相关流程启停操作，此时相关流程设备将按照PLC逻辑依次运行或停止。装船机二级作业流程操作画面有多组启停按钮，总启停按钮可以对该装船机作业锁定的所有单机、设备进行控制，每一台取料机到伸缩头的局部流程分别有一组启停控制按钮，以便对该局部流程进行控制，当该局部流程停止后，可以将其进行解锁释放操作，此时相应装船机作业流程将不再包含该部分单机、设备。

由于会有多个上位机工作站，为了避免对取装作业流程同时进行操作的情况，在装船机流程路径选择期间，将对其他装船机选择画面进行锁定，直到该取装作业流程确定后，方可释放对其他装船机选择画面的锁定。

结论

总结，皮带机流程监控操作系统，是一套全自动化皮带机流程监控操作系统。在中控室分为卸堆操作、取装操作两部分，中控室分别设置2台终端设备。每个系统的操作人员配置为2人，每个终端由一人操作，一人监护。

参考文献：

[1]路太立, 孔令媚, 傅海斌,等. 皮带机自动控制系统的优化探讨[J].  2020.

作者简介：

1马京昊 1995年7月，学士学位，助理工程师，中交机电局第一工程公司，天津市

2王凯 1991年01月，学士学位，工程师，中交机电局第一工程公司，天津市